專(zhuān)利名稱(chēng)：電容器用的電介質(zhì)層板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容器用的電介質(zhì)層板。更特定言之，本發(fā)明是有關(guān)一種電介質(zhì)層板，該電介質(zhì)層板具有一介于較低電容率聚合物材料層間的電介質(zhì)芯材，該較低電容率聚合物材料可供電容器之用。
長(zhǎng)久以來(lái)印刷線(xiàn)路板是制成層板層狀結(jié)構(gòu)，在其上可接置或形成有多個(gè)裝置如集成電路，以使其可用于多種電子應(yīng)用上。該印刷線(xiàn)路板形成有內(nèi)部電源與接地層、或?qū)щ娖?，各種裝置包含跡線(xiàn)或電性連接同時(shí)具有電源與接地層，以增進(jìn)其運(yùn)作功效。
已投入大量努力于該P(yáng)WB及布設(shè)其上的裝置的設(shè)計(jì)，以抵銷(xiāo)PWB中電源與接地層間產(chǎn)生的電壓波動(dòng)，特別是針對(duì)敏感度高的裝置如集成電路，其接置或形成于板面并同時(shí)與電源與接地層連接以供運(yùn)作。該電壓波動(dòng)是因集成電路開(kāi)啟或關(guān)閉而造成。該電壓波動(dòng)導(dǎo)致許多應(yīng)用上不欲及/或無(wú)法接受的“噪音”。
對(duì)噪音問(wèn)題的解決辦法是設(shè)置直接與集成式電容器連接的表面電容器，該集成式電容器是在某些情況下直接與集成電路連接，而在其它情況下與鄰近選擇的集成電路的電源與接地層連接。例如，表面電容器形成或接置至PWB的表面上，且通過(guò)表面跡線(xiàn)或通過(guò)通孔連接而與各自的裝置或集成電路相連。
已發(fā)現(xiàn)表面電容器對(duì)降低或消除上述電壓波動(dòng)有效。然而，表面或旁通電容器非在所有應(yīng)用上皆有效。例如，電容器本身易于影響集成電路或其它裝置的“反應(yīng)”，因其具有不僅一電容值且亦有一感應(yīng)值。本領(lǐng)域技術(shù)人員皆相當(dāng)了解電感是因電流通過(guò)導(dǎo)體而產(chǎn)生，該導(dǎo)體譬如與具有該裝置或電源與接地層的電容器偶接的跡線(xiàn)或連接結(jié)構(gòu)。
再者，如上述，在印刷線(xiàn)路板中，集成電路或其它裝置是自電壓波動(dòng)產(chǎn)生噪音的輻射能的主要來(lái)源。該裝置運(yùn)作于不同速度或頻率時(shí)可觀察出不同特征。因此，PWB與裝置排列以及相關(guān)的電容器可設(shè)計(jì)以在高速及低速運(yùn)作時(shí)皆能降低噪音。
印刷線(xiàn)路板與裝置排列的設(shè)計(jì)以期克服上述所探討的問(wèn)題對(duì)熟悉印刷線(xiàn)路板設(shè)計(jì)的技術(shù)人員所熟知。使用個(gè)別與集成電路或裝置連接的表面接置電容器，實(shí)質(zhì)上增加PWB制造的復(fù)雜性及成本，亦不利地影響PWB信賴(lài)性。因此，在PWB工業(yè)上有持續(xù)需求以進(jìn)一步改善電容器的設(shè)計(jì)，以克服許多或上述問(wèn)題。
Hernandez的美國(guó)專(zhuān)利第4,853,827號(hào)揭露一電容器，其聲稱(chēng)具有高電容、低電感及低當(dāng)量串聯(lián)電阻(ESR)。該電容器是應(yīng)用于如高電流能量分布系統(tǒng)中的噪音抑制上，該高電流能量分布系統(tǒng)是用于數(shù)字計(jì)算機(jī)、電信模塊、DC電源中的AC波動(dòng)過(guò)濾等。構(gòu)成電容器的電介質(zhì)材料為陶瓷材料如BaTiO3、鈮酸鎂、鈮酸鐵鎢等。電介質(zhì)材料是呈布設(shè)呈平面狀排列的芯片、顆粒或薄片形狀。電介質(zhì)間的空間填充有彈性聚合物/膠粘劑，以形成聚合物與排列電介質(zhì)材料粘結(jié)的薄片。因此，聚合物材料僅接觸顆粒、芯片或薄片的側(cè)邊，而不會(huì)接觸電介質(zhì)的頂面與底面。使用的聚合物包含聚酰亞胺聚醚酰亞胺、聚酰亞胺，聚酯及環(huán)氧化物。電介質(zhì)與聚合物的外露表面以約10-50微英吋厚的薄金屬層而金屬化。薄金屬層可隨后電鍍至約1-2密耳的較高厚度。電容器的電容是以金屬層或電極間的距離及電介質(zhì)顆粒數(shù)目而控制。
該’827專(zhuān)利的電容器的缺點(diǎn)在于電容器的厚度。電容器具有約0.005-0.015英吋(0.013-0.038公分)的厚度。電容器愈大，則電容器占據(jù)愈多PWB的空間，留下較少空間可用于其它板元件。因此，PWB的尺寸需夠大足以容置所需的板元件。板尺寸的限制意指電子工業(yè)限制于如何精巧或小型電子設(shè)備可制成。整體工業(yè)是適應(yīng)以發(fā)展精巧、且與較大類(lèi)似者相比可運(yùn)作于相當(dāng)或更好水準(zhǔn)的電子設(shè)備。較厚電容器的另一缺點(diǎn)是當(dāng)二電極間的距離增加時(shí)，電容會(huì)降低。由于電子工業(yè)致力于電子裝置尺寸縮小并增加計(jì)算機(jī)動(dòng)力，故需要具有較高電容的較薄電容器。因此，比該’827的電容器更薄的電容器是非常需要的。
Brandt等人的美國(guó)專(zhuān)利第6,068,782號(hào)揭露嵌設(shè)的電容器，其是PWB或多芯片模塊的整合元件。該設(shè)計(jì)使無(wú)源元件(即電容器)可自PWB表面移除，而整合至多層板中以令電子裝置的尺寸縮小且計(jì)算機(jī)動(dòng)力增加。其它因縮短導(dǎo)腳的優(yōu)點(diǎn)改善環(huán)境穩(wěn)定度及降低系統(tǒng)噪音與噪音敏感度。該嵌設(shè)無(wú)源元件的實(shí)例為去偶合或旁通電容器。特別在高頻率時(shí)，該功能通常困難地或不切實(shí)際地以置于板表面上的旁通通孔或表面接置元件而施行。該’782所揭露的嵌設(shè)電容器形成于基板或PWB上的原地。電容器底部電極與其它電路形成于適當(dāng)基板上，然后敷設(shè)第一可圖案化的絕緣體；絕緣體圖案化以界定電容器電介質(zhì)的位置、區(qū)域及高度，圖案發(fā)展沉積電容器電介質(zhì)至該圖案以及再制造電容器頂部電極與其它電路于圖案層頂面上或其中。因此，電容器具有其電容器電介質(zhì)芯材位于二電極間的三明治結(jié)構(gòu)。電介質(zhì)的厚度是聲稱(chēng)于0.1μm至100μm的范圍。電容器電性連接至相同及/或其它PWB層。
該’782專(zhuān)利的電容器電介質(zhì)包含聚合物、聚合物/陶瓷(金屬氧化物)組成物或陶瓷(金屬氧化物)。電容器電介質(zhì)亦可自多層不同電容器電介質(zhì)材料形成，以調(diào)諧電容器元件的電子特性。然而，調(diào)諧具有聚合物/陶瓷(金屬氧化物)組成物電介質(zhì)層的電容器電子特性至所需要的值是困難且不穩(wěn)定的。例如，組成物電介質(zhì)的電容率是聚合物與陶瓷電容率的組合。該組成物的電容率至多是一近似值。更精確電容率值是非常需要的，以得到更為精確的電容。當(dāng)電容器的電容精確可知時(shí)，電容器可使用于對(duì)電子裝置所需要的頻率范圍中最理想地運(yùn)作。因此，使用電容器的電子裝置亦可更有效率地操作。
該’782專(zhuān)利的電容器的另一缺點(diǎn)是電容器以原地方法制造。以原地制備電容器，PWB或多層PWB的制造會(huì)增加額外步驟，使PWB的制造效率降低。再者，電容器電介質(zhì)的厚度是以第一可圖案化的絕緣體層以及電容器電介質(zhì)的溶劑含量而決定。電容器電介質(zhì)材料是在溶劑中而沉積在PWB上。溶劑會(huì)在熱處理時(shí)蒸發(fā)，導(dǎo)致電容器電介質(zhì)收縮至得以獲得電容的厚度。該去除溶劑的方法用以獲得電介質(zhì)特定厚度是不可信賴(lài)的方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員無(wú)法精確估計(jì)去除溶劑的特定量以獲得所欲電容的所要達(dá)到的厚度。
此外，該’782專(zhuān)利容許薄膜電容器電介質(zhì)自液體沉積以獲得在基板上的控制厚度，是非常困難、不太可能的。構(gòu)成基板如PWB的材料遭受本身的翹曲及厚度變化。同時(shí)，用以敷設(shè)電介質(zhì)的醫(yī)用刀片易于彎曲，并于圖案化絕緣體的中段較邊緣勺舀較多的電介質(zhì)材料。為了克服該問(wèn)題，該方法限制電容器位置至小區(qū)域?；蛘撸诖髤^(qū)域使用網(wǎng)柵，以維持刀片離PWB有一預(yù)定距離。該方法冗長(zhǎng)且又效率差。
微涂科技公司的歐洲專(zhuān)利第005 260 A2號(hào)揭露一薄膜嵌設(shè)電容器及以燃燒化學(xué)汽相淀積(CCVD)或控制大氣燃燒化學(xué)汽相淀積(CACCVD)制造該電容器的方法。電容器可嵌設(shè)于印刷線(xiàn)路板中，但無(wú)需如上述Brandt等人在板上原地制備。電容器可作為去偶合電容器，以助于去除”噪音”而維持結(jié)實(shí)的電信號(hào)。
CCVD方法可使薄膜均勻?qū)有纬捎陂_(kāi)放大氣中，無(wú)需任何昂貴的熔爐、真空、或反應(yīng)室。CCVD方法可形成具有小于500nm厚度的層。該薄膜均勻?qū)邮欠浅Ｋ枰模驗(yàn)殡娙萜鞯膶佑?，則電容愈高。同時(shí)，損失愈少。損失的電介質(zhì)具有自約10-1至約10-5安培每cm2的所欲電傳導(dǎo)性。該薄膜電容器使印刷線(xiàn)路板可進(jìn)一步縮小尺寸。
當(dāng)不含氧環(huán)境需用于形成均勻薄膜時(shí)，使用CACCVD，而非CCVD。CACCVD利用不燃燒能源如熱氣體、熱管、輻射能、微波及增能光子。在CACCVD應(yīng)用上所有使用的液體及氣體皆不含氧。
電容器有彈性使其得以彎曲成約6-英吋半徑。電介質(zhì)材料包含陶瓷電介質(zhì)(金屬氧化物)，其是以CCVD或CACCVD而沉積于基板上。在一實(shí)施例中，電容器以在聚合物支撐片如聚酰胺片上的連續(xù)沉積層組成。鎳或銅金屬層是以CACCVD而沉積于聚酰胺片上。然后，電介質(zhì)層沉積于其上，接著，第二金屬層以CCVD、CACCVD或電鍍沉積。電容器可作為去偶合電容器，或第二金屬層可圖案化以適當(dāng)光阻劑/蝕刻方式而產(chǎn)生不同電介質(zhì)層。電容器的金屬層是自約0.5至約3微米厚。電介質(zhì)層范圍自約0.03至約2微米厚。
使用的電介質(zhì)材料是二氧化硅及以二氧化硅為主的組成物，包含100％二氧化硅層、非結(jié)晶及結(jié)晶，但亦包含摻有添加劑的二氧化硅及混合有其它氧化物的二氧化硅，如PbO、Li2O、K2O、Al2O3及B2O3。電介質(zhì)材料亦可摻有多種元素如Pt、B、Ba、Ca、Mg、Zn、Li、Na、K等。用于電介質(zhì)芯材的其它電介質(zhì)材料包含BST、SrTiO3、Ta2O5、TiO2、MnO2、Y2O3、SnO2、氧化鋇鈦(Ba2Ti9O20)、摻有錫的氧化鋇鈦(Ba2Ti1-(9-x)Snx-8O20；X＞0)及摻有鋯的氧化鋇鈦(Ba/Ti1-(9-x)Zrx-8O20；X＞0)。該電介質(zhì)材料具有高電容率，因此使小尺寸的電容器可提供高電容。
上述材料可以CCVD方式，并選擇適當(dāng)化學(xué)試劑或前身在前身溶劑中而沉積成薄層在基板上。電介質(zhì)層可具有不同組成物層。例如，多層膜可為二氧化硅與硅酸鉛的交替層，由硅酸鉛基底與硅酸鉛鋁硼組成的雙層，或二氧化硅、摻有添加劑的二氧化硅與硅酸鉛的組成梯度膜。多層可以改變加入火焰的前身溶劑含量，或以移動(dòng)基板至連續(xù)沉積站而沉積，不同組成物層沉積于該連續(xù)沉積站。
銅是用于嵌設(shè)電容器的非常所需要的基板及金屬。然而，銅在1083℃熔化，因此，銅沉積限于得以CCVD在較低溫度下沉積的材料。在高至約1000℃溫度下沉積的材料無(wú)法沉積于銅上，但必須沉積在會(huì)在較高溫度熔化的基板上。非常所需要的電介質(zhì)材料如鈦酸鋇鍶(BST)具有高至1350℃的熔點(diǎn)，且無(wú)法以CCVD沉積于銅上而結(jié)晶成所需要的電介質(zhì)材料。不適用在銅上以CCVD沉積的其它材料的實(shí)例包含氧化物及混合氧化物相，其含有Ti、Ta、Nb、Zr、W、Mo、或Sn。為獲得所需要結(jié)晶結(jié)構(gòu)，BST必須沉積于具有較高熔點(diǎn)的基板上。
此外，銅具有較高線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)，相當(dāng)高于許多高電容率的電介質(zhì)材料如BST、氧化鋇鈦、摻有鋯的氧化鋇鈦、及摻有錫的氧化鋇鈦。基板與在溫度高于基板下沉積的CCVD-沉積膜間的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)上實(shí)質(zhì)差異，可導(dǎo)致在冷卻時(shí)沉積基板裂損。較佳，用于CCVD沉積的金屬基板具有線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)低于約15ppm℃-1，更佳低于約12ppm℃-1。為避免膜裂損，基板的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)不高過(guò)欲沉積材料的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)的約80℃。較佳線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)不高過(guò)欲沉積材料的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)的約40℃，且最佳不高過(guò)欲沉積材料的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)的約20℃。熱膨脹系數(shù)愈相近，愈厚的涂覆層材料可沉積及/或可達(dá)愈高沉積溫度而不會(huì)有涂覆層裂損。
可作為高溫度或低熱膨脹基板的特定材料及合金包含鎳、鎢、鐵、鈮、鎳/鉻合金、及鐵/鎳/鉻合金，如以商標(biāo)Inconcel所出售的。該材料得以承受高于銅的溫度。因此，較高溫度的電介質(zhì)材料如BST及鈦酸鉛鑭鋯可沉積于該金屬上。前述金屬的較高熔點(diǎn)使各種金屬沉積物無(wú)法沉積至銅上，且較低熱膨脹防止層因熱膨脹差異造成而裂損。
為使用銅或另一種低熔點(diǎn)溫度材料如鋁或具有較高熔點(diǎn)溫度電介質(zhì)材料的聚合物如聚酰亞胺，可形成阻障層以保護(hù)低熔點(diǎn)溫度基板。阻障層材料得以在約700℃溫度或低于氣體溫度下沉積成濃稠、有粘性的涂覆層。沉積時(shí)基板溫度低于阻障層材料約200至500度。在低溫沉積阻障層材料會(huì)降低熱膨脹差異的效應(yīng)及氧化金屬基板與變形/惡化聚合物基板的可能性。阻障層亦可為陶瓷材料，其作為與沉積成電介質(zhì)層的陶瓷材料在一起的電介質(zhì)。阻障層可由氧化鎢(WO3)、氧化鍶(SrO)、混合的鎢鍶氧化物如SrWO4、BaWO4、CeO2、及Sr1-xBaxWO4組成。電介質(zhì)層沉積至阻障層上后，薄金屬層可沉積于電介質(zhì)層上。膠粘層可沉積于電介質(zhì)層與沉積的金屬層間。膠粘層有助于薄金屬層結(jié)合至電介質(zhì)材料。膠粘層可由導(dǎo)電性氧化物如氧化鋅構(gòu)成。膠粘層亦可為功能性梯度材料(FGM)，其中組成物改變整體膠粘層。例如，二氧化硅-至-鉑膠結(jié)性可以二氧化硅/鉑膠粘層而提升，該二氧化硅/鉑膠粘層遞增或連續(xù)地于組成上自于二氧化硅側(cè)的高二氧化硅含量至鉑側(cè)的高鉑含量而改變。通常，含有常夾置于兩層間的元素的材料得作用以提升膠結(jié)性。鑒于結(jié)構(gòu)限制需要，電容器可含有僅一阻障層或僅一膠粘層。或者，膠粘及阻障層可皆置于電介質(zhì)的兩側(cè)上。
電介質(zhì)層范圍自約0.03至約2微米。阻障層范圍自約0.01至約0.08微米，且膠粘層范圍自約0.001至約0.05微米。沉積的薄金屬層范圍自約0.5至約3微米厚。
雖有薄膜電容器及其制法可用于印刷線(xiàn)路板的縮小，但仍有對(duì)改善電介質(zhì)以具有彈性且可微調(diào)電容器的電容的需求。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種電容器用的電介質(zhì)層板及其制造方法，得以精確調(diào)諧電容率。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種電容器用的電介質(zhì)層板及其制造方法，其具有彈性與本身支撐性。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種薄膜電容器用的電容器用的電介質(zhì)層板及其制造方法。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種電容器用的電介質(zhì)層板及其制造方法，其得以用于嵌設(shè)的電容器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種電介質(zhì)層板，包括一粘結(jié)至第一聚合物層與第二聚合物層的芯層，該芯層具有高于該第一聚合物層與第二聚合物層的電容率，該第一與第二聚合物層的設(shè)置以使該電介質(zhì)層板具有自身支撐性。
本發(fā)明還提供一種用以形成自身支撐性電介質(zhì)的方法，包括下列步驟在第一聚合物層上沉積一電介質(zhì)芯層；以及在該電介質(zhì)芯層的相對(duì)于第一聚合物層的表面上沉積一第二聚合物層以形成該自身支撐性電介質(zhì)，該芯層具有高于該第一與第二聚合物層的電容率。
換言之，本發(fā)明涉及一種電介質(zhì)層板，其具有一介于二聚合物電介質(zhì)材料層間的電介質(zhì)芯材，該聚合物電介質(zhì)材料具有低于電介質(zhì)芯材的電容率值。有利地是，電介質(zhì)層板具有介于電介質(zhì)聚合物材料層間的電介質(zhì)芯材的結(jié)構(gòu)可精確或細(xì)微地調(diào)諧電介質(zhì)至所欲的電容率。具有所需要電容率的電介質(zhì)可遂后用于電容器結(jié)構(gòu)中，以微調(diào)電容器至所需要的電容。聚合物層對(duì)電介質(zhì)提供充足支撐，因此電介質(zhì)本身的支撐性可制備而得與基板分離，而電介質(zhì)可用于該基板上。因此具有所需要電容率的電介質(zhì)可制備為散裝層板或薄片。本發(fā)明的電介質(zhì)層板可為薄膜電介質(zhì)層板，其可用以縮小基板如印刷線(xiàn)路板。
本發(fā)明的電介質(zhì)層板是以放置一電介質(zhì)芯材層在聚合物層上，再放置另一聚合物層在電介質(zhì)芯材上以形成疊層電介質(zhì)而制備。電介質(zhì)芯材可含有一或多層的疊層電介質(zhì)材料，其具有相同或不同電容率以獲得所需要的芯材電容率。有利地是，各層厚度，即聚合物層與電介質(zhì)芯材層，可在積層至調(diào)諧電介質(zhì)至所需要電容率時(shí)而輕易地控制。聚合物層穩(wěn)定電介質(zhì)，因此電介質(zhì)本身的支撐性可卷起而不會(huì)裂損或斷裂。此外，聚合物厚度有助于微調(diào)電容器的電容。有利地是，電介質(zhì)層板得以制備成具有微調(diào)所需要的電容率，且大量?jī)?chǔ)存以供后續(xù)之用。具有所需要電容率與厚度的整塊得以自散裝薄片上沖壓或切割，且然后用于電容器以微調(diào)電容器至所需要的電容。本發(fā)明的電介質(zhì)層板可疊層至金屬電極，或金屬電極可電鍍至聚合物層上。
有利地是，本發(fā)明的電介質(zhì)層板不需于制造印刷線(xiàn)路板的過(guò)程步驟中制備。該印刷線(xiàn)路板工藝的額外步驟會(huì)降低板制造的整體效率。
電介質(zhì)層板可置于基板如線(xiàn)路板上特定位置，或電介質(zhì)層板可覆蓋印刷線(xiàn)路板的整個(gè)表面?？晌g刻電介質(zhì)層板，如需要或可蝕刻覆蓋電介質(zhì)的金屬電極層。本發(fā)明的電介質(zhì)可用于多層電路板結(jié)構(gòu)，其中電介質(zhì)可用于嵌設(shè)的電容器。本發(fā)明的電容器可用于多種電子裝置的電容器，該電子裝置如數(shù)字計(jì)算機(jī)、電信模塊、DC電源中的AC波動(dòng)過(guò)濾等。該電容器可為旁通電容器或去偶合電容器等。
圖中符號(hào)說(shuō)明10 電介質(zhì)層板 12 電介質(zhì)層14 電介質(zhì)聚合物支撐層 16 第二電介質(zhì)聚合物支撐層18 電容器20 電介質(zhì)芯材22 底部支撐聚合物電介質(zhì)層24 頂部支撐聚合物電介質(zhì)層26 導(dǎo)電性金屬底部電極28 導(dǎo)電性金屬頂部電極30 電容器32 電介質(zhì)芯材34 高電容率電介質(zhì)材料36 高電容率材料38 底部支撐聚合物層 40 頂部支撐聚合物層42 導(dǎo)電性頂部金屬層 44 導(dǎo)電性底部金屬層46 電介質(zhì)48 聚合物層50 CCVD沉積芯材 52 結(jié)構(gòu)接口54 溝谷 56 頂端100 CCVD設(shè)備 110 壓力調(diào)節(jié)裝置
112運(yùn)輸溶液槽 T運(yùn)輸溶液120液體導(dǎo)管 122輸入端124輸出端 126輸出端口128裝置 130區(qū)域140基板 N溶液噴霧150溫度調(diào)節(jié)裝置 160氣體供應(yīng)裝置170能源 172選擇供能點(diǎn)180助燃裝置 190基板冷卻裝置710涂層前身物 712液體介質(zhì)714形成區(qū) 716混合或容納槽718泵 720濾器722導(dǎo)管 724霧化區(qū)726反應(yīng)區(qū) 728沉積區(qū)730阻障區(qū) 732汽缸734調(diào)節(jié)閥 736流量計(jì)738導(dǎo)管 740基板742流量計(jì) 744導(dǎo)管746汽缸 748調(diào)節(jié)閥750流量計(jì) 752導(dǎo)管754惰性氣體汽缸 756調(diào)節(jié)閥758流量計(jì) 760導(dǎo)管762涂層 764軸環(huán)766適應(yīng)面800 PWB 802銅金屬覆蓋層804電介質(zhì)層板 806聚合物層808芯層 810聚合物層812銅金屬層 814電容器901電容器 903電容器905通孔

圖1顯示本發(fā)明的電介質(zhì)層板10。電介質(zhì)層12焊接至電介質(zhì)聚合物支撐層14。然后，第二電介質(zhì)聚合物支撐層16焊接至電介質(zhì)層12。各層可分開(kāi)制備，然后焊接至其它層?；蛘?，各層可依序制備，亦即，一層沉積于一先前層上。有利地是，電介質(zhì)層板的層可無(wú)需用以粘結(jié)電介質(zhì)層于一起的額外膠粘層而制備。再者，電介質(zhì)層板的層可無(wú)需阻障層而制備。缺少該層使整體電介質(zhì)組成物的電容率可更精確調(diào)諧。因此，可干擾電介質(zhì)調(diào)諧至特定電容率的不需要的層可去除?？芍苽鋵拥姆椒ㄓ谙掠懻?。
任何材料，其得以作為電介質(zhì)且具有高于聚合物層的電容率或介電常數(shù)，可用于實(shí)施本發(fā)明。該材料與聚合物材料相比具有較高電容率值。芯材的電容率值范圍自至少約20。較佳，芯材的電容率范圍自約20至約100,000。更佳，芯材的電容率范圍自約50至約50,000。
適當(dāng)可作為電介質(zhì)芯材的材料的實(shí)例包含，但不限于此，碳化合物如鉆石，及陶瓷材料如碳化硅、二氧化硅與以二氧化硅為主的組成物，包含100％二氧化硅層、非結(jié)晶與結(jié)晶，亦包含摻有添加物的二氧化硅及混合有其它氧化物的二氧化硅，如PbO、Na2O、Li2O、K2O、Al2O3及B2O3。其它適當(dāng)陶瓷材料包含，但不限于此，鈦酸鋇鍶(BST)、SrTiO3、Ta2O5、TiO2、MnO2、Y2O3、PbZrTiO3(PZT)、LiNbO3、PbMgTiO3(LMT)、PbMgNbO3(LMN)、CeO2、氧化鋇鈦、氧化鎢、混合的氧化鎢鍶如SrWO4、BaWO4、及氧化鎢鍶等。
電介質(zhì)芯材亦可摻有多種元素如Pt、B、Ba、Ca、Mg、Zn、Li、Na、K、Sn、Zr等。該摻有添加物的電介質(zhì)芯材包含，但不限于此，摻有鋯的氧化鋇鈦、摻有錫的氧化鋇鈦等。本發(fā)明的電介質(zhì)可具有一或多層的該高電容率材料以構(gòu)成芯材并調(diào)諧電介質(zhì)的電容率值。例如，芯層可含有二層的不同高電容率材料或自3至5層的不同高電容率材料以調(diào)諧電介質(zhì)層板。各層高電容率材料的厚度亦可如所需要地改變以恰當(dāng)調(diào)諧電介質(zhì)層。同時(shí)，不同高電容率材料可如所需要地混合以獲得芯材的所需要電容率值。
任何可疊層至表面的聚合物可用于實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明范疇內(nèi)的聚合物同時(shí)包含有機(jī)聚合物及無(wú)機(jī)聚合物。聚合物的電容率值范圍自約1至約15。較佳，聚合物的電容率值范圍自約3至約10。較佳，使用的聚合物亦可具有彈性。該有機(jī)聚合物的實(shí)例包含，但不限于此，熱塑性、熱固性、添加與濃縮聚合物。說(shuō)明實(shí)例包含，但不限于此，聚酯、聚苯乙烯、高沖擊聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、沖擊改質(zhì)苯乙烯-丁二烯共聚物、聚-α-甲基苯乙烯、苯乙烯丙烯睛共聚物、丙烯睛丁二烯共聚物、聚異丁烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯醇乙縮醛、聚丙烯睛、堿性聚丙烯酸酯、堿性聚甲基丙烯酸酯、聚丁二烯、乙烯乙酸乙烯酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚環(huán)氧甲烷、聚砜、聚苯硫醚、聚乙烯酯、三聚氰酰胺、乙烯酯、環(huán)氧化物、聚碳酸酯、聚氨基鉀酸酯、聚乙醚砜、聚乙縮醛、酚系、聚酯碳酸酯、聚醚類(lèi)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚芳基化物類(lèi)、聚亞芳基醚、聚亞芳基硫醚、聚醚酮類(lèi)、聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、及共聚物、接枝、混合、以及其混合物。作為電介質(zhì)層的聚合物可具有高Tg范圍。本發(fā)明范疇內(nèi)的高Tg是自至少約90℃。較佳，Tg至少約100℃，較佳至少約130℃。較佳范圍自約130℃至約190℃。在使用電介質(zhì)的電子裝置運(yùn)作時(shí)，該Tg聚合物同時(shí)供給機(jī)械及熱穩(wěn)定電介質(zhì)。此外，該高Tg聚合物于電介質(zhì)芯材與金屬電極疊層時(shí)可承受高溫度狀態(tài)。聚氨基鉀酸酯具有高Tg聚合物的實(shí)例。可使用光敏性聚合物如干膜光阻劑，因此聚合物可成像為所需要的圖案。該干膜包含，但不限于此，聚氨基鉀酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、共聚物、混合、及其混合物。較佳有機(jī)聚合物具有芳香族基的聚合物。較佳，該干膜光阻劑交聯(lián)于丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或丙基丙烯酸酯低聚物，其具有自約100D(道爾頓)至約5,000D的分子量，較佳自約500D至約1,000D。本發(fā)明范疇內(nèi)的低聚物是以自2至100單體所組成。其它較佳交聯(lián)者為丙烯酸氨基鉀酸酯，其具有自約500D至約100,000D的分子量，較佳自約1,000D至約50,000D。
其它適當(dāng)交聯(lián)者，其可用于交聯(lián)本發(fā)明使用的聚合物，包含二-、三-、四-、或更高多功能乙烯不飽和單體。可用于本發(fā)明的交聯(lián)者實(shí)例是三乙烯基苯、二乙烯基苯、二乙烯基吡啶、二乙烯基萘、及二乙烯基二甲苯；以及如乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二乙二醇二乙烯基醚、三乙烯基環(huán)己烷、烯丙基甲基丙烯酸酯(ALMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯(DEGDMA)、丙二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、二乙烯基苯(DVB)、縮水甘油基甲基丙烯酸酯、2，2-二甲基丙烷、1，3-二丙烯酸酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三丙二二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇200二丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇600二甲基丙烯酸酯、聚(丁二醇)二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三乙氧三丙烯酸酯、甘油基丙氧三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇單羥五丙烯酸酯、二乙烯基硅烷、三乙烯基硅烷、二甲基二乙烯基硅烷、二乙烯基甲基硅烷、甲基三乙烯基硅烷、二苯基二乙烯基硅烷、二乙烯基苯基硅烷、三乙烯基苯基硅烷、二乙烯基甲基苯基硅烷、四乙烯基硅烷、二甲基乙烯基二硅氧烷、聚(甲基乙烯基硅氧烷)、聚(乙烯基氫硅氧烷)、聚(苯基乙烯基硅氧烷)及其混合物。
另一較佳有機(jī)聚合物是含有丁二烯的聚合物。該聚合物的實(shí)例包含，但不限于此，聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、沖擊改質(zhì)苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯睛丁二烯等。其它較佳聚合物為酚如酚醛濃縮物(本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知為酚醛清漆樹(shù)脂)、部份氫化的酚醛清漆及聚乙烯酚樹(shù)脂。
酚醛清漆樹(shù)脂是酚與醛的熱塑性濃縮產(chǎn)物。適當(dāng)用于與醛(特別是甲醛)濃縮以形成酚醛清漆樹(shù)脂的酚實(shí)例，包含酚；鄰-甲酚；間-甲酚；對(duì)-甲酚；2，4-二甲酚；2，5-二甲酚；3，4-二甲酚；3，5-二甲酚；百里香酚及及其混合物。酸催化的濃縮反應(yīng)導(dǎo)致適當(dāng)酚醛清漆樹(shù)脂的形成，該酚醛清漆樹(shù)脂的分子量可自約500至約100,000D變化。
聚乙烯酚樹(shù)脂為熱塑性材料，其可在陽(yáng)離子催化劑存在下，以對(duì)應(yīng)單體的成塊聚合、乳液聚合或溶液聚合作用而形成。用于產(chǎn)生聚乙烯酚樹(shù)脂的酚乙烯，例如，可以水解市售香豆素或取代香豆素，然后脫除產(chǎn)生的含氧肉桂酸的碳酸基而制備。有用的酚乙烯可以脫水對(duì)應(yīng)的烷基酚或脫除含氧肉桂酸的碳酸基而制備，其中，該含氧肉桂酸是自取代或非取代羥基安息香醛與丙二酸反應(yīng)所產(chǎn)生。較佳自該酚乙烯制備的聚乙烯酚樹(shù)脂具有分子量范圍自約2,000至約100,000D。聚乙烯酚樹(shù)脂的形成過(guò)程亦可在美國(guó)專(zhuān)利第4,439,516號(hào)中發(fā)現(xiàn)，其整個(gè)揭露內(nèi)容完全并入本文以資參考。許多有用的聚乙烯酚樹(shù)脂是自Mauruzen公司(日本，東京)購(gòu)得。
可用于酚醛清漆及聚乙烯酚樹(shù)脂的交聯(lián)劑包含，但不限于此，含有胺的化合物、含有環(huán)氧的材料、含有至少二個(gè)乙烯醚基的化合物、烯丙基取代芳香族化合物、及其混合物。較佳交聯(lián)劑包含，含有胺的化合物及含有環(huán)氧的材料。
含有胺的交聯(lián)劑包含，但不限于此，三聚氰胺單體、三聚氰胺聚合物、羥烷基甲基三聚氰胺、苯胍胺樹(shù)脂、苯胍胺-甲醛樹(shù)脂、尿素-甲醛樹(shù)脂、甘尿-甲醛樹(shù)脂、及其混合物。該樹(shù)脂可以丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺共聚物與甲醛于含有醇溶液中反應(yīng)而制備，或者，以N-烷氧基甲基丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺與其它適當(dāng)單體的共聚合作用而制備。特別適當(dāng)以胺為主的交聯(lián)劑包含Cytee(美國(guó)新澤西州，西Paterson)所制造的三聚氰胺，如CYMELTM300、301、303、350、370、380、1116及1130；苯胍胺樹(shù)脂如CYMELTM1123及1125；甘尿樹(shù)脂CYMELTM1170、1171、及1172；以及以尿素為主的樹(shù)脂BEETLETM60、65、及80，亦可自Cytee(美國(guó)新澤西州，西Paterson)購(gòu)得。多數(shù)相似以胺為主的化合物系自多個(gè)供貨商購(gòu)得。
三聚氰胺較佳以胺為主的交聯(lián)劑。特佳是羥烷基甲基三聚氰胺樹(shù)脂。該樹(shù)脂典型為醚如三羥烷基甲基三聚氰胺及六羥烷基甲基三聚氰胺。該烷基可具有自1至8或更多碳原子但較佳為甲基。根據(jù)反應(yīng)環(huán)境及甲醛濃度，甲基醚可自我反應(yīng)以形成更多復(fù)合單元。
可作為交聯(lián)劑的含有環(huán)氧的材料是任何具有一或多個(gè)環(huán)氧乙烷環(huán)的有機(jī)化合物，該環(huán)氧乙烷環(huán)可以開(kāi)環(huán)作用聚合。該材料，廣泛稱(chēng)為環(huán)氧化物，包含，但不限于此，單體的環(huán)氧化合物、及聚合環(huán)氧化物，其可為脂肪族、環(huán)脂族、芳香族或雜環(huán)族。較佳環(huán)氧交聯(lián)材料通常，平均上，每分子具有至少2聚合環(huán)氧基。聚合環(huán)氧化物包含具有末端環(huán)氧基的線(xiàn)型聚合物(如聚多縮烷二醇的二環(huán)氧丙基醚)、具有結(jié)構(gòu)環(huán)氧乙烷單元的聚合物(如聚丁二烯、聚環(huán)氧化物)、及具有懸垂環(huán)氧基的聚合物(如共聚物的環(huán)氧丙基甲基丙烯酸酯聚合物)。環(huán)氧化物可為純化合物但通常為含有一、二或更多環(huán)氧基的混合物。
有用的含有環(huán)氧的材料可變化自低分子量的單體材料與低聚物至較高分子量的聚合物，且可大幅變化其主鏈及取代基本質(zhì)。例如，主鏈可為任何種類(lèi)，且取代基可為任何基，不含任何可在室溫下與環(huán)氧乙烷環(huán)反應(yīng)的取代基。適當(dāng)取代基包含，但不限于此，鹵素、酯類(lèi)、醚、磺酸鹽基、硅氧烷基、硝基、磷酸鹽基等。
特別有用的含有環(huán)氧的材料包含環(huán)氧丙基醚。實(shí)例為以聚含氫酚與過(guò)量氯乙醇反應(yīng)而得的聚含氫酚的環(huán)氧丙基醚，該氯乙醇如外氯乙醇(如2，2-雙-(2，3-環(huán)氧三氧酚)丙烷的二環(huán)氧丙基醚)。該環(huán)氧丙基醚包含雙酚A環(huán)氧化物，如雙酚A乙氧基化二環(huán)氧化物。該環(huán)氧化物的進(jìn)一步實(shí)例述于美國(guó)專(zhuān)利第3,018,262號(hào)，其整個(gè)揭露內(nèi)容于此完全并入本文以資參考。
適當(dāng)環(huán)氧化物包含，但不限于此，外氯乙醇、環(huán)氧丙基、環(huán)氧丙基甲基丙烯酸酯、對(duì)第三芳丁基酚(如可得自Celanese的商品名EPI-REZ5014)；雙酚A的環(huán)氧丙基醚(如可得自Shell化學(xué)公司的商品名EPON828、EPON1004、EPON1010，及DOW化學(xué)公司的商品名DER-331、DER-332及DER-334)、乙烯環(huán)己烷二氧化物(如來(lái)自聯(lián)合碳化物公司的ERL-4206)、3，4-環(huán)氧-6-甲基-環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧-6-甲基環(huán)己烯碳酸酯(如來(lái)自聯(lián)合碳化物公司的ERL-4201)、雙(3，4-環(huán)氧-6-甲基環(huán)己基甲基)己二酸酯(如來(lái)自聯(lián)合碳化物公司的ERL-4289)、雙(2，3-環(huán)氧環(huán)戊基)醚(如來(lái)自聯(lián)合碳化物公司的ERL-0400)、以聚丙烯乙二醇改質(zhì)的脂肪族環(huán)氧化物(如來(lái)自聯(lián)合碳化物公司的ERL-4050及ERL-4269)、二戊烯二氧化物、阻燃性環(huán)氧樹(shù)脂(如來(lái)自DOW化學(xué)公司的DER-580，溴化雙酚類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂)、酚醛清漆的1，4-二丁醇二環(huán)氧丙基醚(如來(lái)自DOW化學(xué)公司的DEN-431及DEN-438)以及間苯二酚二環(huán)氧丙基醚(如來(lái)Koppers公司的KOPOXITE)。
含有至少二個(gè)乙烯醚基的化合物包含，但不限于此，脂肪族、環(huán)脂族、芳香族或芳基脂族二醇的二乙烯醚。該材料的實(shí)例包含具有1至12個(gè)碳原子的脂族二醇的二乙烯醚、聚乙烯乙二醇、聚丙烯乙二醇、聚丁烯乙二醇、二甲基環(huán)己烷等。特別有用的具有至少二個(gè)乙烯醚基的化合物包含乙烯乙二醇的二乙烯醚、三亞甲基-1，3-二醇、二乙烯乙二醇、三乙烯乙二醇、二丙烯乙二醇、三丙烯乙二醇、間苯二酚、雙酚A等。
可作為交聯(lián)劑的適當(dāng)烯丙基取代芳香族化合物含有一或多個(gè)烯丙基取代基的化合物，亦即，芳香族化合物是在一或多個(gè)環(huán)位置以亞烴基的烯丙基的碳取代。適當(dāng)烯丙基取代芳香族包含烯丙基苯基化合物，如烯丙基酚。烯丙基酚交聯(lián)劑可為含有一或多個(gè)酚單元的單體或聚合物，其中，酚單元是在一或多個(gè)環(huán)位置以亞烴基的烯丙基的碳取代。典型亞烴基取代基為丙烯基，即酚具有一或多個(gè)丙烯基取代基。較佳烯丙基酚包含酚、羥基苯甲醛與烯丙基鹵化物如烯丙基氯的聚合濃縮物。多種適當(dāng)烯丙基酚可購(gòu)得，例如Kennedy及Klim公司(紐約，LittleSilver)的商品名THERMAX SH-150AR烯丙基酚)。包含烯丙基酚的烯丙基苯基化合物亦述于美國(guó)專(zhuān)利第4,987,264號(hào)，其整個(gè)揭露內(nèi)容于此完全并入本文以資參考。
特別適當(dāng)有機(jī)交聯(lián)劑包含，含有一或多個(gè)甲氧基甲基的劑，如甲氧基甲基取代的三聚氰胺及甲氧基甲基取代的環(huán)氧丙基。六甲氧基甲基三聚氰胺較佳甲氧基甲基取代的三聚氰胺。進(jìn)一步較佳有機(jī)交聯(lián)劑的一或多個(gè)氫，及更佳甲氧基甲基取代基的一或多個(gè)甲基氫，是以鹵素如氟取代。因此，較佳交聯(lián)劑包含，含有一或多個(gè)甲氧基氟甲基及/或甲氧基二氟甲基取代基的化合物。用以說(shuō)明的較佳氟化交聯(lián)劑包含甲氧基氟甲基-與甲氧基氟甲基取代的三聚氰胺及環(huán)氧丙基，如六甲氧基氟甲基三聚氰胺及六甲氧基二氟甲基三聚氰胺。氟化環(huán)氧交聯(lián)劑亦為適當(dāng)。
本發(fā)明的聚合物層可含有僅一單種交聯(lián)劑或可含有二或更多不同的交聯(lián)劑?？墒褂萌魏味蚋嗌鲜鼋宦?lián)劑的組合。酚醛清漆樹(shù)脂及聚乙烯酚的較佳組合含有胺的化合物與含有環(huán)氧的化合物。
本發(fā)明的另一實(shí)施例中，至少一聚合物層為無(wú)機(jī)聚合物。較佳僅一聚合物層是無(wú)機(jī)聚合物。本發(fā)明范疇內(nèi)的無(wú)機(jī)聚合物自氧化物如金屬烷氧化物及其它烷氧化物而衍生，該烷氧化物具有通式M(OR)n其中，M為金屬、硼、磷或硅，R為線(xiàn)型或分支烷基，且n為1或更大的整數(shù)。較佳R為具有1至4個(gè)碳原子的烷基。較佳n為2至6的整數(shù)。具有上述通式的烷氧化物實(shí)例包含，但不限于此，Si(OCH3)4、Si(OC2H5)4、Si(OC3H7)4、Si(OC4H9)4、Si(OC2H5)3、Al(OCH3)3、Al(OC2H5)3、Al(OC4H9)3、Al(異-OC3H7)3、Ti(OC3H7)4、Zr(OC3H7)4、Zr(OC2H5)4、Ti(OC3H7)4、Y(OC3H7)3、Y(OC4H9)3、Fe(OC2H5)3、Fe(OC3H7)3、Fe(OC4H9)3、Nb(OCH3)5、Nb(OC2H5)5、Nb(OC3H7)5、Ta(OC3H7)5、Ta(OC4H9)4、Ti(OC3H7)4、V(OC4H5)3、V(OC4H9)3、Zn(OC2H5)2、B(OCH3)3、Ge(OC2H5)3、Pb(OCH3)3、P(OCH3)3、V(OC2H5)3、W(OC2H5)6、Nd(OC2H5)3、LiOCH3、NaOCH3、及Ca(OCH3)2。
同時(shí)，本發(fā)明范疇內(nèi)的烷氧化物可為陰離子。該陰離子烷氧化物具有通式M[M1(OR)n]m其中，M及R如上定義，M1為金屬但不同于上式中的M，且m為1或更大的整數(shù)。較佳m為2至3的整數(shù)。該陰離子烷氧化物包含，但不限于此，La[Al(OR)4]3、La[Al(異-OC3H7)4]3、Mg[Al(異-OC3H7)4]2、Mg[Al(第二-OC4H9)4]2、Ni[Al(異-OC3H7)4]3、(C3H7O)2Zr[Al(OC3H7)4]2、及Ba[Zr2(OC2H5)9]2。
除上述烷氧化物外，本發(fā)明范疇內(nèi)的無(wú)機(jī)聚合物可自金屬?gòu)?fù)合化合物如三乙?；F、二乙?；?、二乙?；?、二乙酰基丙酮銅等而制備。
上述前身物是以M-O-M鍵結(jié)合以形成無(wú)機(jī)聚合物。本發(fā)明范疇內(nèi)的無(wú)機(jī)聚合物可以任何本領(lǐng)域常用的適當(dāng)方法而制備。其一方法是本領(lǐng)域常用且施用的溶膠方法。另一適當(dāng)方法是脫碳膠方法述于美國(guó)專(zhuān)利第5,234,556號(hào)，其整個(gè)揭露內(nèi)容于此完全并入本文以資參考。除調(diào)諧電介質(zhì)的電容率及電容器的電容外，聚合物層亦支撐并穩(wěn)定電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此電介質(zhì)可與基板分離制備，該基板供電介質(zhì)敷設(shè)至其上。例如，本發(fā)明范疇內(nèi)的電介質(zhì)及電容器可與電子裝置中使用的印刷線(xiàn)路板或相似設(shè)備的工藝分開(kāi)制備。因此，電介質(zhì)可大量制備如成一薄片。多數(shù)薄片可制備成個(gè)別具有不同的電容率值。因聚合物層對(duì)整體電介質(zhì)結(jié)構(gòu)提供結(jié)構(gòu)支撐，薄片可具有一厚度范圍。電介質(zhì)厚度范圍自約5μm至約1000μm，較佳自約50μm至約500μm。芯材厚度范圍自約0.05μm至約900μm，較佳自約0.5μm至約250μm。
聚合物層厚度范圍自約2.0μm至約500μm，較佳自約20μm至約200μm。聚合物層具有張力強(qiáng)度自約0.025psi至約0.5psi，較佳自約0.075psi至約0.25psi。聚合物伸縮性自約0.25％伸長(zhǎng)至約2.75％伸長(zhǎng)，較佳自約0.75％伸長(zhǎng)至約1.50％伸長(zhǎng)。有利的是，該特性使本發(fā)明的電介質(zhì)組成物得以本身卷起如成卷形型態(tài)，而不會(huì)發(fā)生電介質(zhì)組成物裂損或撕裂。該特性使多種長(zhǎng)度及寬度的電介質(zhì)材料薄片得以輕易地且方便地大量?jī)?chǔ)存。電介質(zhì)疊層層板薄片可以大量制備，以具有適當(dāng)長(zhǎng)度及寬度以方便儲(chǔ)存與處理。例如，散裝薄片可范圍自約500cm×約1000cm，較佳自約100cm×約500cm。該具有前述尺寸的散裝薄片可輕易地以疊層設(shè)備而制備，因此散裝薄片可卷起或成形以供大量?jī)?chǔ)存?，F(xiàn)有干膜設(shè)備可用于卷起薄片以供大量?jī)?chǔ)存。
有利的是，電介質(zhì)疊層層板的小片可自具有任何所需要尺寸(即長(zhǎng)度、寬度及形狀)的散裝薄片而沖壓或切割，并置于基板如印刷線(xiàn)路板上。例如，小片可成矩形或圓形。矩形片，例如，可具有尺寸自約1000μm×約1000μm或約500μm×約500μm。圓形片，例如，可具有半徑自約500μm至約1000μm。任何本領(lǐng)域上用以成形及切割聚合物材料的適當(dāng)沖壓裝置或切割裝置皆可使用。其一用以切割與成形聚合物疊層層板的方法是激光。適當(dāng)激光包含，但不限于此，NdYAG、CO2或切割激光等?；蛘撸娊橘|(zhì)整個(gè)薄片得以覆蓋基板或印刷線(xiàn)路板整個(gè)表面。然后，電介質(zhì)可使用掩膜或工具以適當(dāng)蝕刻劑蝕刻而形成所需要圖案。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是以電介質(zhì)疊層層板構(gòu)成的電容器，該電介質(zhì)疊層層板具有一介于二層較低聚合物電容率材料間的芯材。圖2顯示本發(fā)明的電容器18。電介質(zhì)芯材20粘結(jié)于底部支撐聚合物電介質(zhì)層22與頂部支撐聚合物電介質(zhì)層24間。底部支撐聚合物電介質(zhì)層22與頂部支撐聚合物電介質(zhì)層24皆具有低于電介質(zhì)芯材20的電容率值。導(dǎo)電性金屬底部電極26及導(dǎo)電性金屬頂部電極28粘結(jié)至其對(duì)應(yīng)的聚合物層以形成具有特定電容的電容器。電容是以下述方程式定義C＝P(A/d)“C”為電容器的整體電容(法、微法、奈法或微微法)，”A”為電極的表面積，且”d”為電容器的二電極間的距離?！盤(pán)”為二電極間的電介質(zhì)材料的電容率或介電常數(shù)。因此，電容器的電容可以改變?nèi)魏我粎?shù)”A”、”d”、或”P(pán)”而調(diào)諧。有利的是，介于二較低電容率聚合物層間的電介質(zhì)芯材使電介質(zhì)組成物的電容率”P(pán)”得以微調(diào)。使用的電介質(zhì)材料與其厚度同時(shí)可改變以調(diào)諧電介質(zhì)的電容率。當(dāng)芯材的電介質(zhì)實(shí)質(zhì)上高于聚合物材料，電介質(zhì)的電容率實(shí)質(zhì)上與芯材的電容率相同。因此，某特定電介質(zhì)可確定其電容率的精確值。通過(guò)改變聚合物層的厚度以及維持電介質(zhì)芯材的厚度不變，電容器的電容“C”可精確地調(diào)諧至特定值，而不會(huì)改變電介質(zhì)的電容率。因此，電容“C”亦可以微調(diào)電介質(zhì)的電容率而微調(diào)。因此，可制備具有精確電容值的薄膜電容器。
圖3顯示本發(fā)明的另一實(shí)施例。電容器30是由電介質(zhì)芯材32構(gòu)成，該電介質(zhì)芯材32是由一層的高電容率電介質(zhì)材料34粘結(jié)至第二種高電容率材料36而組成，該高電容率材料36的電容率與高電容率電介質(zhì)材料34的電容率不同。電介質(zhì)芯材32粘結(jié)至底部支撐聚合物層38及頂部支撐聚合物層40。該二聚合物層皆具有效于電介質(zhì)芯材的電容率值。導(dǎo)電性頂部金屬層42及導(dǎo)電性底部金屬層44粘結(jié)至其對(duì)應(yīng)的聚合物層。通過(guò)改變層數(shù)及芯材種類(lèi)，電介質(zhì)的電容率得以精確地調(diào)諧至所需要值。因此，已知上述方程式”A”及”d”的值時(shí)，得以決定電容的精確值。電容可進(jìn)一步以改變底部支撐聚合物層38的厚度，或改變頂部支撐聚合物層40的厚度，或兩者同時(shí)改變而調(diào)諧。改變聚合物層38、40的厚度并不會(huì)改變電介質(zhì)的電容率值。因此，電容器30的電容得以精確地調(diào)諧。
任何可用于電容器的適當(dāng)金屬可作為本發(fā)明電容器的導(dǎo)電層。適當(dāng)金屬包含，但不限于此，銅、鎳、錫、鋁、金、銀、鉑、鈀、鎢、鐵、鈮、鉬、鈦、鎳/鉻合金及鐵/鎳/鉻合金等。較佳金屬是銅及鎳。金屬層的厚度可范圍自約20納米(nm)至約1mm，較佳自約100nm至約50μm。最佳，金屬層具有厚度自約500nm至約5μm。本發(fā)明的電容器具有電容密度值小于約1000μF/cm2。因本發(fā)明電容器的電介質(zhì)與導(dǎo)電金屬層可具有厚度小至納米范圍，電容器可具有電容值于微法(μF)、奈法(nF)及小至微微法(pF)范圍。本發(fā)明的該薄膜電容器可具有電容密度值較佳自約500μF/cm2小至約100pF/cm2，更佳自約50nF/cm2小至約500pF/cm2。本發(fā)明范疇內(nèi)的電介質(zhì)電容率值大于1，且可具有高至約15000的值。典型電容率值范圍自約10至約1000。
金屬層可以本領(lǐng)域上任何適當(dāng)方法而粘結(jié)至聚合物層。該方法的實(shí)例包含，但不限于此，機(jī)械疊層；如以無(wú)電沉積一金屬于聚合物表面；繼無(wú)電沉積后為電解沉積；物理氣相淀積(PVD)及化學(xué)氣相淀積(CVD)；燃燒化學(xué)氣相淀積(CCVD)；控制大氣燃燒化學(xué)氣相淀積(CACCVD)等。較佳用以于聚合物上形成金屬層的方法是無(wú)電沉積，及繼無(wú)電沉積后的電解沉積。
聚合物層可以任何適當(dāng)方法而制備，該方法使聚合物層可具有用于本發(fā)明電介質(zhì)疊層層板所需要的厚度。用以形成聚合物層的適當(dāng)方法實(shí)例包含，但不限于此，擠壓、吹氣模壓或溶劑澆鑄。該方法是在聚合物技術(shù)上相當(dāng)常用的。
電介質(zhì)材料的芯層可以任何適當(dāng)方法而涂覆或疊層至聚合物層，以使芯層可形成所需要厚度。該方法包含，但不限于此，CCVD、CACCVD、PVD、CVD、使用醫(yī)用刀片等。較佳電介質(zhì)材料的芯層是以CCVD或CACCVD而涂覆于聚合物上。該方法使電介質(zhì)材料得以涂覆于小至上述厚度的聚合物上。任何用于CCVD及CACCVD的適當(dāng)設(shè)備可用于實(shí)施本發(fā)明。
CCVD是施行于環(huán)境狀態(tài)下開(kāi)放大氣中以于基板上產(chǎn)生一膜。較佳膜是結(jié)晶的，但可為非結(jié)晶的，根據(jù)使用的試劑及沉積狀態(tài)而定。試劑，或化學(xué)活性化合物，溶解或包含于溶劑中，如液體溶劑，如烯烴、炔烴或醇。產(chǎn)生的溶液使用富氧空氣作為推進(jìn)物而自噴嘴噴灑并使其燃燒?；寰S持在或靠近火焰端?；鹧娲迪墒褂脽嵩缧≈甘緹舳乐蛊浒l(fā)生。反應(yīng)物于火焰中蒸發(fā)，且沉積于基板上成膜。產(chǎn)生的膜(涂層)已顯示于X-射線(xiàn)衍射圖案中廣泛較佳定向，證明以異種成核現(xiàn)象發(fā)生的CCVD導(dǎo)致具有較佳定向的膜。或者，沉積得以噴霧器供給溶液而施行，如以針平分形成著火或燃燒噴霧的細(xì)高速空氣流。芯材或聚合物上的金屬的沉積速率范圍自約10μm/min至約50μm/min，較佳自約20μm/min至約35μm/min。一芯材沉積于另一具有不同電容率的芯材上的速率范圍自約1.0μm/min至約100μm/min。
火焰溫度依據(jù)使用的試劑、溶劑、燃料及氧化劑的種類(lèi)與數(shù)量，以及基板形狀與材料而定。當(dāng)基板是聚合物如濃縮聚合物、熱塑性聚合物或上述的一聚合物時(shí)，火焰溫度范圍自約100℃至約1500℃，較佳自約400℃至約800℃。當(dāng)形成等離子體用以沉積涂層時(shí)，等離子體溫度可范圍自約800℃至約2000℃，較佳自約1100℃至約1700℃。聚合物基板是以冷卻設(shè)備(如下述參見(jiàn)圖5)而維持在該較低溫度。聚合物基板可置于任何適當(dāng)設(shè)備上以于涂層時(shí)支撐聚合物。該設(shè)備的一實(shí)例是碳化硅板。碳化硅板與聚合物基板是在涂層時(shí)同時(shí)維持在約相同溫度，以使涂層的聚合物基板可輕易自碳化硅設(shè)備卸下。該溫度維持以防止聚合物材料熔化、燒焦或分解。因此，高Tg聚合物或具有芳香族成分的聚合物較佳，因該聚合物在涂層時(shí)會(huì)維持所需要的完整性。較佳當(dāng)芯材或金屬沉積于聚合物基板上時(shí)，芯材或金屬充分熔化聚合物以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)聚合物表面。聚合物材料與沉積的芯材或金屬間，當(dāng)冷卻混合材料低至約100℃時(shí)，會(huì)形成一強(qiáng)鍵。較佳混合材料冷卻至自約15℃至約35℃。有利的是，結(jié)構(gòu)接口提供高完整鍵結(jié)，因此具有該接口的電介質(zhì)得以自身卷起，而不會(huì)造成層脫層或裂損。圖4顯示具有聚合物層48的電介質(zhì)46，該聚合物層48涂覆有CCVD沉積芯材50。聚合物層48是在結(jié)構(gòu)接口52與CCVD沉積芯材50接合。結(jié)構(gòu)接口52具有溝谷54及頂端56，該溝谷54及頂端56是在CCVD芯材50沉積于聚合物層48上時(shí)而形成。溝谷54及頂端56形成一鎖-鑰接口，當(dāng)電介質(zhì)46冷卻時(shí)，以于二層間形成高完整鍵結(jié)。
當(dāng)利用CCVD將芯材涂覆于另一芯材上或金屬涂覆于芯材上時(shí)，火焰溫度是在約300℃至約2800℃間?；鹧鏈囟燃靶静幕鍦囟纫罁?jù)使用的試劑、溶劑、燃料及氧化劑的種類(lèi)與數(shù)量，以及基板形狀與材料而定。當(dāng)提供用于沉積的特定試劑、溶劑、燃料、氧化劑及其它成分與條件，該用以涂覆芯材的狀態(tài)可輕易地為本領(lǐng)域技術(shù)人員以較少實(shí)驗(yàn)即能判定。當(dāng)芯材疊層至聚合物層時(shí)，將芯材或金屬涂覆至芯材的條件即為用以將芯材至聚合物層的狀態(tài)。在涂覆芯材時(shí)，芯材與聚合物的疊層保持夠冷以使聚合物不會(huì)開(kāi)始熔化。因火焰得以存在于寬廣壓力范圍，CCVD可在壓力范圍自約10托至約10,000托下完成。
用于芯材或金屬層的適當(dāng)適劑或化學(xué)前身物包含，但不限于此，乙?；K(Pt(CH3COCHCOCH3)2)(于甲苯/甲醇中)、鉑-(HFAC)2、二苯基-(1，5-環(huán)辛二烯)鉑(II)(Pt(COD)于甲苯-丙烷中)及硝酸鉑(于氫氧化銨水溶液中)；環(huán)烷酸鎂、2-乙基己酸鎂、硝酸鎂、及2，4-戊二酸酯鎂；四乙氧基硅烷、四甲基硅烷、二硅酸及鄰硅酸；硝酸鎳(于水狀氫氧化銨中)、乙酰丙酮鎳、2-乙基己酸鎳、萘醇鎳及二碳酰鎳；硝酸鋁、乙酰丙酮鋁、三乙基鋁、第二鋁、異丙醇鋁、及2-乙基己酸鋁；2-乙基己酸鋯、正丁醇鋯、乙酰丙酮鋯、正丙醇鋯、及硝酸鋯；2-乙基己酸鋇、硝酸鋇、及乙酰丙酮鋇；二氧化鈮；異丙醇鈦(IV)、乙酰丙酮鈦(IV)、正丁醇鈦、及二乙酰丙酮鈦氧化物；氮化釔、及環(huán)烷酸釔；硝酸鍶、及2-乙基己酸鍶；環(huán)烷酸鈷及硝酸鈷；氯三乙基磷化氫金(I)及氯三苯基磷化氫金(I)；三甲基硼酸、及B-三甲氧基烷基硼氧烷；(2-乙基己酸)2銅、硝酸銅及氧化銅；硝酸鈀(于氫氧化銨水溶液中)；硝酸銀(于水中)、氟乙酸銀、及2-乙基己酸銀；硝酸鎘、及2-乙基己酸鎘；2-乙基己酸鈮；二氧化鉬二氧化物；及硝酸鉍。
圖5顯示一種CCVD設(shè)備100，其可用于沉積電介質(zhì)芯材層至聚合物層上。設(shè)備100具有一壓力調(diào)節(jié)裝置110，如泵，用以于運(yùn)輸溶液槽112加壓運(yùn)輸溶液T(亦稱(chēng)的為前身溶液)至第一選取壓力。運(yùn)輸溶液T含有適當(dāng)載體，其中溶解有一或多種可反應(yīng)形成選擇材料的試劑，且用以加壓的裝置110在運(yùn)輸溶液T的溫度下，得以維持第一選擇壓力高于運(yùn)輸溶液T的對(duì)應(yīng)液體。液體導(dǎo)管120，具有與運(yùn)輸溶液槽112液體相通的輸入端122，及相對(duì)的輸出端124，具有輸出端口126定位以將液體導(dǎo)管120中的液體導(dǎo)入低于第一選擇壓力的第二選擇壓力的區(qū)域130且朝向基板140方向，輸出端口126進(jìn)一步含有裝置128用以使溶液成噴霧狀以形成溶液噴霧N，與液體導(dǎo)管120的輸出端124熱連通的溫度調(diào)節(jié)裝置150，用以調(diào)節(jié)于輸出端124的溶液溫度為高于或低于溶液表面溫度的50℃以?xún)?nèi)，氣體供應(yīng)裝置160用以混合一或多種氣體(如氧氣)(未圖標(biāo))至溶液噴霧N中以形成可反應(yīng)噴霧，在選擇供能點(diǎn)172的能源170用以反應(yīng)可反應(yīng)噴霧，因此能源170提供充足能量以于第二選擇壓力的區(qū)域130反應(yīng)可反應(yīng)噴霧，以涂覆基板140。可反應(yīng)噴霧是以可燃燒噴霧構(gòu)成，其具有可燃燒噴霧速度及該可燃燒噴霧速度大于位于燃燒點(diǎn)172的火源的火焰速度，且進(jìn)一步含有一或多個(gè)助燃裝置180用以燃燒可燃燒噴霧。各助燃裝置180含有一指示燈。
能源170可為火源，且選擇供能點(diǎn)172是燃燒點(diǎn)。能源亦可為等離子體吹管。
設(shè)備100亦提供一基板冷卻裝置190，用以冷卻基板140?；謇鋮s裝置190是一裝置用以將水導(dǎo)入基板140。亦可使用許多其它適當(dāng)冷卻裝置、方法。另一適當(dāng)冷卻方法是氣體(空氣)噴淋、流或幕。該方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。
圖6顯示CACCVD用的設(shè)備。一涂層前身物710是在形成區(qū)714與液體介質(zhì)712混合，該形成區(qū)714含有一混合或容納槽716。前身物與液體介質(zhì)712形成為流動(dòng)液流，其以泵718加壓、以濾器720過(guò)濾、且經(jīng)導(dǎo)管722注入至霧化區(qū)724，而后順序流經(jīng)反應(yīng)區(qū)726、沉積區(qū)728及阻障區(qū)730。由于涂層前身物充分精細(xì)地分割于液體介質(zhì)中，故無(wú)需混合涂層前身物710與液體介質(zhì)712以形成一真溶液。然而，形成溶液較佳，因其可產(chǎn)生較同質(zhì)的涂層。
當(dāng)流動(dòng)液流通過(guò)霧化區(qū)724時(shí)，其會(huì)霧化。當(dāng)流動(dòng)的流自導(dǎo)管722排出時(shí)，以釋放圍繞或直接鄰接流動(dòng)液流的高速霧化氣體流而使霧化產(chǎn)生。霧化氣體自汽缸732、經(jīng)調(diào)節(jié)閥734、流量計(jì)736而注入導(dǎo)管738。導(dǎo)管738與導(dǎo)管722同心延伸至霧化區(qū)，在霧化區(qū)的該二導(dǎo)管端可使高速霧化氣體接觸流動(dòng)液流，因此造成其霧化為懸浮于周?chē)鷼怏w/蒸氣中的細(xì)顆粒流。該流流入反應(yīng)區(qū)726，以使液體介質(zhì)蒸發(fā)且涂層前身物反應(yīng)而形成反應(yīng)的涂層前身物。流動(dòng)的液流/漿流至沉積區(qū)728，以使反應(yīng)的涂層前身物接觸基板740而沉積涂層于其上。
流動(dòng)液流，當(dāng)其流出導(dǎo)管722時(shí)，可在液體介質(zhì)/涂層前身物流之處直接注入霧化氣體流而霧化?；蛘?，霧化可當(dāng)液流出導(dǎo)管722時(shí)，在液流處導(dǎo)入超音波或相似能量而完成。
液體介質(zhì)蒸發(fā)及涂層前身物反應(yīng)需于流動(dòng)液流離開(kāi)反應(yīng)區(qū)前，將大量能量輸入至流動(dòng)液流。能量輸入可當(dāng)流動(dòng)液流流經(jīng)反應(yīng)區(qū)時(shí)，以燃燒與流動(dòng)液流直接接觸的燃料與氧化劑而完成。燃料，即氫氣，是由汽缸732供應(yīng)，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)742至導(dǎo)管744。氧化劑，即氧氣，是由汽缸746供應(yīng)，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥748及流量計(jì)750至導(dǎo)管752。導(dǎo)管752環(huán)繞并于導(dǎo)管744同心延伸，該導(dǎo)管744延伸并同心環(huán)繞導(dǎo)管722及738。當(dāng)流出各該導(dǎo)管時(shí)，氫氣與氧氣燃燒產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物會(huì)于反應(yīng)區(qū)726與霧化的液體介質(zhì)及涂層前身物混合，因此加熱并導(dǎo)致液體介質(zhì)蒸發(fā)及涂層前身物反應(yīng)。
供應(yīng)于至少反應(yīng)區(qū)起始部分的流動(dòng)惰性氣體幕隔離存在于設(shè)備中的反應(yīng)材料，該設(shè)備鄰近于反應(yīng)區(qū)。一惰性氣體，如氬氣，是自惰性氣體汽缸754，經(jīng)調(diào)節(jié)閥756及流量計(jì)758而流至導(dǎo)管760。導(dǎo)管760環(huán)繞并與導(dǎo)管752同心延伸。導(dǎo)管760延伸至其它導(dǎo)管722、738、744及752的端后方，延伸至接近于基板以與基板740作用而定義出沉積區(qū)728，使涂層762在沉積區(qū)728沉積于基板上并呈導(dǎo)管760的橫切面形狀。當(dāng)惰性氣體進(jìn)行至導(dǎo)管760時(shí)，其與來(lái)自反應(yīng)區(qū)的氣體/漿混合，并成為流向沉積區(qū)728的流動(dòng)液流的一部份。
在沉積區(qū)728，反應(yīng)的涂層前身物于基板740上沉積涂層762。流動(dòng)液流的其余部份自沉積區(qū)流經(jīng)阻障區(qū)730而排出至周?chē)h(huán)境或大氣中。阻障區(qū)730作用在于防止沉積區(qū)為大氣成分所污染。當(dāng)高速流動(dòng)液流流經(jīng)阻障區(qū)730時(shí)，其為該區(qū)的一特征。
軸環(huán)764粘接至并自鄰近沉積區(qū)728的導(dǎo)管760端垂直向外延伸。阻障區(qū)730是界定于軸環(huán)764與基板740間。軸環(huán)成形以提供適應(yīng)面766，其展開(kāi)接近基板的表面，并形成一較小間隙用以讓氣體自沉積區(qū)排出至大氣中。以軸環(huán)的適應(yīng)面766與基板形成之間隙相當(dāng)小，使排出氣體需達(dá)到阻障區(qū)的速度以使至少一部份氣體可流經(jīng)軸環(huán)與基板之間。軸環(huán)764的適應(yīng)面766成形以使其實(shí)質(zhì)上與基板740的表面平行。
運(yùn)作時(shí)，軸環(huán)764離基板740表面約1cm或更近的距離。較佳軸環(huán)與基板面對(duì)的表面彼此相距約2mm至約5mm。間隔裝置，如三個(gè)固定或可調(diào)整的釘(未圖標(biāo))，可設(shè)置在軸環(huán)上以助于維持軸環(huán)與基板間的適當(dāng)距離。
用于基板的溫度條件與用于CCVD方法者相同。如上討論，較佳使用CACCVD，且沉積時(shí)，無(wú)氧環(huán)境較佳。CVD及PVD亦可用于形成本發(fā)明的電介質(zhì)及電容器。關(guān)于CCVD與CACCVD方法，聚合物溫度保持于如上揭露的溫度范圍內(nèi)，以防止不欲的聚合物熔化現(xiàn)象。
本發(fā)明的電介質(zhì)疊層層板可疊層于基板如印刷線(xiàn)路板上，因此電介質(zhì)疊層層板作為板面的預(yù)浸漬體。本發(fā)明的電介質(zhì)疊層層板可以任何于本領(lǐng)域現(xiàn)有的適當(dāng)方法而疊層至基板上。該方法的實(shí)例包含，但不限于此，熱滾動(dòng)疊層、熱壓疊層等。當(dāng)電介質(zhì)疊層層板疊層至金屬涂覆的PWB時(shí)，較佳金屬表面已結(jié)構(gòu)化，因此電介質(zhì)的聚合物層可與PWB形成高完整性鍵結(jié)。PWB表面結(jié)構(gòu)化的許多方法為本領(lǐng)域常用的，而PWB金屬表面結(jié)構(gòu)化的特定方法留待此技藝的工作者自行斟酌。
圖7及8顯示本發(fā)明具有電容器PWB的橫切面。PWB800具有銅金屬覆蓋層802的FR-4環(huán)氧/玻璃板。電介質(zhì)疊層層板804制備成分開(kāi)薄片，且以機(jī)械疊層方法而疊層至銅金屬覆蓋層802以形成PWB的預(yù)浸漬體。電介質(zhì)疊層層板804是由聚合物層806、芯層808及聚合物層810組成。銅金屬層812得以無(wú)電金屬沉積方法而沉積以形成電容器814。因此，電容器814是以銅金屬覆蓋層802、電介質(zhì)疊層層板804及銅金屬層812組成。一具有所需要圖案的掩膜可置于PWB上，且電容器814可蝕刻以形成多個(gè)不同所需要形狀與尺寸的電容器。通過(guò)改變電容器的形狀及/或尺寸，電極的區(qū)域”A”會(huì)改變，且電容亦會(huì)改變。因此，電容器的電容可以蝕刻方法而如所需要地改變。
圖8顯示具有不同電容器901及903的PWB800，該電容器901及903是以蝕刻圖7的電容器814表面而形成。蝕刻方法產(chǎn)生隔開(kāi)電容器901、903的通孔905。通孔905可以無(wú)電電鍍方法而銅金屬化，以提供PWB800與另一可疊層于其上的PWB間的電性連接方式。
或者，當(dāng)電介質(zhì)具有光敏性聚合物層時(shí)，一圖案化掩膜可置于聚合物上，聚合物層可暴露于適當(dāng)波長(zhǎng)的光，且聚合物層可顯影并蝕刻成所需要的圖案，接著電鍍顯影的聚合物。可使用任何適當(dāng)顯影及蝕刻方法。許多該適當(dāng)方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。各本領(lǐng)域技術(shù)人員可基于使用特定聚合物與工作者喜好而選擇特定方法。有利的是，多層板設(shè)計(jì)可制備成各板具有特定圖案化電容器設(shè)計(jì)，使其電容器調(diào)諧至特定電容值。該P(yáng)WB可制備成具有特定電容器圖案及特定電容值的單一散裝板，或于運(yùn)送至客戶(hù)前將該板可組裝成多層疊層層板。
如上討論，本發(fā)明的電介質(zhì)疊層層板可切割成具有所需要尺寸及電容率的小片。該小片可置于基板如PWB上的所需要位置，以形成具有多種電容率值的PWB封裝件。小片可以任何本領(lǐng)域的適當(dāng)方法而置于PWB上。可使用現(xiàn)有疊層技術(shù)以放置小片于PWB上。各小片可蝕刻、或電鍍?nèi)缓笪g刻成上述預(yù)浸漬體元件。
有利的是，本發(fā)明的電容器可作為嵌設(shè)電容器以降低PWB表面上的表面結(jié)構(gòu)。同時(shí)，本發(fā)明的電容器可為薄膜電容器，并作為去偶合電容器以大幅降低于高電流能量分布系統(tǒng)中的不欲的噪音。本發(fā)明的電容器可用于數(shù)字計(jì)算機(jī)、電信模塊、DC電源中的AC波動(dòng)過(guò)濾等。
本發(fā)明范疇內(nèi)的所有數(shù)字范圍包含的且可組合的。
下述實(shí)例意于進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，且非用以限定本發(fā)明的范疇。
實(shí)例一25μm厚Dyna Via的500cm×500cm薄片(可自位于Marlborough，MA的Shipley公司獲得的環(huán)氧電介質(zhì)干膜)予以吹氣模壓。Dyna Via作為用于CCVD沉積鈦酸鋇鍶(BST)的基板。Dyna Via置于碳化硅裝置上以于沉積時(shí)支撐聚合物。示于圖6的設(shè)備供CCVD沉積之用。前身溶液是由0.79％(重量比)二(2-乙基己酸)鋇、0.14％二(2-乙基己酸)鍶、0.23％二異丙醇-二(環(huán)烷酸)鈦、17.4％甲苯及81.5％丙烷所組成。在沉積時(shí)，溶液流速、氧氣流速及冷卻氣流速保持不變。在約65psi時(shí)，溶液流速約3.0ml/min，且氧氣流速約3500ml/min。在約20psi時(shí)，冷卻是在-2℃溫度下進(jìn)行，且氣流速約5L/min。冷卻空氣流向具有銅管的Dyna Via基板，該銅管端位于基板上方。沉積是在約500℃火焰溫度下進(jìn)行?；鹧鏈囟仁且訲ype-K熱偶測(cè)量。在氧化鍶層沉積后，具有與第一聚合物層相同尺寸的第二Dyna Via層疊層至氧化鍶層。
然后，電介質(zhì)疊層至覆蓋于FR-4環(huán)氧/玻璃印刷線(xiàn)路板上的銅。然后以無(wú)電沉積方法電鍍約500μm的銅層至外露的Dyna Via。銅層蝕刻至所需要的圖案以形成多數(shù)電容器于印刷線(xiàn)路板上。
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)層板，包括一粘結(jié)至第一聚合物層與第二聚合物層的芯層，該芯層具有高于該第一聚合物層與第二聚合物層的電容率，該第一與第二聚合物層的設(shè)置以使該電介質(zhì)層板具有自身支撐性。
2.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該芯層包括碳材料、陶瓷材料、或其混合物。
3.如權(quán)利要求2所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該碳材料包括鉆石，且該陶瓷材料包括碳化硅、二氧化硅、二氧化硅為主的組成物、鈦酸鋇鍶、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦、氧化鎢、混合的氧化鎢鍶、氧化鋇鎢、混合的氧化鎢鍶鋇、CeO2、Ta2O5、TiO2、MnO2、Y2O3、PbZrTiO3、LiNbO3、PbMgTiO3、PbMgNbO3、或其混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該第一與第二聚合物層包括熱塑性聚合物、熱固性聚合物、添加的聚合物、濃縮聚合物或其混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該第一或第二聚合物層包括一無(wú)機(jī)聚合物。
6.如權(quán)利要求5所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該無(wú)機(jī)聚合物是衍生自金屬?gòu)?fù)合化合物、具有通式M(OR)n的化合物、或具有通式M[M1(OR)n]m的化合物，M為金屬、硼、磷或硅，M1為與M不同的金屬，R為線(xiàn)型或分支烷基，n為1或更大的整數(shù)，以及m為1或更大的整數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該聚合物層包括具有至少90℃Tg的聚合物。
8.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該電介質(zhì)層板具有厚度自5μm至1000μm。
9.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該芯層具有厚度自0.0μm至900μm。
10.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該聚合物厚度自2.0μm至500μm。
11.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該電介質(zhì)層板包括一自身支撐性散裝薄片。
12.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)層板，其特征在于還包括一相鄰于第一聚合物層的第一金屬層，及一相鄰于第二聚合物層的第二金屬層以形成一電容器。
13.如權(quán)利要求12所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該第一或第二聚合物層包括銅、鎳、錫、鋁、金、銀、鉑、鈀、鎢、鐵、鈮、鉬、鈦、鎳/鉻合金、或鐵/鎳/鉻合金。
14.如權(quán)利要求12所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該電容器的電容密度小于1000μF/cm2。
15.如權(quán)利要求12所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該芯層具有大于20的電容率。
16.如權(quán)利要求12所述的電介質(zhì)層板，其特征在于該電容器嵌設(shè)于一印刷線(xiàn)路板中。
17.一種用以形成自身支撐性電介質(zhì)的方法，包括下列步驟在第一聚合物層上沉積一電介質(zhì)芯層；以及在該電介質(zhì)芯層的相對(duì)于第一聚合物層的表面上沉積一第二聚合物層以形成該自身支撐性電介質(zhì)，該芯層具有高于該第一與第二聚合物層的電容率。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于該電介質(zhì)芯層是以燃燒化學(xué)氣相淀積或控制大氣化學(xué)氣相淀積方法而沉積于一聚合物層上。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于該電介質(zhì)芯層是以具有火焰溫度亦約100℃至約1500℃的燃燒化學(xué)氣相淀積方法而沉積于一聚合物層上。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于該電介質(zhì)芯層是以燃燒化學(xué)氣相淀積方法而沉積成等離子體于一聚合物層上，該等離子體具有溫度自800℃至2000℃。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于該電介質(zhì)芯層包括鉆石、碳化硅、二氧化硅、二氧化硅為主的組成物、鈦酸鋇鍶、氧化鋇鈦、氧化鎢、氧化鍶、氧化鋇鎢、氧化鎢鍶鋇、氧化鎢鍶、氧化錳、CeO2、Ta2O5、Y2O3、PbZrTiO3、LiNbO3、PbMgTiO3、PbMgNbO3、或其混合物。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于該第一或第二聚合物層是一無(wú)機(jī)聚合物衍生自金屬?gòu)?fù)合化合物、具有通式M(OR)n、或M[M1(OR)n]m的化合物，M為金屬、硼、磷或硅，M1為與M不同的金屬，R為線(xiàn)型或分支烷基，n為1或更大的整數(shù)，以及m為1或更大的整數(shù)。
全文摘要
一種電容器用的電介質(zhì)層板及其制造方法,其由介于二聚合物層的芯材構(gòu)成,該聚合物層具有小于芯材的電容率值。該聚合物層提供電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)完整性。該電介質(zhì)可用于電容器,以微調(diào)電容器的電容。該電介質(zhì)及電容器可具有微米范圍的厚度。因此,電介質(zhì)及電容器可使電子裝置的尺寸縮小。該電介質(zhì)可用于去偶合電容器以降低電子裝置中的噪音。
文檔編號(hào)H05K1/16GK1384512SQ02105539
公開(kāi)日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2002年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月16日
發(fā)明者P·D·克努森, C·S·艾倫 申請(qǐng)人:希普列公司