[发明专利]用于保护电子元件的有机封装剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及组合物以及这种组合物作为保护涂层的应用。在一个实施方式中，该组合物用于保护电子器件结构(特别是嵌入型箔上烧制陶瓷电容器)不与印刷电路板处理化学品接触和用于环境保护。

背景技术

电子电路需要无源电子元件，如电阻器、电容器和感应器。最近的趋势是把无源电子元件嵌入或集成到有机印刷电路板(PCB)中。把电容器嵌入印刷电路板的实践可以缩小电路尺寸，并改善电路性能。然而，嵌入的电容器必须满足高可靠性要求以及其它要求，如高成品率和高性能。满足可靠性要求包括通过加速寿命试验。一种这样的加速寿命试验是在85％相对湿度、85℃和5伏偏压下把含有嵌入型电容器的电路加热1000个小时。绝缘电阻明显降低即为未通过试验。

嵌入印刷电路板中的高电容陶瓷电容器特别适用于去耦用途。高电容陶瓷电容器可以用“箔上烧制”技术进行制备。箔上烧制电容器可以用Felten等人的美国专利6317023B1中所揭示的厚膜法或Borland等人的美国专利公开20050011857A1中揭示的薄膜法制备。

厚膜箔上烧制陶瓷电容器可按如下方法制备：即把厚膜电容器介电材料层沉积在金属箔基材上，然后在厚膜电容器介电层上淀积铜顶部电极材料，接着在铜厚膜烧制条件下进行烧制，如在氮气氛中900-950℃烧制10分钟峰值时间。

烧制后，电容器介电材料应具有高的介电常数(K)，以便可以制造适用于去耦的小型高电容电容器。通过把介电常数高的粉末(“功能相”)与玻璃粉末混合，然后将该混合物分散在厚膜丝网印刷载体中，可以形成K值高的厚膜电容器介电材料。

在厚膜介电材料烧制过程中，该介电材料的玻璃组分在达到峰值烧制温度之前软化和流动，凝结、包封功能相，最后形成单片陶瓷/铜电极膜。

然后把包含箔上烧制电容器的箔层压到预浸料坯介电层上，电容器元件面朝下，形成内层，而且可以将金属箔蚀刻，形成电容器的箔电极和有关的电路。现在可以用常规印刷电路板法将包含箔上烧制电容器的内层结合到多层印刷电路板中。

烧制陶瓷电容器层可能包含一些孔隙，而且如果受到不良操作引起的弯曲力时，可能遭受一些微裂。这些孔隙和微裂会让湿气透过陶瓷结构，而且在暴露于加速寿命试验中的偏压和温度时会导致低的绝缘电阻和失败。

在印刷电路板制造法中，包含箔上烧制电容器的箔也可能接触用于剥除光致抗蚀剂的苛性化学品以及经受棕色或黑色氧化物处理。这种处理通常用于改善铜箔与预浸料坯的粘合性。它包括在高温下铜箔与苛性溶液和酸溶液的多次接触。这些化学品会腐蚀和部分溶解电容器中的介电玻璃和掺杂剂。这种损坏通常会在介电材料上产生离子表面沉积物。当电容器暴露在湿气中时，上述离子表面沉积物会降低绝缘电阻。这种降低也损害了电容器的加速寿命试验。

需要解决这些问题的方法。曾试验过改善嵌入无源元件的各种方法。用于强化嵌入型电阻器的封装剂组合物的一个例子记载在Felten等人的美国专利6860000中。另一个用于保护嵌入型电阻器的封装剂组合物的例子记载在Summers等人的美国专利申请10/754348中。

发明内容

本文中揭示一种用封装剂涂覆并嵌入印刷电路板结构中的箔上烧制陶瓷电容器，其中所述的封装剂在电容器嵌入印刷电路板之前和之后为其提供免受湿气和印刷电路板化学品影响的保护，而且上述嵌入型电容器结构能通过1000小时在85℃、85％相对湿度和5伏直流偏压下进行的加速寿命试验。

也揭示了含有如下组分的组合物：吸水率为2％或更低的含有环氧基的环烯烃树脂、环氧催化剂、任选的一种或多种电绝缘填料、消泡剂和着色剂以及一种或多种有机溶剂。该组合物的固化温度为190℃或更低。

本发明也涉及一种包封箔上烧制陶瓷电容器的方法，它包括：吸水率为2％或更低的含有环氧基的环烯烃树脂、一种或多种吸水率为2％或更低的酚醛树脂、环氧催化剂、任选的一种或多种电绝缘无机填料、消泡剂和着色剂以及一种或多种有机溶剂，以提供未固化的组合物；施涂该未固化的组合物，以涂覆该箔上烧制陶瓷电容器；然后在等于或低于190℃的温度下固化施涂的组合物。

含有有机材料的本发明组合物可以作为封装剂施涂到任何其它的电子元件上或与电绝缘无机填料、消泡剂和着色剂混合，并作为封装剂施涂在任何电子元件上。

按照常规实践，附图中的各种特征不必按比例绘制。各种特征的尺寸可以放大或缩小，以更清楚地说明本发明的实施方式。

附图说明