[发明专利]用于形成电介质的合成物及具有该合成物的产品

说明书

本申请是于2004年6月30日提交的，申请号为200410061989.3，题为“用于形成电介质的合成物及具有该合成物的产品”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及用于形成电介质的合成物，使用合成物产生的电容器，以及具有电容器的印刷电路板。更具体地说，本发明属于用于形成电介质的合成物，其被应用于具有相对高的介电常数的嵌入电容器，使用该合成物产生的电容器，以及具有该电容器的印刷电路板。

背景技术

通常，安装在印刷电路板(PCB)上的无源元件被看作微型化叠层衬底和提高叠层衬底的频率的障碍。另外，在半导体领域中快速嵌入趋势和增加I/O量使得在有源元件周围难以安置多个无源元件，因为有源元件的周围空间不足。

此外，增加的半导体的工作频率导致将电容器用于去耦，以便稳定地将电源提供到输入端。在这一方面，电容器不能降低由高频率引起的电感直到与输入端尽可能近地安置电容器为止。

相对于微型化的近来趋势和PCB的增加频率，提出了在叠层衬底的有源芯片下安置无源元件，例如电容器的工艺，或在PCB或多层PCB中形成高介电层的技术，其中高介电层用作电容器，以便在有源芯片周围，在所需位置处安装电容器。

特别地，在如由Sanmina专利所指出的、U.S.专利Nos.5079069、5155655、5161086和5162977的现有技术中已经开发了降低电感的方法，其中介电层形成为有源芯片下的嵌入电容器以便允许有源芯片电连接到嵌入电容器，同时与输入端尽可能近地放置以便最大地降低导线的长度。

同样地，要求用于形成嵌入电容器的介电层具有相对高的介电常数以及相对低的介电损耗。已经将基于环氧树脂的材料用作介电层的材料，其中在热塑性或热固性树脂中分散粉末铁电物质，诸如BaTiO₃，如在日本专利申请公开号Nos.Hei.5-57851、5-57852和7-9609中所公开的。

然而，包含热塑性或热固性树脂以及彼此混合的铁电物质粉末的基于环氧树脂的材料的不利之处在于当使用该基于环氧树脂的材料生产嵌入电容器时，该嵌入电容器具有相对低的介电常数6至22.5，以及难以通过增加铁电物质粉末的量来保证约20或更高，优选地是50或更高的介电常数。

可以通过Lithtenecker方程式，计算在基于环氧树脂的材料中，由铁电物质粉末，诸如BaTiO₃的量而定的基于环氧树脂材料的介电属性。在这一方面，Lithtenecker方程式显示出当具有不同介电常数的物质彼此并联或串联连接时，介电常数与物质的量比有关。在串联连接物质的情况下，降低物质的总介电常数。另一方面，当并联连接物质的情况下，增加物质的总介电常数。

特别地，既不串联也不并联排列具有不同介电常数的物质，而在复合衬底上以串联和并联排列的组合形式。因此，Lithtenecker方程式的指数值由不同物质的混合比和混合方式(串联排列、并联排列以及串联和并行排列的混合程度)而定，如图1所示。在图1中，kd′表示球形颗粒(即填料)的介电常数以及km′表示当混合两种(2)成分时，介质(即树脂)的介电常数。

例如，当指数值n为-1时，串联排列所有物质。另一方面，当指数值n为+1时，并联排列所有物质。特别地，当随意分散材料粉末时，Lithtenecker方程式的指数值更接近于串联排列。因此，难以提高介电常数。

换句话说，在合成物包含充当基体的、具有非常低的介电常数的树脂，诸如环氧树脂和铁电物质粉末的情况下，即使提高铁电物质粉末的介电常数，使用包含串联排列的树脂和铁电物质粉末的合成物产生电容器。因此，由具有低介电常数的环氧树脂的值控制电容器的总介电常数。

同时，通过增加粉末量与树脂的量的比率，增加介电常数。因此，必须增加合成物中铁电物质粉末的量比以便产生具有相对高的介电常数的合成物。然而，由于生产PCB的工艺的技术局限，不容易增加铁电物质粉末的量比。例如，当增加合成物中铁电物质粉末的量比时，构成PCB的陶瓷变得易碎，因此，降低了PCB的生产率。因此，难以在确保环氧树脂的固有挠性的同时，提高合成物的介电常数。

同时，已经提出了将具有良好导电性的填料，诸如金属粉末增加到树脂中以便提高材料的介电常数的方法。对于此，即使通过将填料增加到树脂中，不降低电极间的实际间隙，也能实现与降低电容器间的间隙的情况相同的效果，因此，增加了材料的直观介电常数。