[发明专利]一种埋入式电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子埋入式电容领域，具体涉及一种以一种高介电复合材料为电介质层的“三明治”结构的埋入式电容及其制备方法。

背景技术

由于对电子元件多功能性及小尺寸的需求增加，在这种环境下，促使设计者想方设法将更多的电路元件放在一个封装中，以满足消费者的需求，运用埋入式技术将原来表面SMT的无源元件设计在封装基板中，则可在基板表面空出多于空间，而且埋入式技术更适合于高频特性，因此使得埋入式无源元件的设计成为无源元件在未来发展的重要技术之一。在一套电路系统的无源元件中，电容器的使用占全部无源元件的50%以上，如果将其埋入基板中，基板的面积将大大减小，而且其电子产品的性能会大大提高。

目前，埋入式电容主要是采用溅射电镀工艺，减层法工艺，半加层法工艺等方法，将陶瓷薄膜或复合材料薄膜制备成埋入式电容。

如，陈岩等在“埋入式电容印制电路板制作工艺”（《印制电路信息》2003，2，pp.50-54）一文中采用FR406埋入电容材料，运用采用标准薄板的图形转移工艺进行电容内层图形的制作。这种埋入式电容在室温、10KHz、64％RH条件下进行测试。所有电容的最大值为476.2pF最小值为429.1pF偏差47.1pF最大误差：(max-min)/min约10.3％。电容材料铜箔表面与半固化片层压的抗剥强度满足I PC接受标准。

又如，W.Jillek等在“Embedded components in printed circuit boards:a processing technology review”（<international journal of advanced manufacturing technology>2005,25,pp,350-360）一文中以钛酸钡为电介质薄膜基体，运用减层法与加层法制备了埋入式电容，其电容密度为16.8pF/mm²，击穿场强大于9V/μm，当频率达到3GHz，尺寸小于1mm²时，其性能仍然保持稳定。

目前所报道的埋入式电容，无法同时满足介电性能好、成型工艺简单等要求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的问题，而提供一种介电常性能好，成型工艺简单的“三明治”结构的埋入式电容及其制备方法。

本发明所提供的一种埋入式电容器，所述的电容器由一种复合材料作为电介质层，两边通过层压的方法将铜箔叠加在一起组成，所述电容器中间为中间层薄膜，中间层薄膜的上下两侧分别为外层电极；中间层薄膜厚度为10μm，外层电极厚度为35μm；中间层薄膜和外层电极分别由纳米聚合物和单面镀锌电解铜箔组成；中间层薄膜中聚合物所占体积分数为60%-90%，无机纳米粒子所占体积分数为10%-40%；所述的无机纳米粒子是粒径为95-105nm的钛酸钡（BaTiO₃），或者粒径为40-50nm的二氧化钛。

进一步地，所述聚合物为环氧树脂、聚酰亚胺、聚氨酯或聚偏二氟乙烯。

本发明还提供一种埋入式电容器的制造方法，该方法包括以下步骤：

1）将粒径为95-105nm的BaTiO₃粒子与乙醇溶剂按照1gBaTiO₃粒子6mL的比例混合后，于30-60℃搅拌20min，而后超声振荡60min，再于30-60℃强力搅拌60min,得到BaTiO₃悬浊液；

2）在强力搅拌的过程中，逐滴加入质量分数为1%的硅烷偶联剂KH550；

3）反应2小时后，将悬浊液抽滤，洗涤，干燥去除溶剂，研磨，过筛待用；

4）将改性后的纳米粒子（BaTiO₃-KH550）按照1g纳米粒子16.1mL乙醇溶剂的比例加入乙醇溶剂中，超声分散60-120min，直到不发生团聚；在强力搅拌条件下，将加入环氧树脂，使得BaTiO₃纳米粒子在环氧树脂中的体积分数达到10-40%，；将其于50-60℃强力搅拌，直到环氧树脂完全溶解，得到环氧树脂与BaTiO₃纳米粒子混合液；

5）将纳米粒子混合液在45-65℃范围内强力搅拌，直到60-90%的溶剂挥发；

6）采用旋转涂膜的方法将混合溶液涂覆在基底铜箔上之后，于40-70℃下恒温真空干燥10-20min，得到预固化的电介质层；