專利名稱：具有優(yōu)良tcc的聚合物-陶瓷復(fù)合材料的制作方法
具有優(yōu)良TCC的聚合物-陶瓷復(fù)合材料發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及電容器和印制電路板領(lǐng)域。具體地講，它涉及用于形成電容器和印制 電路板的聚合物_陶瓷復(fù)合材料。本發(fā)明的復(fù)合材料呈現(xiàn)響應(yīng)溫度變化的電容溫度系數(shù) (TCC)的低變化、以及其它期望的性質(zhì)。相關(guān)領(lǐng)域的描述因為中央處理器(CPU)的電路設(shè)計尋求達到增加操作速度，所以集成電路的性能 始終變得更加重要。裝上這些集成電路的印制電路板的電路設(shè)計也是非常重要的。電容器是印制電路板和其它微電子裝置的共同元件。它們用于穩(wěn)定這樣的裝置操 作的電力供應(yīng)。電容是電容器的能量貯存能力的量度。電容器將電容引入電路，且主要起 著貯藏電能，阻斷直流電的流動，或允許交流電的流動的功能。典型地，電容器包含夾在兩 個導(dǎo)電金屬層，例如銅箔之間的介電材料。一般而言，介電材料通過層壓，或通過蒸氣沉積， 經(jīng)粘附層偶聯(lián)至導(dǎo)電金屬層。迄今為止，排列在印制電路板表面上的電容器已經(jīng)是通用的。在最近的使電容器 小型化的努力中，使用具有高介電常數(shù)的介電陶瓷材料，或減少介電陶瓷層的厚度已經(jīng)是 眾所周知的。電容主要依賴于電容器層的形狀與大小和絕緣材料的介電常數(shù)。在一個已知 的排列中，在多層電路板層內(nèi)已經(jīng)形成了包含薄的、雙面覆銅薄層壓板的"嵌入式"電容 器，產(chǎn)生了優(yōu)良的特性。為了其它目的，具有這樣的嵌入式電容器的印制電路板能夠使電路 板的表面積最化大，并達到增加的信號傳遞速度。尤其期望具有高電容密度的電容器。可以通過添加陶瓷材料來增加介電材料的電 容密度。然而，陶瓷填充劑材料在介電材料內(nèi)的高裝填經(jīng)常致成脆性的、并具有非常低的機 械和加工性能的復(fù)合物。也已知這樣的高電容密度材料由于溫度變化而呈現(xiàn)大的電容變 化。此外，也已知具有高介電常數(shù)的材料對溫度變化敏感。已知具有這樣的電容的溫度依 賴性的材料具有高"電容溫度系數(shù)"或TCC。材料的TCC在特定的溫度范圍顯示其最大的 電容變化。已經(jīng)開發(fā)常規(guī)介電復(fù)合電容器材料，其在約_55°C至約125°C時具有低如+15% 至低如+10%的TCC變化。然而，在印制電路板領(lǐng)域存在開發(fā)電容器材料的需求，且尤其是 響應(yīng)于約_55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變化，具有在約-5%至約+5%、并優(yōu)選低至如從 約-0. 5%至約+0. 5%范圍內(nèi)的極低TCC變化的嵌入式電容器材料。本發(fā)明提供達到該目 標的獨特聚合物-陶瓷復(fù)合材料。本發(fā)明的復(fù)合材料另外具有優(yōu)良的機械性質(zhì)例如良好的 抗剝強度和缺乏脆性、電學性質(zhì)例如高介電常數(shù)，和加工特性例如易于混合。發(fā)明概述本發(fā)明提供包含聚合物成分與鐵電陶瓷顆粒的共混物的復(fù)合材料，該聚合物成 分包含至少一種含環(huán)氧的聚合物(印oxy containingpolymer)，和至少一種具有多個環(huán)氧 反應(yīng)基團的聚合物，基于聚合物成分的重量計，該含環(huán)氧的聚合物的量為約5%重量至約 95%重量，該具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物的量為約5%重量至約95%重量；
其中復(fù)合材料響應(yīng)于約-55°c至約125°C范圍內(nèi)的溫度變化，呈現(xiàn)約-5%至約 +5%的電容溫度系數(shù)變化。本發(fā)明還提供包含聚合物成分與鐵電陶瓷粉末的共混物的復(fù)合材料，該聚合物成 分包含至少一種含環(huán)氧的聚合物，和至少一種具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物的復(fù)合材 料，基于聚合物成分的重量計，該含環(huán)氧的聚合物的量為約5%重量至約95%重量，該具有 多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物的量為約5%重量至約95%重量；其中鐵電陶瓷粉末包含鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鍶鋇，或其組合；其中含環(huán)氧的聚合物包含可溶可熔酚醛環(huán)氧樹脂、具有脂肪族烴骨架或衍生自雙 酚A或雙酚F的芳烴骨架的環(huán)氧樹脂、丁二烯-丙烯酸修飾的環(huán)氧樹脂，或其組合；其中具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物包含聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚乙烯醇縮 丁醛、聚醚砜、反應(yīng)性聚酯，或其組合；和其中復(fù)合材料響應(yīng)于約-55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變化，呈現(xiàn)約-5%至約 +5%的電容溫度系數(shù)變化。本發(fā)明還提供形成電容器的方法，該方法包括a)提供包含聚合物成分和鐵電陶瓷顆粒的共混物的復(fù)合材料，該聚合物成分包含 至少一種含環(huán)氧的聚合物和至少一種具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物，基于聚合物成分的 重量計，該含環(huán)氧的聚合物的量為約5%重量至約95%重量，該具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的 聚合物的量為約5%重量至約95%重量；其中復(fù)合材料響應(yīng)于約-55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變化，呈現(xiàn)約-5%至約 +5%的電容溫度系數(shù)變化；和b)在第一導(dǎo)電層(electrically conductive layer)與第二導(dǎo)電層之間附著復(fù)合 材料層。附圖簡述

圖1提供本發(fā)明復(fù)合材料的某些制劑的TCC特性的圖解表示。在該圖中顯示的制 劑響應(yīng)于約_55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變化，呈現(xiàn)約-5%至約+5%的TCC變化。圖2提供本發(fā)明復(fù)合材料的某些制劑的TCC特性的圖解表示。在該圖中顯示的制 劑響應(yīng)于約_55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變化，呈現(xiàn)約-2. 5%至約+2. 5%的TCC變化。圖3提供本發(fā)明復(fù)合材料的某些制劑的TCC特性的圖解表示。在該圖中顯示的制 劑響應(yīng)于約_55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變化，呈現(xiàn)約-0. 5%至約+0. 5%的TCC變化。發(fā)明詳述本發(fā)明的復(fù)合材料包含聚合物成分與鐵電陶瓷顆粒的共混物。本發(fā)明的聚合物成 分包含至少一種含環(huán)氧的聚合物，和至少一種具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物?；诰酆衔锍煞值闹亓坑嫞h(huán)氧的聚合物優(yōu)選以約5%重量至約95%重量，更 優(yōu)選以約20%重量至約80%重量，且最優(yōu)選以約45%重量至約55%重量的量存在于聚合 物成分中。合適的含環(huán)氧的聚合物的實例非排它地包括包含可溶可熔酚醛環(huán)氧樹脂、具有 脂肪族烴骨架或衍生自雙酚A或雙酚F的芳烴骨架的環(huán)氧樹脂、丁二烯-丙烯酸修飾的環(huán) 氧樹脂，或其組合的聚合物?；诰酆衔锍煞值闹亓坑?，具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物優(yōu)選以約5%重量至 約95%重量，更優(yōu)選以約20%重量至約80%重量，且最優(yōu)選以約45%重量至約55%重量的
6量存在。環(huán)氧反應(yīng)基團的實例非排它地包括胺基、羥基、羧基，和活性氫基團。用于具有多 個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物的合適材料的實例非排它地包括聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚乙 烯醇縮丁醛、聚醚砜、反應(yīng)性聚酯，或其組合。在優(yōu)選的實施方案中，具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團 的聚合物包含具有多個羥基的反應(yīng)性聚酯。本發(fā)明復(fù)合材料的聚合物成分優(yōu)選以基于復(fù)合材料的重量計的約10%重量至約 99. 5%重量，更優(yōu)選以基于復(fù)合材料的重量計約20%重量至約95%重量，且最優(yōu)選以基于 復(fù)合材料的重量計約40%重量至約90%重量范圍的量存在。聚合物成分優(yōu)選在室溫下呈 固體形式存在。鐵電陶瓷顆粒在本發(fā)明的復(fù)合材料中用作電介質(zhì)，或電絕緣體。合適的鐵電陶瓷 顆粒的實例包括鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鍶鋇、氮化硼、氧化鋁，或其組合。鐵電陶瓷顆粒的顆 粒大小優(yōu)選在約0. 1 ii m至約2 ii m，更優(yōu)選約0. 5 ii m至約1 ii m范圍內(nèi)。鐵電陶瓷顆粒優(yōu) 選以粉末狀存在。粉末被定義為平均直徑為約10 ym或更小的固體顆粒。在某些實施方案 中，鈦酸鍶的平均顆粒大小的范圍為從約0. 85 y m至約0. 95 u m。在某些實施方案中，鈦酸 鋇的平均顆粒大小為約0. 55 y m至約0. 60 u m。鐵電陶瓷顆粒優(yōu)選以基于復(fù)合材料的重量 計的約0. 5%重量至約90%重量，更優(yōu)選以基于復(fù)合材料的重量計的約5%重量至約80% 重量，且最優(yōu)選以基于復(fù)合材料的重量計的約10%重量至約60%重量范圍的量存在。本發(fā) 明的某些實施方案的準確組成的實例顯示于下表1的制劑A-K、以及實施例中。本發(fā)明的復(fù)合材料可任選包括附加的成分或添加劑，例如常規(guī)的固化劑、分散 劑、混合劑、加速劑、硬化劑、催化劑、溶劑等。合適的固化劑的實例非排它地包括二胺、 多元酸和酸酐。合適的分散劑的實例非排它地包括硅烷、新烷氧基鈦酸鹽(neoalkoxy titanates)、新烷氧基鋯酸鹽(neoalkoxy zirconates)，和與酸性基團的共聚物。合適的催 化劑的實例非排它地包括咪唑和三苯基膦(TPP)。合適的市售可獲得的催化劑的一個實例 是 Curezol，購自 Shikoku Chemicals Corporation ofKagawa,日本。合適的硬化劑的實例 非排它地包括二氨基二苯砜(DDS)和苯二胺。合適的溶劑的實例非排它地包括甲基乙基甲 酮(MEK)、二甲基甲酰胺(DMF)、環(huán)己酮(CyH)、及其組合。在某些實施方案中，本發(fā)明的復(fù)合 材料包含至少一種足量的溶劑，以使全部復(fù)合材料的約60%重量以固體形式存在?？赏ㄟ^本領(lǐng)域已知的任何合適的組合方法例如混合、共混等，形成本發(fā)明的復(fù)合 材料。在優(yōu)選的實施方案中，將聚合物材料和鐵電陶瓷顆?；旌显谝黄?，形成基本上均勻的 復(fù)合材料混合物。復(fù)合材料混合物可成形為任何合適的所需形狀，并可允許硬化成復(fù)合材 料層等。在某些實施方案中，復(fù)合材料層的厚度范圍為約4 y m至約100 u m,優(yōu)選約8 y m至 約50 u m,且更優(yōu)選約10 ii m至約35 u m。本發(fā)明的主要特征為復(fù)合材料響應(yīng)于約_55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變化，優(yōu) 選呈現(xiàn)約-5%至約+5%的電容溫度系數(shù)(TCC)變化。更優(yōu)選地，本發(fā)明的復(fù)合材料響應(yīng)于 該溫度范圍內(nèi)的變化，其TCC變化范圍為約-4%至約+4%，且甚至更優(yōu)選響應(yīng)于該溫度范 圍內(nèi)的變化，為約-2. 5%至約+2. 5%。在最優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的復(fù)合材料響應(yīng)于 約-55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變化，其TCC變化范圍為約-0. 5%至約+0. 5%。下表2 顯示了制劑A-K中的本發(fā)明材料的電容溫度系數(shù)(TCC)性質(zhì)，其也在圖1-3中經(jīng)圖解表示， 并在實施例中有詳細描述。表2的數(shù)據(jù)顯示制劑A-K在-55°C至125°C范圍內(nèi)的溫度時的 電容變化百分數(shù)(ATCC)。
本發(fā)明的復(fù)合材料也具有優(yōu)良的介電常數(shù)(DK)，和在1MHz時具有優(yōu)良的損耗因 子(DF)。制劑A-K的本發(fā)明材料的DK和DF性質(zhì)也顯示于下表2中。本發(fā)明復(fù)合材料的介 電常數(shù)(DK)優(yōu)選為約2. 5至約50，更優(yōu)選約5至約50，甚至更優(yōu)選約10至約40，且最優(yōu)選 約15至約30。損耗因子(DF)是電容器的功率損失的量度，在這里DF = 2 II fRCX100%, 其中R是電容器的等效串聯(lián)電阻，f是頻率，和C是電容。損耗因子隨頻率和溫度而改變。 本發(fā)明材料在1MHz時的損耗因子(DF)優(yōu)選在約0. 003至約0. 03，更優(yōu)選約0. 004至約 0. 02，并最優(yōu)選約0. 005至約0. 015范圍內(nèi)。本發(fā)明的復(fù)合材料可用于多種應(yīng)用，例如用于形成電容器、印制電路板、電子裝置 等。在某些實施方案中，本發(fā)明提供包含導(dǎo)電層，和在導(dǎo)電層上的本發(fā)明的復(fù)合材料層的物 品。這樣的物品可包含電容器、含本發(fā)明電容器的印制電路板、含本發(fā)明電容器的電子裝 置、含本發(fā)明的印制電路板的電子裝置等。本發(fā)明的一個實施方案包括包含第一導(dǎo)電層、第 二導(dǎo)電層，和附著在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的本發(fā)明復(fù)合材料層的電容器。復(fù)合材 料層優(yōu)選直接附著于各導(dǎo)電層的表面。另一實施方案包括含第一物品和第二物品的電容 器，第一物品包含第一導(dǎo)電層，在第一導(dǎo)電層上有本發(fā)明的復(fù)合材料層，第二物品包含第二 導(dǎo)電層，在第二導(dǎo)電層上有本發(fā)明的復(fù)合材料層，第一物品和第二物品互相附著，致使它們 的復(fù)合材料層互相接觸。導(dǎo)電層是本領(lǐng)域中熟知的。導(dǎo)電層的實例非排它地包括金屬層例如金屬箔。用 于這樣的導(dǎo)電層的合適材料的實例非排它地包括銅、鋁、鎳、銀、鐵鎳合金，或其組合。優(yōu)選 的材料包含銅。當存在多于一個導(dǎo)電層時，獨立地選擇各層的材料，且各層可包含相同的 材料或可包含不同的材料。導(dǎo)電層的厚度優(yōu)選在約3 y m-約100 u m,更優(yōu)選約5 y m至約 70 u m,且最優(yōu)選約10 y m至約35 y m范圍內(nèi)。如上所述，復(fù)合材料層的厚度優(yōu)選在4 y m至 約100 u m,更優(yōu)選約8 ii m至約50 u m,且最優(yōu)選約10 y m至約35 u m。對于本發(fā)明的目標，除非另外指明，術(shù)語"施加"或"附著"指將一層沉積、附 加，或連接至下一層的任何熟知的方法，非排它地包括同時地或連續(xù)地涂布、浸漬、噴霧、濺 射、層壓、蒸氣沉積、電沉積、電鍍、印制、蒸發(fā)、及其組合。在某些實施方案中，通過涂布將復(fù) 合材料層施加于金屬層上。在某些實施方案中，經(jīng)層壓進行兩種或多種材料的附著，例如形 成電容器積層(capacitorlaminate)。優(yōu)選在適合于所選材料的溫度、壓力，和時間下進行 層壓。在某些實施方案中，可在約150°C至約310°C，更優(yōu)選約160°C至約200°C的溫度，在 壓力下進行層壓。層壓可進行約30分鐘至約120分鐘，優(yōu)選約40分鐘至約80分鐘。優(yōu) 選，壓力在至少70cm(28英寸)水銀的真空下，并維持在約3. 5kgf/cm2 (50psi)至約28kgf/ cm2(400psi)，優(yōu)選約 4. 9kgf/cm2(70psi)至約 14kgf/cm2 (200psi)的壓強。除層壓之外，可 依照任何常規(guī)已知的固化方法來進行固化步驟。在某些實施方案中，可通過使復(fù)合材料經(jīng) 受約93 °C (200° F)至約316°C (600° F)的溫度，持續(xù)約1至約120分鐘，進行固化步驟。本發(fā)明還涉及用于形成電容器的方法，該方法包括(a)提供如上所述的復(fù)合材 料。和(b)在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間附著復(fù)合材料層。復(fù)合材料層優(yōu)選直接附著于 各導(dǎo)電層的表面?？砂丛S多種方法形成這樣的電容器。在幾個實施方案中，通過將本發(fā)明的復(fù)合材 料層施加于導(dǎo)電層上，來形成物品。在某些實施方案中，上述附著步驟(b)包括i)形成 第一物品，該第一物品包含第一導(dǎo)電層，和在第一導(dǎo)電層上的復(fù)合材料層；ii)形成第二物品，該第二物品包含第二導(dǎo)電層，和在第二導(dǎo)電層上的復(fù)合材料層；和iii)使第一物品和 第二物品連接在一起，以使第一物品的復(fù)合材料層與第二物品的復(fù)合材料層接觸。任選但 優(yōu)選，步驟iii)包括將第一物品和第二物品層壓在一起和/或固化復(fù)合材料層。上面提 供了合適的導(dǎo)電層材料，和關(guān)于層壓和固化的細節(jié)。產(chǎn)生的電容器結(jié)構(gòu)具有金屬_復(fù)合材 料-復(fù)合材料_金屬的排列。在另一實施方案中，附著步驟(b)包括i)將復(fù)合材料層施加于第一導(dǎo)電層上；和 ii)將第二導(dǎo)電層施加于第一導(dǎo)電層上的復(fù)合材料層的表面；和iii)任選將第一導(dǎo)電層和 復(fù)合材料層及第二導(dǎo)電層層壓在一起，和/或固化復(fù)合材料層。產(chǎn)生的電容器結(jié)構(gòu)具有金 屬-復(fù)合材料_金屬的排列。在還一個實施方案中，附著步驟(b)包括i)將復(fù)合材料層施加于第一導(dǎo)電層上； 然后ii)固化復(fù)合材料層；和然后iii)經(jīng)濺射在復(fù)合材料的表面上形成第二導(dǎo)電層，該表 面與第一金屬層相反。產(chǎn)生的電容器結(jié)構(gòu)也具有金屬-復(fù)合材料_金屬的排列。此外，在 形成本發(fā)明的電容器之后，也可使用已知的蝕刻技術(shù)在導(dǎo)電層中創(chuàng)建電路圖。除上述的期望的TCC、DK和DF性質(zhì)之外，用本發(fā)明的聚合物-陶瓷復(fù)合材料形成 的電容器還呈現(xiàn)幾種所需性質(zhì)。例如，用本發(fā)明的聚合物_陶瓷復(fù)合材料在導(dǎo)電層例如銅 箔上形成的電容器優(yōu)選呈現(xiàn)0. 5kN/m或更大，且優(yōu)選lkN/m或更大的良好的90度抗剝強 度。此外，本發(fā)明的電容器在約288°C的焊接溫度下呈現(xiàn)非常高的熱穩(wěn)定性。在一個實施方 案中，形成本發(fā)明的電容器積層，以在銅箔上包括本發(fā)明的聚合物-陶瓷復(fù)合材料，其中復(fù) 合材料包含20%重量的聚合物成分和80%重量的鐵電陶瓷顆粒。該實施方案的電容器積 層在288°C下經(jīng)過10次浮焊試驗(solder float test)。本發(fā)明還提供形成印制電路板的方法，該方法包括將如上所形成的電容器結(jié)合到 印制電路板中。本發(fā)明的又一實施方案非排它地包括形成含本發(fā)明電容器的印制電路板、 含本發(fā)明的印制電路板的電子裝置、含本發(fā)明的電容器的電子裝置等。以下非限制性實施例用于描述本發(fā)明。應(yīng)理解本發(fā)明成分元素的比例變更和替 換對本領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員來說將是顯而易見的，并在本發(fā)明的范圍內(nèi)。實施例1下表1顯示了本發(fā)明的制劑A-K。制劑A用作對照材料，并完全由本發(fā)明的聚合物 成分組成。制劑B-K涉及本發(fā)明的復(fù)合材料，并包含聚合物成分和鐵電陶瓷顆粒的不同組 合。在表1中，鈦酸鍶縮寫為術(shù)語"ST"，而鈦酸鋇縮寫為術(shù)語"BT"，后面是它們的平均 粒徑，和它們的重量克數(shù)。表1 復(fù)合材料制劑
表2顯示了本發(fā)明制劑A-F的特性。具體地講，表2顯示了制劑A_F的DK和DF 性質(zhì)、以及各制劑在_55°C至125°C范圍內(nèi)的溫度下的電容變化百分數(shù)(ATCC)。在圖1_3 中圖解表示了關(guān)于TCC的表2的數(shù)據(jù)。表2:復(fù)合材料特性 制劑A本發(fā)明的復(fù)合材料包括聚合物成分與鐵電陶瓷顆粒的共混物。通過按75 25的 重量比混合下面的組合物1與組合物2，形成這些實施例的聚合物成分。組合物1 :
9. 0g苯酚與芳烴的環(huán)氧化共聚物
28g使彈性體堅韌的環(huán)氧化的可溶可熔酚醛樹脂(phenolnovolak)
7. 2g雙酚F環(huán)氧樹脂
74. 8g具有可與環(huán)氧聚合的官能團的聚酯；65%在甲苯中
6. 8g聚乙烯醇縮丁醛
0. 5g2-苯基-4-甲基-5-羥甲基咪唑
123. 9g80%甲基乙基酮與20%二甲基酰胺的溶劑混合物
組合物2
20g苯酚與芳烴的環(huán)氧化共聚物
15g環(huán)氧聚合物-環(huán)氧乙烷，2，2' -[[1-[4-[1-甲基_1-[4-[(環(huán)氧乙烷基
(oxyranyl)甲氧基)苯基]乙基]苯基]亞乙基(ethyledene)]雙(4，1-亞苯基氧亞甲 基)]雙 15g 雙酚A環(huán)氧樹脂
1. 5g0. 20g
150g48g 聚醚砜0. 30g 2-苯基-4-甲基_5_羥甲基咪唑
二氨基二苯砜 三苯基膦
23%甲基乙基酮、62%環(huán)己酮，和15%二甲基甲酰胺的溶劑混合物。表1的制劑A包含100g產(chǎn)生的聚合物成分。實施例2制劑B通過將20g實施例1的聚合物成分共混物、與80g鈦酸鍶(85 y m顆粒)和0. 12g 分散劑混合，形成依據(jù)制劑B的本發(fā)明復(fù)合材料，如表1所示。制劑B呈現(xiàn)在1MHz時28的DK和0. 003的DF，在-55 °C時2. 6 %和在125 "C 時-3. 4%的電容溫度系數(shù)變化，如表2所示。實施例3制劑C通過將22g實施例1的聚合物成分共混物、與78g鈦酸鋇和0. llg分散劑混合，形 成依據(jù)制劑C的本發(fā)明復(fù)合材料，如表1所示。制劑C呈現(xiàn)在1MHz時21的DK和0. 009的DF，在-55 °C時-4. 5 %和在125 °C時 4. 8%的電容溫度系數(shù)變化，如表2所示。實施例4制劑D通過將45g實施例1的聚合物成分共混物、與33g鈦酸鍶(95 y m顆粒)、22g鈦酸 鋇和0. llg分散劑混合依據(jù)，形成制劑D的本發(fā)明復(fù)合材料，如表1所示。制劑D呈現(xiàn)在1MHz時8的DK和0. 004的DF，在-55 "C時-0. 7 %和在125 "C時 0. 2%的電容溫度系數(shù)變化，如表2所示。實施例5制劑E通過將30g實施例1的聚合物成分共混物、與42g鈦酸鍶(95 y m顆粒)、28g鈦酸 鋇，和0. 06g分散劑混合，形成依據(jù)制劑E的本發(fā)明復(fù)合材料，如表1所示。制劑E呈現(xiàn)在1MHz時12的DK和0. 007的DF，在-55 "C時-0. 3 %和在125 "C 時-0. 6%的電容溫度系數(shù)變化，如表2所示。實施例6制劑F通過將22g實施例1的聚合物成分共混物、與23. 4g鈦酸鍶(95 y m顆粒)、54. 6g 鈦酸鋇，和0. llg分散劑混合，形成依據(jù)制劑F的本發(fā)明復(fù)合材料，如表1所示。制劑F呈現(xiàn)在1MHz時18的DK和0. 008的DF，在-55 "C時-2. 4 %和在125 "C時 2. 1 %的電容溫度系數(shù)變化，如表2所示。實施例7制劑G通過將22g實施例1的聚合物成分共混物、與42. lg鈦酸鍶(95 y m顆粒)、35. 9g
11鈦酸鋇，和0. 08g分散劑混合，形成依據(jù)制劑G的本發(fā)明復(fù)合材料，如表1所示。制劑G呈現(xiàn)在1MHz時21的DK和0. 005的DF，在-55 °C時0. 1 %和在125 "C 時-0. 7%的電容溫度系數(shù)變化，如表2所示。實施例8制劑H通過將22g實施例1的聚合物成分共混物、與46. 8g鈦酸鍶(95 y m顆粒)和31. 2g 鈦酸鋇混合，形成依據(jù)制劑H的本發(fā)明復(fù)合材料，如表1所示。制劑H呈現(xiàn)在1MHz時22的DK和0. 008的DF，在-55 "C時-0. 4 %和在125 "C時 0. 2%的電容溫度系數(shù)變化，如表2所示。實施例9制劑I通過將22g實施例1的聚合物成分共混物、與54. 6g鈦酸鍶(95 y m顆粒)、23. 4g 鈦酸鋇，和0. 14g分散劑混合，形成依據(jù)制劑I的本發(fā)明復(fù)合材料，如表1所示。制劑I呈現(xiàn)在1MHz時21的DK和0. 008的DF，在-55 °C時-0. 4 %和在125 °C時 0. 2%的電容溫度系數(shù)變化，如表2所示。實施例10制劑J通過將20g實施例1的聚合物成分共混物、與48g鈦酸鍶(87 y m顆粒)、32g鈦酸 鋇，和0. 12g分散劑混合，形成依據(jù)制劑J的本發(fā)明復(fù)合材料，如表1所示。制劑J呈現(xiàn)在1MHz時2246的DK和0. 004的DF，在-55 °C時0. 3 %和在125 °C 時-0. 4%的電容溫度系數(shù)變化，如表2所示。實施例11制劑K通過將20g實施例1的聚合物成分共混物、與43. 2g鈦酸鍶(0. 87 u m顆粒)、36. 8g 鈦酸鋇，和0. llg分散劑混合，形成依據(jù)制劑K的本發(fā)明復(fù)合材料，如表1所示。制劑K呈現(xiàn)在1MHz時27的DK和0.005的DF，在-55 °C時-0. 2 %和在125 °C時 0. 1 %的電容溫度系數(shù)變化，如表2所示。雖然已經(jīng)參考優(yōu)選的實施方案詳細地顯示和描述了本發(fā)明，但可進行各種改變和 修飾而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，這對本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員來說將是顯而易見 的。意欲將權(quán)利要求書解釋為涵蓋公開的實施方案、上面已經(jīng)討論的那些替換物及其所有 的同等物。
權(quán)利要求
復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包含聚合物成分和鐵電陶瓷顆粒的共混物，所述聚合物成分包含至少一種含環(huán)氧的聚合物和至少一種具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物，基于所述聚合物成分的重量計，含環(huán)氧的聚合物的量為約5％重量-約95％重量，具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物的量為約5％重量-約95％重量；其中所述復(fù)合材料響應(yīng)于約-55℃至約125℃范圍內(nèi)的溫度變化，呈現(xiàn)約-5％至約+5％的電容溫度系數(shù)的變化。
2.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述含環(huán)氧的聚合物包含可溶可熔酚醛環(huán)氧樹脂、具 有脂肪族烴骨架或衍生自雙酚A或雙酚F的芳烴骨架的環(huán)氧樹脂、丁二烯-丙烯酸修飾的 環(huán)氧樹脂，或其組合。
3.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物包含聚酰亞胺、聚酰 胺酰亞胺、聚乙烯醇縮丁醛、聚醚砜、反應(yīng)性聚酯，或其組合。
4.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物包含具有多個羥基的 聚酯。
5.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述鐵電陶瓷顆粒包含鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鍶鋇，或其組合。
6.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述鐵電陶瓷顆粒以粉末形式存在。
7.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，所述復(fù)合材料響應(yīng)于約_55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變 化，呈現(xiàn)約-2. 5%至約+2. 5%的電容溫度系數(shù)的變化。
8.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，所述復(fù)合材料響應(yīng)于約_55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變 化，呈現(xiàn)約-0. 5%至約+0. 5%的電容溫度系數(shù)的變化。
9.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，所述復(fù)合材料具有約15至約30的介電常數(shù)。
10.復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包含聚合物成分和鐵電陶瓷粉末的共混物，所述聚合物成 分包含至少一種含環(huán)氧的聚合物和至少一種具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物，含環(huán)氧的聚 合物的量為基于所述聚合物成分的重量計的約5%重量至約95%重量，具有多個環(huán)氧反應(yīng) 基團的聚合物的量為基于所述聚合物成分的重量計的約5%重量至約95%重量；其中所述鐵電陶瓷粉末包含鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鍶鋇，或其組合；其中所述含環(huán)氧的聚合物包含可溶可熔酚醛環(huán)氧樹脂、具有脂肪族烴骨架或衍生自雙 酚A或雙酚F的芳烴骨架的環(huán)氧樹脂、丁二烯-丙烯酸修飾的環(huán)氧樹脂，或其組合；其中具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物包含聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚乙烯醇縮丁醛、 聚醚砜、反應(yīng)性聚酯，或其組合；和其中所述復(fù)合材料響應(yīng)于約-55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變化，呈現(xiàn)約-5%至約 +5 %的電容溫度系數(shù)的變化。
11.物品，所述物品包含導(dǎo)電層，和在所述導(dǎo)電層上的權(quán)利要求1的復(fù)合材料層。
12.電容器，所述電容器包含第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和附著在第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電 層之間的權(quán)利要求1的復(fù)合材料層。
13.權(quán)利要求12的電容器，其中第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層獨立地包含銅、鋁、鎳、銀、鐵 鎳合金，或其組合。
14.權(quán)利要求12的電容器，其中第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層包含銅。
15.電容器，其包含a)第一物品，所述第一物品包含第一導(dǎo)電層，和在第一導(dǎo)電層上的權(quán)利要求1的復(fù)合 材料層；和b)第二物品，所述第二物品包含第二導(dǎo)電層，和在第二導(dǎo)電層上的權(quán)利要求1的復(fù)合 材料層；第一物品和第二物品互相附著，致使它們的復(fù)合材料層互相接觸。
16.印制電路板，其包含權(quán)利要求12的電容器。
17.電子裝置，其包含權(quán)利要求16的印制電路板。
18.電子裝置，所述電子裝置包含權(quán)利要求12的電容器。
19.形成電容器的方法，所述方法包括a)提供復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包含聚合物成分和鐵電陶瓷顆粒的共混物，所述聚合 物成分包含至少一種含環(huán)氧的聚合物和至少一種具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物，所述含 環(huán)氧的聚合物的量為基于所述聚合物成分的重量計的約5%重量至約95%重量，所述具有 多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物的量為基于所述聚合物成分的重量計的約5%重量至約95%重量；其中所述復(fù)合材料響應(yīng)于約-55°C至約125°C范圍內(nèi)的溫度變化，呈現(xiàn)約-5%至約 +5%的電容溫度系數(shù)的變化；和b)在第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間附著復(fù)合材料層。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述附著步驟(b)包括i)形成第一物品，所述第一物品包含第一導(dǎo)電層，和在第一導(dǎo)電層上的復(fù)合材料層； )形成第二物品，所述第二物品包含第二導(dǎo)電層，和在第二導(dǎo)電層上的復(fù)合材料層；禾口iii)將所述第一物品與所述第二物品連接在一起，致使第一物品的復(fù)合材料層與第二 物品的復(fù)合材料層接觸。
21.權(quán)利要求20的方法，其中步驟iii)包括將第一物品與第二物品層壓在一起和/或 固化復(fù)合材料層。
22.權(quán)利要求19的方法，其中附著步驟(b)包括 i)將所述復(fù)合材料層施加于第一導(dǎo)電層上；和 )將第二導(dǎo)電層施加于復(fù)合材料層的表面上，所述復(fù)合材料層在第一導(dǎo)電層上；和 iii)任選將第一導(dǎo)電層與復(fù)合材料層和第二導(dǎo)電層層壓在一起，和/或固化復(fù)合材料層。
23.權(quán)利要求19的方法，其中所述附著步驟(b)包括 i)將復(fù)合材料層施加于第一導(dǎo)電層上；然后 )固化復(fù)合材料層；和然后iii)經(jīng)濺射，在復(fù)合材料的表面上形成第二導(dǎo)電層，所述復(fù)合材料的表面與第一金屬 層相反。
24.權(quán)利要求19的方法，其中所述含環(huán)氧的聚合物包含可溶可熔酚醛環(huán)氧樹脂、具有 脂肪族烴骨架或衍生自雙酚A或雙酚F的芳烴骨架的環(huán)氧樹脂、丁二烯-丙烯酸修飾的環(huán) 氧樹脂，或其組合。
25.權(quán)利要求19的方法，其中所述鐵電陶瓷顆粒包含鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鍶鋇，或其組合。
26.權(quán)利要求19的方法，其中所述具有多個環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物包含聚酰亞胺、聚 酰胺酰亞胺、聚乙烯醇縮丁醛、聚醚砜、反應(yīng)性聚酯，或其組合。
27.形成印制電路板的方法，所述方法包括將依據(jù)權(quán)利要求19形成的電容器結(jié)合到印 制電路板中。
全文摘要
用于形成電容器的聚合物-陶瓷復(fù)合材料，該材料對約-55℃至約125℃范圍內(nèi)的溫度變化呈現(xiàn)非常低的電容溫度系數(shù)(TCC)變化。特別是，這些電容器材料對應(yīng)于在期望的溫度范圍內(nèi)的溫度變化，具有范圍在約-5％至約+5％的TCC變化。本發(fā)明的復(fù)合材料包含聚合物成分和鐵電陶瓷顆粒的共混物，其中聚合物成分包括至少一種含環(huán)氧的聚合物，和至少一種具有環(huán)氧反應(yīng)基團的聚合物。本發(fā)明的聚合物-陶瓷復(fù)合材料具有優(yōu)良的機械性質(zhì)例如改善的抗剝強度和缺乏脆性、電學性質(zhì)例如高介電常數(shù)，和改善的加工特性。
文檔編號H01L23/00GK101855074SQ200880116592
公開日2010年10月6日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者J·拉德維奇, K·亞馬扎基, P·K·普拉馬尼克 申請人:奧克-三井有限公司