【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラーと樹脂を含有してなる誘電体組成物であって、特に、１ＭＨｚ以上の周波数において比誘電率が５０以上と大きくかつ誘電正接が１％以下と小さいキャパシタ用層間絶縁材料であり、高静電容量、電力ロスの小さいキャパシタとしての機能を内蔵する回路基板材料として好適な特性を示す誘電体組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、信号の高速化や大容量化の要求に伴って、実装回路部品の高密度化が進んでいることにより、電気的ノイズが増大し、データエラーが発生することが問題になってきている。この電気的ノイズの発生を抑え、半導体デバイスを安定に動作させるためには、半導体デバイスに近い位置から必要量の電流を供給することが重要である。このためには半導体デバイス直下に容量の大きなキャパシタを配置することが有効である。
【０００３】
キャパシタを内層に形成する手段としてセラミックス配線板におけるグリーンシート法が知られている（非特許文献１参照）。グリーンシート法では無機粉末と樹脂からなる成形体と配線材料、絶縁材料を積層した後に８００℃以上の高温で一括焼成し、樹脂の分解飛散、無機粒子の固相焼結を行うことにより、キャパシタを内蔵した配線板が形成できる。このようにして得られたキャパシタ中のセラミックスは焼結、樹脂分の飛散により高密度化し、値数千オーダーと高い比誘電率を示す材料となる。（非特許文献２参照）しかし、プリント配線板はセラミックス配線板よりも耐熱性が低く、８００℃以上の温度での焼成に耐えることができない。これに対し、高誘電率を有するフィラーと樹脂を混合した複合体をプリント配線板の内層に用いる方法（例えば、特許文献１〜３参照）は、複合体形成時の加熱温度を３００℃以下に抑えることができるため、プリント配線板にキャパシタを内蔵する方法として有効である。複合体を高機能化するためには、適切なフィラー、樹脂、添加剤の選択が必要である。フィラーの最適化の手法としては、２種以上の種類もしくは粒径のフィラーを混合する方法が提案されている。例えば、比誘電率の温度特性コントロールのために大きい誘電率を有するフィラーと誘電率の温度変化が小さいフィラーを混合して用いている（特許文献４参照）。また、液状樹脂中または樹脂ワニス中のフィラーの沈降を抑制するために、高誘電率のフィラーと沈降速度の小さいフィラーを混合して用いている（特許文献５）。また、異なる粒度分布を有する２種類以上のフィラーを混合することによって複合体中のフィラーを高充填化し、比誘電率の向上を図る場合もある（例えば、特許文献６、７参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−５７８５２号公報（特許請求の範囲）
【０００５】
【特許文献２】
特開平６−８５４１３号公報（特許請求の範囲）
【０００６】
【特許文献３】
特開平１１−１０６６５０号公報（特許請求の範囲）
【０００７】
【特許文献３】
特開平１１−１０６６５０号公報（特許請求の範囲）
【０００８】
【特許文献４】
特開平０７−７９０５６号公報（特許請求の範囲）
【０００９】
【特許文献５】
特開平１４−２６５７９７号公報（特許請求の範囲）
【００１０】
【特許文献６】
特開昭５３−８８１９８号公報（特許請求の範囲）
【００１１】
【特許文献７】
特開２００１−２３３６６９号公報（特許請求の範囲）
【００１２】
【非特許文献１】
エレクトロニクス実装技術基礎講座 第２巻（工業調査会出版、（社）ハイブリッドマイクロエレクトロニクス協会編、第１１８〜１２２頁）
【００１３】
【非特許文献２】
微粒子工学大系 第２巻（（株）富士テクノシステム出版、柳田博明編、第１９０頁）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の複合体において１ＭＨｚ以上の高周波領域で大きい比誘電率を示し大容量キャパシタ用層間絶縁材料の機能を有する一方で、電力ロスを小さく抑えるような小さい誘電正接を示す複合体を得ることは困難であった。例えば高誘電率のフィラーとして一般的に知られているペロブスカイト型の結晶構造を有するフィラーを使用した場合、大きな比誘電率の複合体が得られたが、１ＭＨｚ以上の周波数領域において誘電正接が１〜１０％と大きかった。また、酸化チタン、シリカ、アルミナなどの低誘電正接のフィラーを使用した場合、１ＭＨｚ以上の周波数領域で誘電正接が１％以下と小さかったが、比誘電率は３〜２０程度と低かった。
【００１５】
かかる状況に鑑み、本発明は、高誘電率かつ低誘電正接の誘電体組成物を提供する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、以下の構成からなる。
【００１７】
（１）ペロブスカイト型の結晶構造を有するフィラー群から選ばれた１種以上のフィラー（フィラーＡ）と、アルミナ、シリカ、ムライト、マグネシア、ベリリア、ステアタイト、コーディエライト、窒化アルミニウム、フォルステライトから選ばれた１種以上のフィラー（フィラーＢ）と、エポキシ樹脂を含有することを特徴とする誘電体組成物。
【００１８】
（２）フィラー成分中に占める前記フィラーＡの割合が６０体積％以上９０体積％以下であることを特徴とする（１）記載の誘電体組成物。
【００１９】
（３）前記フィラーＡの平均粒径が前記フィラーＢの平均粒径の５倍以上であることを特徴とする（１）記載の誘電体組成物。
【００２０】
（４）誘電体組成物全体に占めるフィラーの割合が６０体積％以上９０体積％以下であることを特徴とする（１）記載の誘電体組成物。
【００２１】
（５）（１）〜（４）のいずれか記載の誘電体組成物を使用したキャパシタ。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明における誘電体組成物とはフィラーと樹脂を含有し、使用目的に応じた比誘電率、誘電正接を有する組成物である。本発明において高誘電率である、または比誘電率が大きい、とは誘電体組成物の比誘電率が５０以上であることを意味し、低誘電損失である、または誘電正接が小さい、とは誘電体組成物の誘電正接が１％以下であることを意味する。誘電体組成物をキャパシタ用の層間絶縁材料として利用する場合、小容積で大きな静電容量を得るためには誘電体組成物の比誘電率が大きいほど有利である。また、キャパシタにおける電気的ノイズは誘電正接および周波数の増大に伴って大きくなるので、誘電正接が１％より大きくなると特にＭＨｚ〜ＧＨｚの高周波数領域において電気信号の伝送損失が大きくなり好ましくない。一方、誘電正接が小さいほど伝送損失を低減できるが、誘電正接が０．０１％以下になると誘電率の値を５０以上にすることは困難である。
【００２３】
誘電体組成物の形態は、膜状、棒状、球状など、用途に合わせて選択することができるが、特に膜状であることが好ましい。ここでいう膜とは、フィルム、シート、板、ペレットなども含まれる。もちろん、導通のためのビアホール形成、インピーダンスや静電容量あるいは内部応力の調整、または、放熱機能付与など、用途に合わせたパターン形成を行うこともできる。
【００２４】
本発明で使用するフィラーＡとしては、組成物の比誘電率を大きくする材料が好ましく、フィラーＡ自身の比誘電率が大きい材料が好ましい。チタン酸バリウム系、チタン酸ジルコン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸カルシウム系、チタン酸ビスマス系、チタン酸マグネシウム系、チタン酸バリウムネオジミウム系、チタン酸バリウム錫系、マグネシウムニオブ酸バリウム系、マグネシウムタンタル酸バリウム系、チタン酸鉛系、ジルコン酸鉛系、チタン酸ジルコン酸鉛系、ニオブ酸鉛系、マグネシウムニオブ酸鉛系、ニッケルニオブ酸鉛系、タングステン酸鉛系、タングステン酸カルシウム系、マグネシウムタングステン酸鉛系などがあり、これらのうち１種を単独で用いたり、２種以上を混合して用いたりすることができる。また、誘電特性や温度安定性を向上させる目的で、シフター、デプレッサー剤などを添加して用いることも可能である。
【００２５】
フィラーの比誘電率、誘電正接は、たとえばフィラーを加熱、焼成することにより得られる焼結体の誘電特性から類推できる。焼結体の誘電特性は以下の手順によって測定する。フィラーをポリビニルアルコールのようなバインダー樹脂、有機溶剤もしくは水を混合してペースト状組成物を作製した後、ペレット成型器の中に充填して乾燥させ、ペレット状固形物を得る。そのペレット状固形物を、例えば９００〜１２００℃程度まで加熱、焼成することにより、バインダー樹脂を分解、除去し、フィラーを焼結させることで焼結体ペレットを得ることができる。この焼結体ペレットに上下電極を形成し、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準じて静電容量、誘電正接を測定する。静電容量と焼結体ペレットの寸法より比誘電率を計算する。
【００２６】
フィラーＢとしては、組成物の誘電正接を小さくする材料が好ましく、フィラーＢ自身の誘電正接が小さい材料が好ましい。アルミナ、シリカ、シリコン、ムライト、マグネシア、ベリリア、ステアタイト、コーディエライト、窒化アルミニウム、フォルステライトがあり、これらのうち１種を単独で用いたり、２種以上を混合して用いることができる。特にアルミナや窒化アルミニウムは樹脂に対する分散性を制御しやすいので好ましい。また組成物の比誘電率の増大にはフィラーＡの比誘電率が寄与するが、フィラーＢの比誘電率が大きいとさらに本発明の目的とする好ましい組成物ができる。
【００２７】
本発明で用いられる樹脂は、エポキシ樹脂が好ましい。本発明の手法に沿った複合体の形成はポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、ポリスチレン、ポリエチレン、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、シロキサン樹脂、ポリイミド、アクリル樹脂、シアネート樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂などの熱硬化性樹脂を使用しても可能であるが、フィラーＡ、フィラーＢの混合フィラー系においては特にエポキシ樹脂の場合に大きい誘電率が得られる。ここで、エポキシ樹脂とは、分子構造中にエポキシ基（オキシラン環）を２個以上含むプレポリマーに硬化剤を添加した樹脂である。硬化剤には、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラック樹脂、アミノトリアジン化合物、ナフトール化合物などの硬化剤を用いることができる。
【００２８】
本発明に好ましく使用される熱硬化性樹脂には、必要に応じて２−エチル−４−メチルイミダゾール、トリフェニルホスフィン等の硬化促進剤やジクミルパーオキサイド等の重合開始剤を添加することができる。さらに必要に応じて、安定化剤、分散剤、沈降防止剤、可塑剤、酸化防止剤などを添加しても良い。
【００２９】
フィラーの形状は、球形、楕円形、三角状、長方形状、針状などのいずれでもよく、それらを取り合わせて用いることも可能である。
【００３０】
フィラーＡを作製する方法は特に限定されないが、超臨界水熱合成法、ゾルゲル法、シュウ酸法など従来の方法を用いることができる。フィラーＢを作製する方法は特に限定されないがそれぞれのフィラーについて所望の結晶系、粒径を製造するに適した方法を用いることができる。例えば、アルミナの場合、０．１μｍ程度の比較的大きな粒径を有するフィラーは、バイヤー法（湿式アルカリ法）により得たアルミナ原料を溶融再結晶化させて純度を上げ、その後粉砕処理を施す方法により得ることができる。また、数十ｎｍ〜数μｍの粒径を有する微粒子を得たい場合は、熱分解法、加水分解法、エチレンクロルヒドリン法、水中火花放電法、炭酸塩熱分解法などを適用することができる。
【００３１】
本発明のフィラー全体に占めるフィラーＡの割合は６０体積％以上９０体積％以下であることが好ましく、より好ましくは７０体積％以上８５体積％以下である。フィラーＡの割合が６０体積％より低い場合、誘電体組成物の比誘電率を５０以上にすることが難しい。なお、フィラーＡの割合が６０体積％より低い場合でも誘電体組成物の比誘電率を高くすることができるが、その場合上記の例の中で特に比誘電率が大きな化合物を、フィラーＡ全体に対し高い割合で使用する必要がある。このとき比誘電率が大きくなるほど比誘電率の温度変化や周波数変化が大きくなる場合があるので、注意を要する。また、９０体積％を越える含有率になるとフィラーの分散制御が難しくなり誘電率増大および誘電正接低減が難しくなるなどの問題が発生する場合がある。
【００３２】
本発明では、フィラーＡの平均粒径はフィラーＢの平均粒径の５倍以上であることが好ましい。誘電体組成物中のフィラーＡ、Ｂの平均粒径は、組成物薄膜を形成し、その薄膜の膜厚方向に膜断面を切り出した超薄切片に対してＸＭＡ測定、および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察を行うことにより評価可能である。フィラーと樹脂で電子線に対する透過率が異なるので、ＴＥＭ観察像中でフィラーと樹脂はコントラストの違いにより識別できる。フィラーＡ、Ｂの同定はＸＭＡ測定に基づく元素分析および電子線回折像観察による結晶構造解析を行うことにより可能である。このようにして同定されたフィラーＡ、フィラーＢの面積の分布を画像解析により求め、フィラーの断面を円形と近似して面積から粒径分布を算出できる。粒径分布のデータを算術平均したものをフィラーの平均粒径とする。フィラーＡおよび／またはフィラーＢがそれぞれ複数種のフィラーで構成される場合においても、フィラーＡ、もしくはフィラーＢと同定されたフィラー全体の粒径分布より平均粒径を算出できる。何れの手法を用いた場合でも、十分なデータ数を得るために、評価対象の面積は１００μｍ２以上である方が好ましい。平均粒径を精度良く算出するためには、粒径分布の階級ごとの範囲は１０μｍ以下に設定する必要がある。超薄切片を切り出す方向は膜厚方向および膜厚方向に垂直方向など、１００μｍ２以上の面積を連続的に得られる方向であれば良い。
【００３３】
フィラーＡ、Ｂの平均粒径が近いと、誘電体組成物の全固形分中に占める全フィラーの割合（フィラー率）が大きい場合に、誘電体組成物中に空隙が発生しやすくなり、誘電体組成物の比誘電率向上に寄与できない場合がある。フィラーＡの平均粒径がフィラーＢの平均粒径に対して５倍以上の場合、フィラー率増大に伴って誘電体組成物の比誘電率が増大できる。すなわち、一定の平均粒径の差があれば、「バイモーダル化」（平均粒径が異なる２種類のフィラーを混合する）による比誘電率向上効果が得られる。
【００３４】
フィラーＡの平均粒径は０．２μｍ〜２μｍの範囲であることが好ましい。平均粒径が０．２μｍより小さくなると、フィラーの体積に対する表面積の影響が大きくなるので高誘電率を有する結晶構造が得られにくくなる。また、フィラー自身が組成物中で凝集しやすくなる上、製造が難しくなるのでコスト高になりやすい。一方、平均粒径が大きいほどフィラーの誘電率が大きくなる傾向があるが、組成物の表面粗度が増大する場合がある。表面粗度はインピーダンスのばらつきに直結するので、一定レベル以下にコントロールする必要がある。表面粗度の許容範囲は膜厚との関係で決めることが実用的であるが、膜厚が薄くなることによる静電容量増大という観点から、表面粗度は１μｍ以下であることが好ましい。誘電体組成物の表面は樹脂によりレべリングされるが、フィラーの平均粒径を２μｍ以下にすることが表面粗度を１μｍ以下にコントロールする上で有効である。
【００３５】
本発明の誘電体組成物全体に占めるフィラーの割合（フィラー率という）は６０体積％以上９０体積％以下であることが好ましく、より好ましくは７０体積％以上９０体積％以下、さらに好ましくは８０体積％以上９０体積％以下である。フィラーの割合が６０体積％より低いと、誘電体組成物の機械的強度が不十分な場合がある。また、フィラーの割合が９０体積％を越えるとフィラーの分散制御が難しくなるので、誘電率増大および誘電正接低減が難しくなるだけでなく、製膜時の成形性が悪化する、製膜後に温度変化によりクラックが入りやすくなる、などの問題が発生する場合がある。
【００３６】
キャパシタの層間絶縁材料として用いる場合の膜厚は、静電容量が所望の値を満たす範囲内で任意に設定することができるが、２μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、４μｍ以上１０μｍ以下のものである。キャパシタとして大きな静電容量を確保するには膜厚が薄い方が好ましいが、２μｍより薄い場合にはピンホールが発生しやすく、電気的絶縁が得られにくくなる。また、膜厚が２０μｍを越えると、十分な静電容量を得るために大きな比誘電率が必要となる上、キャパシタの容積が増大するので実装密度向上が難しくなる。
【００３７】
本発明で得られる誘電体組成物は、上述のフィラーと樹脂に溶剤、添加剤等を加え適宜分散することによって得たペースト組成物を基板上に塗布し、脱溶剤、固化（例えば、熱などによる硬化）のために加熱処理を行うことにより得られる。ここで、添加剤とはフィラーや樹脂がペースト中で安定に分散状態を保つ分散剤や表面処理剤、塗布膜の平滑性を向上させるための界面活性剤など、分散安定性や成形性、塗膜の信頼性向上のために添加する材料を意味し、それぞれ必要に応じて使用することができる。
【００３８】
ペースト組成物に用いる溶剤は、樹脂を溶解し、かつフィラーの分散を妨げないことが必要である。使用可能な溶剤の例としては、γ−ブチロラクトン、トルエン、クロロベンゼン、トリクロロエチレン、ベンジルアルコール、イソホロン、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メトキシメチルブタノール、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルおよびそのアセテート、Ｎ−メチルピロリドン、γ−ブチロラクタム、エチレングリコールエーテルアセテート、３−メトキシ３−メチルブタノールおよびそのアセテート、３−メトキシブチルアセテート、２−エチルヘキシルアセテート、シュウ酸エステル、マロン酸ジエチル、マレイン酸エステル、炭酸プロピレン、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、メチルセロソルブ、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、メシチレン、メチルエチルケトン、ジオキサン、アセトン、アセトニルアセトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジイソブチルケトン、メチルフェニルケトン、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、など挙げられ、これらのうちの１種類以上を混合して用いることができる。
【００３９】
本発明で用いられるフィラーを樹脂へ分散させる方法は特に限定されないが、例えば、超音波分散、３本ロール、クレアミックス、ホモジナイザー、ボールミリング、メディア分散機など、従来の方法を用いることができる。
【００４０】
ペースト組成物を基板上に塗布する方法としては特に限定されないが、例えば、スピンナー、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーターなどを用いることができる。
【００４１】
ペースト組成物を塗布する基板としては、例えば、有機系基板、無機系基板、およびこれらの基板に回路の構成材料が配置されたものから選択できる。有機系基板の例としては、ガラス布・エポキシ銅張積層板などのガラス基材銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板などのコンポジット銅張積層板、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板などの耐熱・熱可塑性基板、ポリエステル銅張フィルム基板、ポリイミド銅張フィルム基板などのフレキシブル基板を用いることができる。
【００４２】
また、無機系基板の例としては、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板などのセラミックス基板、アルミニウムベース基板、鉄ベース基板などの金属系基板が挙げられる。回路の構成材料の例としては、銀、金、銅などの金属を含有する導体、無機系酸化物などを含有する抵抗体、ガラス系材料および／または樹脂などを含有する低誘電率材料、樹脂やフィラーなどを含有する高誘電率材料、ガラス系材料などを含有する絶縁体などが挙げられる。
【００４３】
脱溶剤、固化のための加熱処理はオーブン、ホットプレートなどを用いて実施することができる。加熱処理条件は使用する溶媒、高分子の種類、および塗布量などによって異なるが、脱溶剤については６０〜１５０℃で１〜６０分加熱し、固化については１２０〜３００℃で１〜１２０分加熱する。
【００４４】
本発明の誘電体組成物は、キャパシタの層間絶縁材料として好ましく使用される。誘電体組成物を用いてキャパシタを形成する方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
【００４５】
本発明の組成物が奏するキャパシタの面積あたりの静電容量としては、５〜２０ｎＦ／ｃｍ２の範囲にあることが好ましい。静電容量の温度変化、面内ばらつきは、小さい方が回路設計上好ましい。温度変化についても、できるだけ小さい方が好ましく、例えば、Ｘ７Ｒ特性（−５５〜１２５℃において静電容量の温度変化率が±１５％以内）を満たすことが好ましい。同じく回路設計上の観点から、静電容量の面内ばらつきは、平均値に対して５％以下（静電容量の平均値−５％≦静電容量≦静電容量の平均値＋５％）であることが好ましい。
【００４６】
誘電体組成物の静電容量、比誘電率、誘電正接は例えばＪＩＳ Ｋ６９１１に準じて以下のようにして測定できる。すなわち、面積１０ｃｍ×１０ｃｍ、厚さ０．３ｍｍのアルミニウム基板上の全面に誘電体組成物の塗膜を形成する。塗膜上に導電性ペーストをパターン印刷することにより測定用電極を形成する。測定用電極とアルミニウム基板に挟まれた部分が測定対象領域となる。測定対象領域の静電容量と誘電正接をインピーダンスアナライザー（例えば、アジレントテクノロジー（株）製４２９４Ａ）により測定する。比誘電率は静電容量と測定対象領域の寸法から算出する。測定ノイズ低減の観点から、塗膜上の測定用電極のパターンは円形であること、測定用電極の外周から０．５〜１ｍｍ離して円形パターンを囲むようにリング状の電極（ガード電極という）を配した方が好ましい。測定対象領域の寸法、すなわち、測定用電極の直径（面積）、誘電体組成物の膜厚は測定精度に影響するので、誘電体組成物の物性に合った条件を選択する必要がある。本発明では、測定用電極は直径１０ｍｍの円形パターン、ガード電極は内径１１．５ｍｍのリング状パターン、誘電体組成物の膜厚は１０μｍ〜２０μｍの範囲とした。誘電体組成物の塗膜はスピンコートしたペースト組成物を適宜加熱し、溶媒蒸発、樹脂硬化させることにより形成した。また、温度、吸湿状態も誘電特性に影響するので、誘電体組成物を測定条件である一定の温度、湿度雰囲気下に２４ｈｒ放置した後に測定を行った。
【００４７】
本発明で得られる誘電体組成物は、高誘電率層としてプリント配線基板の内蔵キャパシタの他にも多層基板の層間絶縁膜、周波数フィルター、無線用アンテナ、電磁シールドなど、多くの電子部品、装置への適用が可能である。
【００４８】
【実施例】
実施例１
以下の平均粒径、比重を有する二種類のフィラーを用意した。
フィラーＡ
フィラー名：チタン酸バリウム（堺化学（株）製 ＢＴ−０５）
平均粒径：５００ｎｍ
比重：５．７５ｇ／ｃｍ３
フィラーＢ
フィラー名：シリカ（アドマテックス（株）製、アドマファインＳＯ−Ｃ２）
平均粒径：４００ｎｍ
比重：２．２ｇ／ｃｍ３。
【００４９】
フィラーＡを６４．７８重量部、フィラーＢを６．９９重量部、γ−ブチロラクトンを１０．９２重量部、分散剤（ビックケミー（株）製、ＢＹＫ−Ｗ９０３）を１．７５重量部の割合で混合した溶液をホモジナイザーを用いて混合、撹拌し、分散液ＪＸを得た。エポキシ樹脂（日本化薬（株）製、ＥＰＰＮ５０２Ｈ）を２重量部、フェノールノボラック樹脂（大日本インキ工業（株）製、ＴＤ−２１３１）を１．２３重量部、硬化促進剤（北興化学（株）製、トリフェニルホスフィン）を０．０３重量部、γ−ブチロラクトンを１２．３３重量部の割合で混合し、エポキシ樹脂溶液ＪＹを得た。分散液ＪＸとエポキシ樹脂溶液ＪＹをボールミルを用いて混合し、ペースト組成物を調製した。このペースト組成物を厚さ３００μｍのアルミニウム基板上にダイコーターを用いて塗布し、オーブンを用いて、８０℃×１５分間で乾燥させた後、１７５℃×１時間で硬化させ、膜厚１０μｍの誘電体組成物を得た。得られた誘電体組成物中のフィラーＡとＢの混合比率は７２体積％：２８体積％であり、誘電体組成物中の全固形分に占めるフィラーの割合（フィラー率）は８３体積％であった。
【００５０】
次に、この誘電体組成物にアルミニウム電極を蒸着法により形成し、１ＭＨｚにおける誘電特性をインピーダンスアナライザ（アジレントテクノロジー（株）製４２９４Ａ）を用いて、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準じて測定した。測定用電極は直径１０ｍｍの円形パターン、ガード電極は内径１１．５ｍｍのリング状パターン、とした。誘電体組成物を測定条件である２５℃、湿度６０％ＲＨに２４ｈｒ放置した後に測定を行った。比誘電率は６０、誘電正接は０．５％であった。
【００５１】
実施例２〜９、比較例１〜３
表１に示したフィラーおよび下記に示した成分を用いて、実施例１と同様の手法で表２に示す組成のペースト組成物および誘電体組成物を作製し、誘電特性を評価した。結果を表２に示す。
【００５２】
＜フィラー分散液＞
分散剤：ＢＹＫ−Ｗ９０３（ビックケミー（株）製）、ＢＹＫ−Ｗ９０８（ビックケミー（株）製）
溶媒：γ−ブチロラクトン
＜樹脂溶液＞
エポキシ樹脂：ＥＰＰＮ５０２Ｈ（日本化薬（株）製、エポキシ当量１７１ｇ／ｅｑ）
フェノールノボラック樹脂：ＴＤ−２１３１（大日本インキ工業（株）製、水酸基当量１０３ｇ／ｅｑ）
硬化促進剤：トリフェニルホスフィン（北興化学（株）製）
溶媒：γ−ブチロラクトン
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
【発明の効果】
本発明により、１ＭＨｚ以上の周波数において比誘電率が５０以上と大きくかつ誘電正接が１％以下と小さい誘電体組成物を得ることができ、この誘電体組成物をキャパシタ用層間絶縁材料として用いることで、高静電容量、電力ロスの低いキャパシタとしての機能を内蔵する回路基板材料を得ることができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dielectric composition containing a filler and a resin, particularly an interlayer insulating material for a capacitor having a relative dielectric constant as large as 50 or more and a dielectric loss tangent as small as 1% or less at a frequency of 1 MHz or more. The present invention relates to a dielectric composition exhibiting suitable characteristics as a circuit board material having a built-in function as a capacitor having high capacitance and small power loss.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the demand for smaller electronic devices, higher signal speeds, and higher capacity, the density of mounted circuit components has been increasing, resulting in increased electrical noise and data errors. Is becoming a problem. In order to suppress the generation of the electric noise and to operate the semiconductor device stably, it is important to supply a required amount of current from a position close to the semiconductor device. For this purpose, it is effective to arrange a large-capacity capacitor directly below the semiconductor device.
[0003]
As a means for forming a capacitor in an inner layer, a green sheet method for a ceramic wiring board is known (see Non-Patent Document 1). In the green sheet method, a capacitor formed by laminating a molded body made of an inorganic powder and a resin, a wiring material, and an insulating material, and then firing them all together at a high temperature of 800 ° C. or more to perform decomposition and scattering of the resin and solid-phase sintering of the inorganic particles. Can be formed. The ceramic in the capacitor thus obtained is densified by sintering and scattering of resin, and becomes a material having a high relative dielectric constant of several thousands of values. However, printed wiring boards have lower heat resistance than ceramic wiring boards and cannot withstand firing at a temperature of 800 ° C. or higher. On the other hand, a method of using a composite in which a filler having a high dielectric constant and a resin are mixed as an inner layer of a printed wiring board (for example, see Patent Documents 1 to 3) requires a heating temperature of 300 ° C. or less when forming the composite. Since it can be suppressed, it is effective as a method of incorporating a capacitor in a printed wiring board. In order to enhance the functionality of the composite, it is necessary to select appropriate fillers, resins, and additives. As a method of optimizing the filler, a method of mixing two or more kinds or fillers having different particle diameters has been proposed. For example, a filler having a large dielectric constant and a filler having a small change in the dielectric constant with temperature are mixed and used for controlling the temperature characteristics of the relative dielectric constant (see Patent Document 4). Further, in order to suppress the sedimentation of the filler in the liquid resin or the resin varnish, a filler having a high dielectric constant and a filler having a low sedimentation speed are mixed and used (Patent Document 5). In some cases, two or more fillers having different particle size distributions are mixed to increase the amount of filler in the composite, thereby improving the relative dielectric constant (for example, see Patent Documents 6 and 7).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-57852 (Claims)
[0005]
[Patent Document 2]
JP-A-6-85413 (Claims)
[0006]
[Patent Document 3]
JP-A-11-106650 (Claims)
[0007]
[Patent Document 3]
JP-A-11-106650 (Claims)
[0008]
[Patent Document 4]
JP-A-07-79056 (Claims)
[0009]
[Patent Document 5]
JP-A-14-265797 (Claims)
[0010]
[Patent Document 6]
JP-A-53-88198 (Claims)
[0011]
[Patent Document 7]
JP-A-2001-233669 (Claims)
[0012]
[Non-patent document 1]
Basic Lecture on Electronics Packaging Technology Volume 2 (published by the Industrial Research Council, edited by the Hybrid Microelectronics Association, pages 118-122)
[0013]
[Non-patent document 2]
Fine Particle Engineering System, Volume 2 (Fuji Techno System Publishing Co., Ltd., Hiroaki Yanagida, p. 190)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is necessary to obtain a composite which exhibits a large relative dielectric constant in a high-frequency region of 1 MHz or more and has a function as an interlayer insulating material for a large-capacity capacitor, while exhibiting a small dielectric loss tangent so as to suppress power loss. Was difficult. For example, when a filler having a perovskite-type crystal structure, which is generally known as a filler having a high dielectric constant, is used, a composite having a large relative dielectric constant was obtained, but a dielectric loss tangent of 1 in a frequency region of 1 MHz or more was obtained. It was as large as 10%. When a filler having a low dielectric loss tangent such as titanium oxide, silica, or alumina was used, the dielectric loss tangent was as low as 1% or less in a frequency region of 1 MHz or more, but the relative dielectric constant was as low as about 3 to 20.
[0015]
In view of such circumstances, the present invention provides a dielectric composition having a high dielectric constant and a low dielectric loss tangent.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention has the following configurations.
[0017]
(1) One or more fillers (filler A) selected from a filler group having a perovskite-type crystal structure, and alumina, silica, mullite, magnesia, beryllia, steatite, cordierite, aluminum nitride, and forsterite A dielectric composition comprising one or more selected fillers (filler B) and an epoxy resin.
[0018]
(2) The dielectric composition according to (1), wherein the proportion of the filler A in the filler component is from 60% by volume to 90% by volume.
[0019]
(3) The dielectric composition according to (1), wherein the average particle size of the filler A is at least five times the average particle size of the filler B.
[0020]
(4) The dielectric composition according to (1), wherein the proportion of the filler in the whole dielectric composition is 60% by volume or more and 90% by volume or less.
[0021]
(5) A capacitor using the dielectric composition according to any one of (1) to (4).
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The dielectric composition in the present invention is a composition containing a filler and a resin and having a relative dielectric constant and a dielectric loss tangent according to the purpose of use. In the present invention, a high dielectric constant or a large relative dielectric constant means that the relative dielectric constant of the dielectric composition is 50 or more, a low dielectric loss, or a small dielectric loss tangent, It means that the dielectric loss tangent of the dielectric composition is 1% or less. When the dielectric composition is used as an interlayer insulating material for a capacitor, it is more advantageous to obtain a large capacitance with a small volume as the dielectric constant of the dielectric composition increases. Further, since the electrical noise in the capacitor increases with the increase in the dielectric loss tangent and the frequency, if the dielectric loss tangent is larger than 1%, the transmission loss of the electric signal is undesirably large, especially in a high frequency region from MHz to GHz. On the other hand, the transmission loss can be reduced as the dielectric loss tangent is smaller, but it is difficult to increase the dielectric constant to 50 or more when the dielectric loss tangent is less than 0.01%.
[0023]
The form of the dielectric composition can be selected depending on the application, such as a film, a rod, and a sphere, but is preferably a film. Here, the film includes a film, a sheet, a plate, a pellet, and the like. Of course, it is also possible to form a pattern according to the use, such as formation of a via hole for conduction, adjustment of impedance, capacitance or internal stress, or provision of a heat radiation function.
[0024]
As the filler A used in the present invention, a material that increases the relative dielectric constant of the composition is preferable, and a material that has a high relative dielectric constant of the filler A itself is preferable. Barium titanate, barium zirconate titanate, strontium titanate, calcium titanate, bismuth titanate, magnesium titanate, barium neodymium titanate, barium tin titanate, barium magnesium niobate , Barium magnesium tantalate, lead titanate, lead zirconate, lead zirconate titanate, lead niobate, lead magnesium niobate, nickel nickel niobate, lead tungstate, calcium tungstate And magnesium lead tungstate, and one of these can be used alone or two or more can be used in combination. Further, for the purpose of improving dielectric properties and temperature stability, a shifter, a depressor agent and the like can be added and used.
[0025]
The relative dielectric constant and dielectric loss tangent of the filler can be inferred from, for example, the dielectric properties of a sintered body obtained by heating and firing the filler. The dielectric properties of the sintered body are measured according to the following procedure. After a paste composition is prepared by mixing a filler with a binder resin such as polyvinyl alcohol, an organic solvent or water, the mixture is filled in a pellet molding machine and dried to obtain a solid pellet. The pellet-like solid is heated and baked to, for example, about 900 to 1200 ° C., whereby the binder resin is decomposed and removed, and the filler is sintered to obtain a sintered pellet. Upper and lower electrodes are formed on the sintered pellet, and the capacitance and the dielectric loss tangent are measured according to JIS K6911. The relative dielectric constant is calculated from the capacitance and the size of the sintered pellet.
[0026]
As the filler B, a material that reduces the dielectric loss tangent of the composition is preferable, and a material that has a small dielectric loss tangent of the filler B itself is preferable. There are alumina, silica, silicon, mullite, magnesia, beryllia, steatite, cordierite, aluminum nitride, and forsterite, and one of these can be used alone, or two or more can be used in combination. In particular, alumina and aluminum nitride are preferable because the dispersibility in the resin is easily controlled. The relative permittivity of the filler A contributes to the increase in the relative permittivity of the composition. However, if the relative permittivity of the filler B is large, a preferable composition for the purpose of the present invention can be obtained.
[0027]
The resin used in the present invention is preferably an epoxy resin. The formation of the complex according to the method of the present invention is made of polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyether sulfone, polyetherimide, liquid crystal polymer, polystyrene, polyethylene, a thermoplastic resin such as a fluororesin, a phenol resin, a siloxane resin, a polyimide, Although it is possible to use a thermosetting resin such as an acrylic resin, a cyanate resin, and a benzocyclobutene resin, a large dielectric constant can be obtained particularly in the case of an epoxy resin in a mixed filler system of filler A and filler B. Here, the epoxy resin is a resin obtained by adding a curing agent to a prepolymer containing two or more epoxy groups (oxirane rings) in a molecular structure. As the curing agent, a curing agent such as a phenol novolak resin, a bisphenol A type novolak resin, an aminotriazine compound, and a naphthol compound can be used.
[0028]
To the thermosetting resin preferably used in the present invention, a curing accelerator such as 2-ethyl-4-methylimidazole and triphenylphosphine and a polymerization initiator such as dicumyl peroxide may be added as necessary. it can. Further, if necessary, a stabilizer, a dispersant, an anti-settling agent, a plasticizer, an antioxidant, and the like may be added.
[0029]
The shape of the filler may be any of a spherical shape, an elliptical shape, a triangular shape, a rectangular shape, a needle shape and the like, and it is also possible to use them in combination.
[0030]
The method for producing the filler A is not particularly limited, but a conventional method such as a supercritical hydrothermal synthesis method, a sol-gel method, and an oxalic acid method can be used. The method for producing the filler B is not particularly limited, but a method suitable for producing a desired crystal system and particle size for each filler can be used. For example, in the case of alumina, a filler having a relatively large particle size of about 0.1 μm is obtained by melting and recrystallizing an alumina raw material obtained by a Bayer method (wet alkali method) to increase the purity, and then performing a pulverization treatment. Can be obtained by In addition, when it is desired to obtain fine particles having a particle size of several tens of nm to several μm, a thermal decomposition method, a hydrolysis method, an ethylene chlorohydrin method, an underwater spark discharge method, a carbonate pyrolysis method, or the like may be applied. it can.
[0031]
The proportion of the filler A in the entire filler of the present invention is preferably 60% by volume or more and 90% by volume or less, more preferably 70% by volume or more and 85% by volume or less. When the proportion of the filler A is lower than 60% by volume, it is difficult to make the dielectric constant of the dielectric composition 50 or more. The relative dielectric constant of the dielectric composition can be increased even when the proportion of the filler A is lower than 60% by volume. Must be used at a high rate. At this time, attention should be paid to the fact that as the relative permittivity increases, the temperature change and the frequency change of the relative permittivity may increase. On the other hand, if the content exceeds 90% by volume, dispersion control of the filler becomes difficult, and problems such as an increase in dielectric constant and a decrease in dielectric loss tangent may occur.
[0032]
In the present invention, it is preferable that the average particle diameter of the filler A is at least 5 times the average particle diameter of the filler B. The average particle size of the fillers A and B in the dielectric composition can be determined by XMA measurement on a super-thin section obtained by forming a composition thin film and cutting out a cross section of the film in the thickness direction of the thin film, and using a transmission electron microscope ( It can be evaluated by performing TEM) observation. Since the filler and the resin have different transmittances to the electron beam, the filler and the resin can be distinguished from each other in the TEM observation image by the difference in contrast. The fillers A and B can be identified by performing elemental analysis based on XMA measurement and crystal structure analysis by electron beam diffraction image observation. The distribution of the areas of the fillers A and B identified in this manner is obtained by image analysis, and the particle size distribution can be calculated from the area by approximating the cross section of the filler to a circular shape. The data obtained by arithmetically averaging the data of the particle size distribution is defined as the average particle size of the filler. Even when the filler A and / or the filler B are each composed of a plurality of types of fillers, the average particle diameter can be calculated from the particle diameter distribution of the entire filler identified as the filler A or the filler B. Regardless of which method is used, it is preferable that the area to be evaluated is 100 μm 2 or more in order to obtain a sufficient number of data. In order to accurately calculate the average particle size, the range of each class of the particle size distribution needs to be set to 10 μm or less. The direction in which the ultrathin section is cut out may be any direction in which an area of 100 μm 2 or more can be continuously obtained, such as the film thickness direction and the direction perpendicular to the film thickness direction.
[0033]
When the average particle size of the fillers A and B is close, when the ratio (filler ratio) of the total filler in the total solid content of the dielectric composition is large, voids are easily generated in the dielectric composition, and It may not be possible to contribute to the improvement of the relative dielectric constant of the body composition. When the average particle size of the filler A is 5 times or more the average particle size of the filler B, the relative dielectric constant of the dielectric composition can be increased with an increase in the filler ratio. That is, if there is a certain difference in the average particle diameter, an effect of improving the relative dielectric constant by “bimodalization” (mixing two kinds of fillers having different average particle diameters) can be obtained.
[0034]
The average particle size of the filler A is preferably in the range of 0.2 μm to 2 μm. If the average particle diameter is smaller than 0.2 μm, the effect of the surface area on the volume of the filler becomes large, so that it becomes difficult to obtain a crystal structure having a high dielectric constant. Further, the filler itself easily aggregates in the composition, and the production becomes difficult, so that the cost tends to increase. On the other hand, as the average particle size increases, the dielectric constant of the filler tends to increase, but the surface roughness of the composition may increase. Since the surface roughness is directly linked to the variation in impedance, it is necessary to control the surface roughness to a certain level or less. Although it is practical to determine the allowable range of the surface roughness in relation to the film thickness, the surface roughness is preferably 1 μm or less from the viewpoint of an increase in capacitance due to a decrease in the film thickness. Although the surface of the dielectric composition is leveled by a resin, setting the average particle size of the filler to 2 μm or less is effective in controlling the surface roughness to 1 μm or less.
[0035]
The proportion of the filler in the whole dielectric composition of the present invention (referred to as filler ratio) is preferably 60% by volume or more and 90% by volume or less, more preferably 70% by volume or more and 90% by volume or less, and further preferably 80% by volume or less. % To 90% by volume. If the proportion of the filler is lower than 60% by volume, the mechanical strength of the dielectric composition may be insufficient. On the other hand, if the proportion of the filler exceeds 90% by volume, it becomes difficult to control the dispersion of the filler, so that not only is it difficult to increase the dielectric constant and to reduce the dielectric loss tangent, but also the moldability during film formation deteriorates. This may cause problems such as easy cracking.
[0036]
When used as an interlayer insulating material of a capacitor, the film thickness can be arbitrarily set within a range where the capacitance satisfies a desired value, but is preferably 2 μm or more and 20 μm or less. More preferably, it is 4 μm or more and 10 μm or less. In order to secure a large capacitance as a capacitor, it is preferable that the film thickness is small. However, when the thickness is smaller than 2 μm, pinholes are easily generated, and it becomes difficult to obtain electrical insulation. On the other hand, if the thickness exceeds 20 μm, a large relative dielectric constant is required to obtain a sufficient capacitance, and the capacity of the capacitor increases, which makes it difficult to improve the mounting density.
[0037]
The dielectric composition obtained by the present invention is obtained by applying a paste composition obtained by adding a solvent, an additive, and the like to the above-described filler and resin and appropriately dispersing the paste composition on a substrate, removing the solvent, and solidifying (for example, heat or the like). For curing). Here, additives include dispersion stability, moldability, coating properties, such as a dispersant or surface treatment agent for maintaining a stable dispersion state of the filler or resin in the paste, and a surfactant for improving the smoothness of the coating film. It means a material added for improving the reliability of the film, and each can be used as needed.
[0038]
It is necessary that the solvent used for the paste composition dissolves the resin and does not hinder the dispersion of the filler. Examples of usable solvents include γ-butyrolactone, toluene, chlorobenzene, trichloroethylene, benzyl alcohol, isophorone, diethylformamide, dimethylacetamide, methoxymethylbutanol, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether and its acetate, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactam, ethylene glycol ether acetate, 3-methoxy-3-methylbutanol and its acetate, 3-methoxybutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, oxalate, diethyl malonate, maleate, propylene carbonate, butyl cellosolve, ethyl carb Toll, methyl cellosolve, N, N-dimethylformamide, mesitylene, methyl ethyl ketone, dioxane, ace Ton, acetonylacetone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, cyclopentanone, diisobutyl ketone, methyl phenyl ketone, isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, etc., and a mixture of one or more of these may be used. Can be.
[0039]
The method for dispersing the filler used in the present invention into a resin is not particularly limited, and for example, a conventional method such as ultrasonic dispersion, three rolls, a clear mix, a homogenizer, a ball milling, and a media disperser can be used.
[0040]
The method for applying the paste composition on the substrate is not particularly limited, and for example, a spinner, screen printing, a blade coater, a die coater, or the like can be used.
[0041]
The substrate on which the paste composition is applied can be selected from, for example, an organic substrate, an inorganic substrate, and a substrate on which a circuit material is disposed. Examples of organic substrates include glass-based copper-clad laminates such as glass cloth and epoxy copper-clad laminates, composite copper-clad laminates such as glass nonwoven fabric and epoxy copper-clad laminates, polyetherimide resin substrates, and polyether A flexible substrate such as a heat-resistant and thermoplastic substrate such as a ketone resin substrate or a polysulfone-based resin substrate, a polyester copper-clad film substrate, or a polyimide copper-clad film substrate can be used.
[0042]
Examples of the inorganic substrate include a ceramic substrate such as an alumina substrate, an aluminum nitride substrate, and a silicon carbide substrate, and a metal substrate such as an aluminum base substrate and an iron base substrate. Examples of circuit constituent materials include conductors containing metals such as silver, gold, and copper, resistors containing inorganic oxides, low dielectric materials containing glass materials and / or resins, and resins. High dielectric constant material containing glass and filler, and insulator containing glass-based material and the like.
[0043]
Heat treatment for solvent removal and solidification can be performed using an oven, a hot plate, or the like. The heat treatment conditions vary depending on the solvent used, the type of polymer, and the amount of application, but for desolvation, heat at 60 to 150 ° C for 1 to 60 minutes, and for solidification, heat at 120 to 300 ° C for 1 to 120 minutes. I do.
[0044]
The dielectric composition of the present invention is preferably used as an interlayer insulating material of a capacitor. The method for forming the capacitor using the dielectric composition is not particularly limited, and a known method can be used.
[0045]
The capacitance per area of the capacitor exhibited by the composition of the present invention is preferably in the range of 5 to 20 nF / cm 2 . The smaller the temperature change and the in-plane variation of the capacitance, the better from the viewpoint of circuit design. The temperature change is preferably as small as possible. For example, it is preferable to satisfy the X7R characteristic (the temperature change rate of the capacitance at -55 to 125 ° C. is within ± 15%). Similarly, from the viewpoint of circuit design, the in-plane variation of the capacitance is 5% or less with respect to the average value (the average value of the capacitance−5% ≦ the capacitance ≦ the average value of the capacitance + 5%). Preferably, there is.
[0046]
The capacitance, relative permittivity, and dielectric loss tangent of the dielectric composition can be measured, for example, as follows according to JIS K6911. That is, a coating film of the dielectric composition is formed on the entire surface of an aluminum substrate having an area of 10 cm × 10 cm and a thickness of 0.3 mm. An electrode for measurement is formed by pattern-printing a conductive paste on the coating film. The portion sandwiched between the measurement electrode and the aluminum substrate is the measurement target region. The capacitance and the dielectric loss tangent of the measurement target area are measured by an impedance analyzer (for example, 4294A manufactured by Agilent Technologies, Inc.). The relative permittivity is calculated from the capacitance and the size of the measurement target area. From the viewpoint of measurement noise reduction, the pattern of the measurement electrode on the coating film is circular, and a ring-shaped electrode (referred to as a guard electrode) surrounding the circular pattern 0.5 to 1 mm away from the outer periphery of the measurement electrode. Is more preferable. Since the dimensions of the measurement target area, that is, the diameter (area) of the measurement electrode and the thickness of the dielectric composition affect the measurement accuracy, it is necessary to select conditions suitable for the physical properties of the dielectric composition. In the present invention, the measuring electrode was a circular pattern having a diameter of 10 mm, the guard electrode was a ring-shaped pattern having an inner diameter of 11.5 mm, and the film thickness of the dielectric composition was in a range of 10 μm to 20 μm. The coating film of the dielectric composition was formed by appropriately heating the spin-coated paste composition, evaporating the solvent, and curing the resin. In addition, since the temperature and the moisture absorption state also affect the dielectric properties, the measurement was performed after the dielectric composition was left for 24 hours under a constant temperature and humidity atmosphere, which is a measurement condition.
[0047]
The dielectric composition obtained by the present invention can be used for many electronic components and devices, such as an interlayer insulating film of a multilayer substrate, a frequency filter, a radio antenna, an electromagnetic shield, etc., in addition to a built-in capacitor of a printed wiring board as a high dielectric constant layer. It can be applied to
[0048]
【Example】
Example 1
Two types of fillers having the following average particle size and specific gravity were prepared.
Filler A
Filler name: Barium titanate (BT-05 manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd.)
Average particle size: 500 nm
Specific gravity: 5.75 g / cm 3
Filler B
Filler name: Silica (Admafine SO-C2, manufactured by Admatex Corporation)
Average particle size: 400 nm
Specific gravity: 2.2 g / cm 3 .
[0049]
Filler A is 64.78 parts by weight, Filler B is 6.99 parts by weight, γ-butyrolactone is 10.92 parts by weight, and dispersant (BYK-W903, manufactured by BYK-Chemie KK) is 1.75 parts by weight. The mixed solution was mixed and stirred using a homogenizer to obtain a dispersion JX. 2 parts by weight of an epoxy resin (Nippon Kayaku Co., Ltd., EPPN502H), 1.23 parts by weight of a phenol novolak resin (TD-2131 by Dainippon Ink Industries, Ltd.), and a curing accelerator (Hokuko Chemical Co., Ltd.) ), 0.03 parts by weight of triphenylphosphine) and 12.33 parts by weight of γ-butyrolactone to obtain an epoxy resin solution JY. The dispersion JX and the epoxy resin solution JY were mixed using a ball mill to prepare a paste composition. This paste composition was applied on a 300 μm-thick aluminum substrate using a die coater, dried using an oven at 80 ° C. × 15 minutes, and then cured at 175 ° C. × 1 hour to form a 10 μm-thick film. A dielectric composition was obtained. The mixture ratio of the fillers A and B in the obtained dielectric composition was 72% by volume: 28% by volume, and the ratio (filler ratio) of the filler to the total solid content in the dielectric composition was 83% by volume. there were.
[0050]
Next, an aluminum electrode was formed on this dielectric composition by a vapor deposition method, and the dielectric characteristics at 1 MHz were measured using an impedance analyzer (4294A manufactured by Agilent Technologies, Inc.) according to JIS K6911. The measuring electrode was a circular pattern having a diameter of 10 mm, and the guard electrode was a ring-shaped pattern having an inner diameter of 11.5 mm. The measurement was performed after the dielectric composition was allowed to stand at 25 ° C. and a humidity of 60% RH for 24 hours. The relative dielectric constant was 60 and the dielectric loss tangent was 0.5%.
[0051]
Examples 2 to 9, Comparative Examples 1 to 3
Using the fillers shown in Table 1 and the components shown below, paste compositions and dielectric compositions having the compositions shown in Table 2 were prepared in the same manner as in Example 1, and the dielectric properties were evaluated. Table 2 shows the results.
[0052]
<Filler dispersion>
Dispersant: BYK-W903 (manufactured by Big Chemie), BYK-W908 (manufactured by Big Chemie)
Solvent: γ-butyrolactone <resin solution>
Epoxy resin: EPPN502H (Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent 171 g / eq)
Phenol novolak resin: TD-2131 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, hydroxyl equivalent: 103 g / eq)
Curing accelerator: triphenylphosphine (manufactured by Hokuko Chemical Co., Ltd.)
Solvent: γ-butyrolactone
[Table 1]
[0054]
[Table 2]
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a dielectric composition having a relative dielectric constant as large as 50 or more and a dielectric loss tangent as small as 1% or less at a frequency of 1 MHz or more, and using this dielectric composition as an interlayer insulating material for a capacitor. Thus, a circuit board material having a function as a capacitor with high capacitance and low power loss can be obtained.
