無源電制品的制作方法

專利名稱：無源電制品的制作方法
技術領域：
本發明涉及無源電制品。具體地講，本發明涉及諸如電容器和電阻器之類的無源電制品中的介電層。
背景技術：
U. S. 6，274，224和U. S. 6，577，492中所描述的諸如電容器和電阻器之類的電制品
通常在第一和第二自支撐基底之間包括聚合物絕緣或導電層。絕緣層的介電材料通常為金屬氧化物(例如氧化鉭)或高介電常數陶瓷(例如鈦酸鋇)。介電材料通常分散于某種熱穩定和機械穩定的聚合物(例如環氧樹脂)基質中。 所述電制品可用作印刷布線板和多芯片模塊中的層。

發明內容
本發明一個實施例的特征在于一種具有介電層的無源電制品，所述介電層包含樹脂和非織造材料。本發明另一個實施例的特征在于一種制備電制品的方法，包括提供兩個導電基底，將樹脂涂布到每一導電基底的表面上，在所述導電基底的涂布有樹脂的表面之間設置非織造材料，將涂布有樹脂的導電基底與所述非織造材料層合在一起。本發明另一個實施例的特征在于一種制備電制品的方法，包括將樹脂層涂布到第一導電基底的表面上，在第二導電基底的表面上形成非織造材料，使樹脂層和非織造材料彼此面對，將所述導電基底層合在一起。本發明另一個實施例的特征在于一種制備電制品的方法，包括在第一和第二導電基底之一或這二者的第一表面上形成非織造材料；將樹脂層涂布到兩個導電基底的所述第一表面上，和使涂布有樹脂的第一表面彼此面對，將所述導電基底層合在一起。本發明的至少一個實施例的優點在于，其提供適用于覆銅層合電容器結構的牢固、柔性的介電層，所述層合電容器結構經受雙面銅圖案化蝕刻處理。能夠同時蝕刻兩個銅層而非一次一層，使得工藝成本得以降低。在本專利申請中，術語“自支撐”是指膜、纖維網、材料、層或基底具有足夠的結構完整性，使其能夠被操作和/或經受至少某些處理而無需單獨的支撐層。從以下附圖
具體實施方式

和權利要求中，本發明的其他特征和優點將顯而易見。
具體實施例方式在一個方面，本發明為一種介電層，其可用在諸如電容器、電阻器或電感器之類的無源電制品中。無源電制品優選地適合于嵌入印刷電路板中。所述電制品通常包括具有兩個相互背對的主表面的第一自支撐導電基底和具有兩個相互背對的主表面的第二自支撐導電基底。第一和第二基底之間的介電層提供電絕緣功能，并將兩個基底粘附在一起。本發明的電制品的基底可包括單層，或者可包括成配置成層合結構的多層。第一和第二基底可由如下材料制成石墨；復合材料，例如在聚合物基質中包含銀粒子；金屬， 例如銅、鋁、鎳、鉻、鋅、錫、金、銀、鈀；以及合金或上述材料的層合物。基底可通過將一層金屬(例如銅或鋁)涂布到可移除的載體層上來制成。例如，可將銅層涂布到可移除的聚酯載體上。第一和第二基底可相同或不同。本發明的電制品可包括多個絕緣和導電層。根據本發明的電制品的基底優選地為自支撐基底。以柔性的基底為優選；然而，也可使用剛性基底。通常，與介電層接觸的第一基底主表面和與介電層接觸的第二基底主表面為導電的。可使用表面處理來提高附著力，所述表面處理通過例如氧化或與偶聯劑的反應來將物質附加到主表面上。或者，可執行單獨的涂布步驟以施加促粘附底料，例如5-氨基苯并三唑。用5-氨基苯并三唑處理基底表面，可能特別適合于未作鉻酸鹽抗變色表面處理的銅箔。基底的主表面上得到的材料本身并非必須導電，但是如果基底本身導電則能夠形成合適的電制品。通常，基底的厚度在0.5至3密耳(大約10至80 μ m)范圍內，更通常為0.5至 1. 5密耳(大約10至38 μ m)范圍內。當基底為金屬時，所述金屬的退火溫度通常等于或低于使介電層固化的溫度，或者所述金屬在涂布介電層之前退火。銅是一種優選基底。可為任何合適類型的銅，例如(但不限于)軋制退火銅、電沉積銅和反向電沉積銅。示例性的銅材包括可得自Carl Schlenk, AG(Nurnberg，Germany)禾Π Oak Mitsui (Camden, SC)的銅箔。可由一層或多層制成的電制品的介電層包括聚合物。可使用能夠抵御典型的回流焊操作中所遇溫度(例如，約180至約^(TC)的任何聚合物。用于介電層的合適的聚合物材料包括丙烯酸酯、烯丙基化聚苯醚(APPE)、苯并環丁烯(BCB)、雙馬來酰亞胺三嗪(BT)、 氰酸鹽酯、環氧樹脂、聚酰胺、聚酯、聚酰亞胺、聚苯醚(PPO)、聚四氟乙烯(PTFE)以及它們的組合。合適的環氧樹脂組合物可由可熱固化的環氧樹脂制成。環氧樹脂組合物這個術語將一般用來指未固化的組合物。示例性環氧樹脂組合物包括一種或多種芳族聚環氧化合物以及一種或多種9，9-雙(氨基苯基)芴固化劑。合適的芳族聚環氧化合物包括多元酚的聚縮水甘油醚和環氧樹脂，其可以商品名EPON 1001F和EPON 1050得自Shell Chemical Company (Houston, Tex.)。其他合適的樹脂包括雙酚A的二縮水甘油醚和酚醛環氧樹脂的共混物，例如基于樹脂的總重量計，75至90重量％的EPON 1001F和25至10重量％的EPON 1050F。用于環氧樹脂組合物的合適的固化劑包括(但不限于)二(4-氨基苯基)砜和9， 9-雙(氨基苯基)芴，如美國專利No. 4，684，678中所述。本發明的介電層的聚合物通常填充有具有高介電常數的粒子，以增加介電層的介電常數。合適的粒子包括鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、氧化鈦、鈦酸鍶鋇(BST)、鈦酸銅鈣、鈦鋯酸鉛、鈦酸鋯酸鑭鉛、鈦酸鎂鉛、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛O^b(Mgv3Nlv3)O3. -PbTiO3)、鉭酸鐵鈦 PeTiTaO6)、鐵酸鉍(BiAlO3)、鐵酸鉍(BiFeO3)、共摻雜有 Li 和 Ti 的 NiO, LaL5Sr0.5Ni04, NdL5Sr0.5Ni04以及它們的混合物。粒子可以為任何形狀，并且可以是規則的或不規則的形狀。示例性形狀包括球形、 小板形、立方體形、針狀、扁圓形、扁球體形、棱錐形、棱柱形、片狀、桿狀、板狀、纖維狀、薄片形、須狀以及這些形狀的混合。合適的粒子尺寸(例如，直徑)可具有約IOOnm至約5nm的
5下限以及約2微米(μπι)至約Ι μπι的上限。通常，粒子的尺寸允許至少兩至三個粒子在電絕緣層厚度內垂直堆疊。已經發現，具有小直徑(例如，約IOOnm)的球形介電粒子的介電層的強度和柔性優于平均直徑為約0. 5 μ m至約1 μ m并且分布范圍為約0. 1至約2 μ m 的球形粒子的介電層。用于形成介電層的合適的可涂布樹脂組合物通常由環氧樹脂、分散劑、固化劑、介電粒子和其他任選成分的混合物制成。通常，所得基本上均勻的混合物隨后被涂布到合適的基底上，然后在足以去除揮發性組分的溫度下加熱一段時間。本發明的至少一些實施例的介電材料的介電常數大于約4，優選大于約11，更優選大于約15。為了實現具有高介電常數的介電材料，介電粒子的裝填量可能非常高，這會使介電材料變得非常脆。如果介電材料脆弱，則無法經受被加工成自立層的過程。例如，如果兩個基底都要蝕刻圖案，介電層的脆性就要求先蝕刻一個基底，再給經蝕刻的基底加支撐層，然后蝕刻另一基底。如此，介電層總是至少有一側被支撐。本發明提供更柔性且強固的介電層，其允許兩個基底同時被蝕刻。這使得更快和更有效的制造工藝成為可能。本發明提供這些有益效果，同時還提供與現有介電材料(如用來形成電容器的那些介電材料)同等的介電常數和電容。通過在介電層中使用非織造材料來實現本發明的介電材料的改良性能。盡管非織造材料可能本身的介電常數低，但是由于其具有孔洞允許介電層的聚合物材料形成從一個基底到另一基底的連續路徑，其沒有固體膜的缺點，而固體膜會阻止聚合物材料形成從一個基底到另一基底的連續路徑。合適的非織造材料可由能形成為非織造材料的任何材料制成。這類材料包括 (但不限于)液晶聚合物(LCP)、尼龍、聚酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚偏二氟乙烯 (PVDF)和混合材料，例如聚醚砜-聚偏二氟乙烯(PES-PVDF)、聚醚酰亞胺-聚偏二氟乙烯 (PEI-PVDF)、聚丙烯腈-聚偏二氟乙烯(PAN-PVDF)、乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)以及它們的組合。非織造材料可為任何合適的形式，例如(但不限于)熔噴非織造材料、紡粘非織造材料和靜電紡絲非織造材料。可在非織造材料的前體材料中添加各種添加劑，以影響非織造材料的某些性質，例如介電性質、機械性質、化學性質和熱性質。在一些實施例中，用于制備非織造材料的前體材料可包含交聯劑，以使得非織造材料中的纖維可在非織造材料形成后被交聯。合適的交聯劑可為熱交聯劑、電子束交聯劑和紫外交聯劑，并且包括(但不限于)氰尿酸三烯丙酯和異氰尿酸三烯丙酯。交聯劑可按任何合適的量添加，通常為約2至約3重量％。使非織造材料交聯可改善諸如熱穩定性、耐溶劑性和耐久性之類的性質。非織造材料中的纖維可被加入介電粒子，即將介電粒子嵌入非織造材料的纖維中，以增大介電層的介電常數。合適的介電粒子包括此前所述的那些粒子，例如鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、氧化鈦、鈦酸鍶鋇(BST)、鈦酸銅鈣、鈦鋯酸鉛、鈦酸鋯酸鑭鉛、鈦酸鎂鉛、以及它們的混合物。介電層將被加入適量的介電粒子，以使介電層具有所需性質。在至少一個實施例中，以用來形成非織造材料的前體材料的約10至約15重量％的量加入粒子。可在用于形成非織造材料的前體材料中添加其他材料，以改變其他性質。例如，可添加二氧化硅來改變非織造材料的機械性質。對于本發明的各種實施例，非織造材料中的纖維可無規排列或均勻排列。如果制備的無源電制品將針對其最終應用分割成小片(例如，在小型麥克風或其他微型裝置中)，則更均勻的纖維圖案將使得片與片之間的性質(例如電容)更一致。在電容器中，介電層越薄，電容越高。因此，以非常薄的非織造材料為優選，例如， 在一些實施例中低于20微米，在一些實施例中低于10微米，在一些實施例中等于或低于約 0. 5微米。制成時，大多數非織造材料為自支撐，具有約1微米或更大的厚度。為了提供更薄的非織造材料，非織造材料可被蝕刻。例如，可利用強堿性蝕刻液按照與LCP膜類似的方式對LCP非織造材料進行蝕刻，如美國專利No. 7，348，045中所述。強堿性蝕刻液包括堿金屬鹽和(任選地)增溶劑。單獨的堿金屬鹽溶液可用作聚酰亞胺的蝕刻液，但是當蝕刻諸如LCP的材料時蝕刻速率低。然而，當增溶劑與堿金屬鹽蝕刻劑結合時，其可用于有效地蝕刻在聚合物主鏈中具有羧酸酯單元的聚酰亞胺共聚合物和LCP。適用于蝕刻液中的水溶性鹽包括(例如)氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)、取代的氫氧化銨(諸如四甲基氫氧化銨和氫氧化銨、或它們的混合物。可用的堿性蝕刻液包含堿金屬鹽的水溶液，所述堿金屬鹽包括堿金屬氫氧化物，尤其是氫氧化鉀，以及它們與胺的混合物，如美國專利No. 6，611，046B1和No. 6，403，21 IBl中所述。蝕刻液的可用濃度根據待蝕刻膜的厚度而變。適用于蝕刻LCP的鹽的典型可用濃度范圍具有約30重量％至40重量％的下限和約50重量％至約55重量％的上限。合適的增溶劑的典型可用濃度具有約10 重量％至約15重量％的下限以及約30重量％至約35重量％的上限。優選將KOH與增溶劑一起使用來制備強堿性溶液，因為含KOH的蝕刻液具有更高的蝕刻速率。蝕刻期間，蝕刻液的溫度通常為約50°C (122° F)至約120°C 048° F)，優選地為約70°C (160° F)至約 950C (200° F)。通常，蝕刻液中的增溶劑為胺化合物，優選地為鏈烷醇胺。用于根據本發明的蝕刻液的增溶劑可選自胺，包括乙二胺、丙二胺、乙胺、甲基乙胺；以及鏈烷醇胺，例如乙醇胺、 二乙醇胺、苯基丙醇胺、等等。蝕刻液(包含胺增溶劑)在以上提及的百分比范圍內可最有效地工作。這使人想到在蝕刻液晶聚合物時可能存在雙重機制，即，胺在水溶液中堿金屬鹽的有限濃度范圍內最有效地起到液晶聚合物的增溶劑的作用。或者，非織造材料可形成在支撐背襯層，例如聚酯層上。當非織造纖維直接在支撐背襯層上形成纖維網或層時，它們可制得比自支撐非織造材料所需更薄。在一個實施例中，通過使用納米纖維形成非織造材料來使非織造材料變薄，即非織造材料中的纖維具有納米范圍的直徑，即小于一微米，通常為約20至約500納米。納米纖維非織造材料可使用與形成其他非織造材料所用材料相同的材料制成。在至少一個實施例中，由于其如此小， 與具有較大直徑纖維的相同厚度的非織造材料相比，使用納米纖維考慮到具有多層纖維的薄的非織造材料。在一些實施例中，納米纖維可提供更均勻和/或更密的纖維基質。納米纖維和納米纖維非織造材料可通過任何合適的方法制成，通常為靜電紡絲法。納米纖維、納米纖維網(即，材料)和靜電紡絲法在Timothy Grafe等人在INTC 2002:國際無紡布技術 ^iX (INTC 2002 Jnternational Nonwovens Technical Conference(Joint INDA-TAPPI Conference) Atlanta, Georgia, 2002 ^9^ 24-26 H ) ±胃@白勺“Polymeric Nanofibers and Nanofiber Webs :A New Class of Nonwovens，，中有更詳細的描述。制造本發明的電制品的方法包括提供第一和第二基底，每一基底具有兩個相互背對的主表面。然后，可將聚合物混料(例如，環氧樹脂組合物)涂布到每一基底的第一主表面上。然后，可通過使其涂布有聚合物的一側彼此面對，并將非織造層置于兩個第一主表面之間，來將兩個基底層合在一起。當所述層被層合在一起時，聚合物填充非織造材料中的空隙，使得聚合物和非織造材料基本上形成一個單層。第一主表面上的聚合物的涂布量和非織造材料的厚度可被控制成使得非織造材料接觸(或不接觸)所述基底之一或這二者的第一主表面。然后，可對所得層合物按足以使聚合物混料(例如環氧樹脂)固化的時間和溫度進行加熱。基底的主表面優選地為基本上不含碎屑或被化學吸附的或吸附的物質，以最大化與電絕緣層的附著力。可使用本領域已知的合適的基底清潔方法。可利用任何合適的方法(例如，凹版涂布機)用聚合物混料涂布清潔的基底。然后，使聚合物混料干燥以去除殘余溶劑。涂布的聚合物混料的干燥厚度取決于混料中的固體百分比、凹版輥和涂布基底的相對速度、以及所使用的凹版的網孔體積(cell volume)。 通常，為了實現約3至約10 μ m的干燥厚度，聚合物樹脂混料中的固體百分比為約20至75 重量％。對于如環氧樹脂組合物這樣的聚合物混料，通常在涂布機的烘箱中(通常在低于約100°C的溫度下)將涂層干燥至基本上無粘性狀態。更通常地，按照以約30°C的溫度開始，以約100°C的溫度結束的階段來干燥涂層，然后將其繞成卷。可使用更高的最終干燥溫度，例如最高至約20(TC，但并不要求這樣。層合優選地使用兩個上述的被涂布基底進行。被涂布基底之一或這二者在到達層合機之前可穿過烘箱或越過加熱輥，例如用不到30秒的時間在約125至約175°C的溫度下、 更通常地在約125至約160°C的溫度下通過。具體地講，可通過在層合之前進行熱處理來提高基底的附著力。熱處理的時間通常較短，例如少于約10分鐘，在較高溫度下尤為如此。在本發明的至少一個實施例中，將聚合物混料直接施加到非織造材料上，該非織造材料隨后被層合在兩個基底之間。為了制成本發明的電制品，可使用分批工藝或卷對卷工藝。在合適的卷對卷工藝中，利用具有加熱至約120至約200°C (通常為約135°C)的溫度的兩個軋輥的層合機，使得聚合物層朝著聚合物層，使非織造材料送至兩個被涂布基底之間，將被涂布基底層合。向層合機輥提供合適的氣壓，通常為約5至約40psi (34至280kPa)，更通常為約15psi (IOOkPa) 的壓力。輥速可被設定為任何合適的值，通常在約12至約36英寸/分鐘(0. 5至1. 5cm/ 秒)，更通常約15英寸/分鐘(0.6km/秒)范圍內。如果非織造層為自支撐的，則其可從輥開始在被涂布基底之間進給。如果它不是自支撐的，則可將其隨著支撐背襯層從非織造材料剝離在被涂布基底之間進給。層合工序期間使用的時間、溫度和壓力可被調節，以確保在工序期間聚合物材料填充非織造材料中的空隙。在一些實施例中，可能合適的是通過真空壓力浸漬(VPI)法(例如，美國No. 7，524，388中所述)用聚合物介電材料來浸漬非織造材料。所得層合材料可被切割成所需長度的片材或卷到合適的筒芯上。在可供選擇的卷對卷工藝中，非織造材料可在片或膜上形成或者由片或膜支撐， 然后用諸如環氧樹脂之類的聚合物材料涂布。然后，可將涂布有聚合物的非織造材料在基底層之間進給(通常按如上所述的方式)。在這種情況下，這兩個基底層可被獨立地涂布聚合物，或者可以不被獨立地涂布聚合物。在另一可供選擇的卷對卷工藝中，非織造材料可直接形成在片或膜上，所述片或膜將成為電制品中的基底之一。例如，非織造材料可形成在銅片上，該銅片將成為電容或電阻制品的基底之一。所述基底起到支撐層的作用，從而允許非織造材料被制得非常薄，并且由于銅片決不會從非織造材料移除，所以與處理易碎非織造材料相關的問題可減少。為了制備電制品，承載非織造材料的基底可直接層合到涂布有聚合物層的另一基底。當兩個基底以與上述類似的方式層合在一起時，聚合物將填充非織造材料中的空隙，從而形成具有聚合物/非織造材料介電層的電制品。在完成的電制品中，非織造材料將與一個基底物理接觸，并可以與另一基底物理接觸或者不與另一基底物理接觸，這取決于聚合物層的厚度。在另一可供選擇的卷對卷工藝中，非織造材料可直接形成在將成為電制品中的基底的片或膜中的一者或二者上，然后用聚合物混料涂布。例如，非織造材料可形成在將成為電容或電阻制品的基底的片材的一者或二者上。為了制備電制品，承載非織造材料的基底可用聚合物溶液(例如，環氧樹脂溶液)進行溶劑涂布。據信，溶劑溶液會容易地滲透非織造材料，并可讓聚合物填充非織造材料中的大部分或全部空隙。一旦聚合物溶液干燥，就可將基底直接層合到另一相同基底(即，具有非織造材料和溶劑涂布的聚合物)上或僅涂布有聚合物層的基底上。當兩個基底以與上述類似的方式層合在一起時，聚合物將被進一步壓入非織造材料中的任何開放空隙中，從而形成具有聚合物/非織造材料介電層的電制品。如果兩個基底在其表面上均有非織造材料，則在完成的電制品中，非織造材料將與每一基底物理接觸，且可能與另一基底上的非織造材料物理接觸或不發生物理接觸，這取決于聚合物層的厚度。如果僅一個基底具有非織造材料，則最可能的是非織造材料將僅與形成有該非織造材料的基底物理接觸，因為(取決于聚合物層的厚度)其大多數或所有的空隙均很可能在與涂布有第二聚合物的基底層合之前被聚合物填充。然后，層合材料通常在足以使聚合物混料(通常為環氧樹脂)固化的溫度和時間條件下被加熱。示例性固化溫度包括約150至約225°C、通常為約160至約200°C范圍內的溫度，示例性固化時間長度包括約90至約180分鐘、通常為約90至約120分鐘范圍內的時間長度。如果金屬在涂布時足夠軟或者在層合和/或固化期間變軟，則可提高介電層對金屬基底的附著力；也就是說，金屬箔在涂布之前被退火或者在后續加工期間成為退火狀態。 退火可通過在涂布步驟之前加熱基底來實現，或者如果金屬退火溫度等于或低于聚合物樹脂組合物的固化溫度，則可由于固化或干燥步驟的結果而實現退火。以使用其退火溫度低于發生固化的溫度的金屬基底為優選。退火條件會因所用金屬基底而不同。一般就銅而言， 在所述工藝的任一階段中，金屬基底可獲得小于約75kg/mm2的維氏硬度(使用IOg負載)。 銅的達到此硬度的典型溫度范圍在約100至約180°C之間，更典型地在約120至約160°C之間。盡管本發明的電制品可按照其加工成的樣子工作，但是電制品也可被圖案化(例如)以形成分立的島狀物，或者移除一些區域的材料以限制側向導電率。可采用本領域已知的任何合適的圖案化技術。圖案化的電制品可用作電路制品本身，或者用作電路制品的元件。電制品的第一或第二基底的可觸及表面可(例如)通過電跡線接觸來形成電接觸，以使得第一或第二基底起到電極的作用。此外，理想的是實現跟與介電層接觸的第一或第二基底的主表面的電接觸，或者說實現通孔接點。當不希望與電子裝置相互影響時可使用通孔接點。本發明的電制品還可包括一個或多個附加層，例如為用于印刷電路板(PCB)或柔性電路而準備。所述附加層可為剛性或柔性的。示例性剛性層包括玻璃纖維/環氧樹脂復合材料(可以商品名PCL-FR-2^從PolyClad，Franklin，N. H.購買到)、陶瓷、金屬或其組合。示例性柔性層包括聚合物膜(例如，聚酰亞胺或聚酯)、金屬箔或其組合。聚酰亞胺可以商品名KAPTON從DuPont購買到，聚酯可以商品名SC0TCHPAR從3M Company (St. Paul, Minn.)購買到。這些附加層也可包含位于層頂部或嵌入層內的導電跡線。術語“導電跡線” 是指被設計成用來載流的導電材料的條帶或圖案。用于導電跡線的合適的材料包括銅、鋁、 錫、焊料、銀糊劑、金以及它們的組合。電路制品可這樣制成提供本發明的電制品，將電制品的至少一個側面圖案化，將附加層附接到電制品的圖案化側面，對電制品的至少一個基底提供至少一個電觸點。通常， 電制品的第二個側面也被圖案化，并且提供第二附加層并將其附接到電制品的該第二個側面。在一個優選實施例中，電路制品這樣制成提供本發明的電制品，同時將電制品的兩個側面圖案化，隨后將附加層附接到電制品的一側或兩側。所述電制品可嵌入或集成到PCB或柔性電路中。使用本發明的電制品制造柔性電路或PCB的方法在W000/456M中有所描述，其內容以引用方式并入本文。本發明還涵蓋包括用在PCB或柔性電路等電路中的本發明電制品的電子裝置。所述電子裝置可包括通常采用具有電容元件的PCB或柔性電路的任何電子裝置。示例性電子裝置包括蜂窩電話、電話、傳真機、計算機、打印機、傳呼機以及本領域技術人員所認知的其他裝置。本發明的電制品尤其可用于非常需要空間或以大于IGHz的頻率工作的電子裝置。^M下面實例說明了本發明，但這些實例中列舉的特定物質和用量以及其它條件和細節不應當解釋為是對本發明的不當限制。MM·鈦酸鋇(BaTiO3) =FERRO ABT-S-20 (0. 7 微米直徑)，Ferro (Cleveland, OH)·氯苯胺芴酮(CAF)胺固化劑R-55365 中間體，CAS#1079!M-68-9，3M Company(St. Paul, Minnesota)·分散劑S0LSPERSE 76500，活性聚合物分散劑于乙酸正丁酯中的50%溶液， Lubrizol, Ltd. (United Kingdom)·溶劑甲基乙基酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK) 環氧樹脂EPON 1001F ；EPON 1050，Shell Chemical Company (Houston, Texas)· LCP (液晶聚合物)非織造材料:HM060 Type B,(基重:6. 2g/m2 (gsm))，厚度: 15 μ m,拉伸強度8. 2N/1. 5cm,透氣率302cc/cm2/sec)，Crane & Co. (Dalton, ΜΑ)·銅箔18 μ m 厚(l/2oz)銅箔，Oak Mitsui (Camden, SC)設備 研磨MiniCer 實驗研磨機，得自 Netzsch Fine Particle Technology (Exton, PA)·混合Dispermat 實驗室溶解器，得自 BYK-Gardner (Columbia, MD) 剝離測試儀Instron model 5567,得自 Instron Corporation (Canton, ΜΑ)·等離子體蝕亥Ij =Plasmatherm PE 2480 系統，得自 Plasmatherm，Inc. (St. Petersburg, FL)測試方法
剝離強度測試IPC TM-650-2. 4. 8 金屬包覆層合物的剝離強度實例1步驟1 在 MiniCer 中以 4320rpm 將 1250 克(g) BaTiO3 與 15gS0LSPERSE 76500 分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BaTiO3溶液(在步驟1中制備)和120g MEK，在Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將7 μ m厚的最終溶液涂布到兩片銅箔上。步驟6 用標準軋輥層合機在163°C的溫度和0. 9米/分鐘的速度下，以LCP非織造材料(6. 2g/m2(gsm))夾于其間，將兩個被涂布銅片層合在一起。步驟7 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容，并在去除Cu之后測量介電層的厚度。通過用測量的電容(C)除以樣品的面積(A)算出電容密度。剝離強度=0.57kg/cmC/A = 0. 59nF/cm2介質厚度=20 μ m實例2步驟1 在 MiniCer 中以 4320rpm 將 1375 克(g)BaTiO3(BT)與 16. 5gS0LSPERSE 76500分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液(在步驟1中制備) 和120g MEK，在Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將10 μ m厚的最終溶液涂布到一片銅箔上，將2. 5 μ m厚的最終溶液涂布到另一片銅箔上。步驟6 用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，以非織造材料(6. 2gsm)夾于其間將兩個被涂布銅片層合在一起。步驟7 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容，并測量介電層的厚度。用測量的電容(C) 除以樣品的面積(A)算出電容密度。C/A = 0. 77nF/cm2實例3步驟1 在 MiniCer 中以 4320rpm 將 1500 克(g) BaTiO3 與 18gS0LSPERSE 76500 分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。
步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液和120g MEK,在 Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將5 μ m厚的最終溶液涂布到一片銅箔上，將7 μ m厚的最終溶液涂布到另一片銅上。步驟6 用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，以LCP非織造材料(6. 2gsm)夾于其間將兩個被涂布的銅片層合在一起。步驟7 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容，并測量介電層的厚度。用測量的電容(C) 除以樣品的面積(A)算出電容密度。C/A = 0. 86nF/cm2實例 4步驟1 在 MiniCer 中以 4320rpm 將 1250 克(g) BaTiO3 與 15gS0LSPERSE 76500 分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液和120g MEK,在 Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將7 μ m厚的最終溶液涂布到兩片銅箔上。步驟6 用包括45重量％ KOH溶液作為蝕刻劑，在79°C的高溫下持續4分鐘的化學蝕刻工藝來使LCP非織造材料變薄(減少49. 2重量％ )，然后用去離子水洗滌并在120°C 下干燥約15分鐘。步驟7 用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，以LCP非織造材料夾于其間將兩個被涂布的銅片層合在一起。步驟8 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容。通過用測量的電容(C)除以樣品的面積 (A)算出電容密度。C/A = 0. 73nF/cm2實例5步驟1 在 MiniCer 中以 4320rpm 將 1375 克(g) BaTiO3 與 16. 5gS0LSPERSE 76500 分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液和120g MEK,在 Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將10 μ m厚的最終溶液涂布到一片銅箔上，將2. 5 μ m厚的最終溶液涂布到另一片銅箔上。
步驟6 用包括45重量％ KOH溶液作為蝕刻劑，在67 V的高溫下持續9分鐘的化學蝕刻工藝來使LCP非織造材料變薄(減少48. 1重量％)，然后用去離子水洗滌并在120°C 下干燥約15分鐘。步驟7 用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，以LCP非織造材料夾于其間將兩個被涂布銅片層合在一起。步驟8 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容。通過用測量的電容(C)除以樣品的面積 (A)算出電容密度。C/A= 1. 08nF/cm2實例6步驟1 在 MiniCer 中以 4320rpm 將 1375 克(g) BaTiO3 與 16. 5gS0LSPERSE 76500 分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液和120g MEK,在 Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將10 μ m厚的最終溶液涂布到一片銅箔上，將2. 5 μ m厚的最終溶液涂布到另一片銅箔上。步驟6 利用包括45重量％ KOH溶液作為蝕刻劑，在79 °C的高溫下持續4分鐘的化學蝕刻工藝來使LCP非織造材料變薄(減少49. 2重量％ )，然后用去離子水洗滌并在120°C 下干燥約15分鐘。步驟7 用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，以LCP非織造材料夾于其間將兩個被涂布銅片層合在一起。步驟8 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容。通過用測量的電容(C)除以樣品的面積 (A)算出電容密度。C/A= 1. llnF/cm2實例7步驟1 在 MiniCer 中以 4320rpm 將 1375 克(g) BaTiO3 與 1. 2 重量 ％ S0LSPERSE 76500分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液和120g MEK,在 Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將10 μ m厚的最終溶液涂布到一片銅箔上，將2. 5 μ m厚的最終溶液涂布到另一片銅箔上。步驟6 用等離子體蝕刻工藝來使LCP非織造材料變薄(減少51. 1重量％)，其包括氧氣和C3F8等離子體，氧氣流速為500標準cc3/min (SCCM)，C3F8氣體流速為100SCCM，壓力為300mTorr，射頻功率為2000瓦特，持續4分鐘。步驟7 利用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，以LCP非織造材料夾于其間將兩個被涂布銅片層合在一起。步驟8 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容。通過用測量的電容(C)除以樣品的面積 (A)算出電容密度。C/A = 1. 14nF/cm2實例8步驟1 在 MiniCer (或 LMZ-2)中以 4320rpm 將 I375 克(g) BaTiO3 與 I6· 5g S0LSPERSE 76500分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液和120g MEK,在 Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將10 μ m厚的最終溶液涂布到一片銅箔上，將2. 5 μ m厚的最終溶液涂布到另一片銅箔上。步驟6 利用等離子體蝕刻工藝來使LCP非織造材料變薄(減少38. 4重量％ )，其包括氧氣和C3F8等離子體，氧氣流速為500標準cc3/min (SCCM)，C3F8氣體流速為100SCCM， 壓力為300mTorr，射頻功率為2000瓦特，持續3. 2分鐘。步驟7 用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，以LCP非織造材料夾于其間將兩個被涂布銅片層合在一起。步驟8 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容。通過用測量的電容(C)除以樣品的面積 (A)算出電容密度。C/A= 1. 03nF/cm2實例9步驟1 在 MiniCer 中以 4320rpm 將 1375 克(g) BaTiO3 與 16. 5gS0LSPERSE 76500 分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液和120g MEK,在 Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將10 μ m厚的最終溶液涂布到一片銅箔上，將2. 5 μ m厚的最終溶液涂布到另一片銅箔上。步驟6 利用等離子體蝕刻工藝來使LCP非織造材料變薄(減少四.9重量％ )，其包括氧氣和C3F8等離子體，氧氣流速為500標準cc3/min (SCCM)，C3F8氣體流速為100SCCM，壓力為300mTorr，射頻功率為2000瓦特，持續2. 4分鐘。步驟7 用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，以LCP非織造材料夾于其間將兩個被涂布銅片層合在一起。步驟8 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容。通過用測量的電容(C)除以樣品的面積 (A)算出電容密度。C/A = 0. 96nF/cm2實例10步驟1 在 MiniCer 中以 4320rpm 將 1375 克(g) BaTiO3 與 16. 5gS0LSPERSE 76500 分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液和120g MEK,在 Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將IOym厚的最終溶液涂布到一片銅箔上，將2. 5 μ m厚的最終溶液涂布到另一片銅箔上。 步驟6 利用等離子體蝕刻工藝來使LCP非織造材料變薄(減少20重量％ )，其包括氧氣和C3F8等離子體，氧氣流速為500標準cc3/min (SCCM)，C3F8氣體流速為100SCCM，壓力為300mTorr，射頻功率為2000瓦特，持續1. 6分鐘。步驟7 用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，以LCP非織造材料夾于其間將兩個被涂布銅片層合在一起。步驟8 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容。通過用測量的電容(C)除以樣品的面積 (A)算出電容密度。C/A = 0. 91nF/cm2實例11步驟1 在 MiniCer (或 LMZ-2)中以 4320rpm 將 1500 克(g) BaTiO3 與 16. 5g S0LSPERSE 76500分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液和120g MEK,在 Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將5 μ m厚的最終溶液涂布到一片銅箔上，將7 μ m厚的最終溶液涂布到另一片銅箔上。步驟6 利用等離子體蝕刻工藝來使LCP非織造材料變薄(減少30重量％ )，其包括氧氣和C3F8等離子體，氧氣流速為500標準cc3/min (SCCM)，C3F8氣體流速為100SCCM，壓力為300mTorr，射頻功率為2000瓦特，持續2. 4分鐘。
步驟7 用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，將兩個被涂布的銅片層合在一起，使得LCP非織造材料位于它們之間。步驟8 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容。通過用測量的電容(C)除以樣品的面積 (A)算出電容密度。C/A= 1. 03nF/cm2實例12步驟1 在 MiniCer 中以 4320rpm 將 1500 克(g) BaTiO3 與 18gS0LSPERSE 76500 分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液和120g MEK,在 Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將5 μ m厚的最終溶液涂布到一片銅箔上，將7 μ m厚的最終溶液涂布到另一片銅箔上。步驟6 利用等離子體蝕刻工藝來使LCP非織造材料變薄(減少20重量％ )，其包括氧氣和C3F8等離子體，氧氣流速為500標準cc3/min (SCCM)，C3F8氣體流速為100SCCM，壓力為300mTorr，射頻功率為2000瓦特，持續1. 6分鐘。步驟7 用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，以LCP非織造材料夾于其間將兩個被涂布銅片層合在一起。步驟8 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容。通過用測量的電容(C)除以樣品的面積 (A)算出電容密度。C/A = 0. 97nF/cm2實例13步驟1 在 MiniCer 中以 4320rpm 將 1500 克(g) BaTiO3 與 18gS0LSPERSE 76500 分散劑、IlOg MEK和164g MIBK研磨約10分鐘，以產生研磨分散體。步驟2:往 40g MEK 溶劑中添加 32g EPON 1001 F 和 8g EP0N1050，在 Dispermat 溶解器中旋轉直至完全溶解。 步驟3 往得自步驟2的環氧樹脂溶液中添加IOg CAF。步驟4 往得自步驟3的環氧樹脂溶液中添加MOg的BT溶液和120g MEK,在 Dispermat溶解器中旋轉直至獲得均勻分散體。步驟5 將7 μ m厚的最終溶液涂布到兩片銅箔上。步驟6 利用等離子體蝕刻工藝來使LCP非織造材料變薄30重量％，其包括氧氣和C3F8等離子體，氧氣流速為500標準cc3/min (SCCM)，C3F8氣體流速為100SCCM，壓力為 300mTorr，射頻功率為2000瓦特，持續2. 4分鐘。步驟7 用標準軋輥層合機在166°C的溫度和0. 3米/分鐘的速度下，以LCP非織造材料夾于其間將兩個被涂布銅片層合在一起。
步驟8 在空氣中190°C下最終高溫固化4小時，以形成電容層合物。用標準歐姆計測量電容層合物的電容。通過用測量的電容(C)除以樣品的面積 (A)算出電容密度。C/A = 0. 99nF/cm2在不偏離本發明范圍和精神的前提下，本發明的各種修改和更改對于本領域內的技術人員將會變得顯而易見，并且應當理解的是，本發明不應被嚴格限制于本文所描述的示例性實施例。
權利要求
1.一種制品，其包括無源電制品，其具有介電層，所述介電層包含樹脂和非織造材料。
2.根據權利要求1所述的制品，其中所述非織造材料選自液晶聚合物、尼龍、聚酯、 聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)和混合材料，例如聚醚砜-聚偏二氟乙烯(PES-PVDF)、聚醚酰亞胺-聚偏二氟乙烯(PEI-PVDF)、聚丙烯腈-聚偏二氟乙烯 (PAN-PVDF)、乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)以及它們的組合。
3.根據權利要求1所述的制品，其中所述非織造材料包括液晶聚合物。
4.根據權利要求1所述的制品，其中所述非織造材料為約20微米至約0.5微米厚。
5.根據權利要求1所述的制品，其中所述非織造材料包含直徑為約20至約500納米的纖維。
6.根據權利要求1所述的制品，其中所述介電層還包含介電粒子。
7.根據權利要求1所述的制品，其中所述非織造材料選自熔噴非織造材料、紡粘非織造材料和靜電紡絲非織造材料。
8.根據權利要求1所述的制品，其中所述非織造材料為交聯的。
9.根據權利要求1所述的制品，其還包括在所述介電層任一側的導電基底。
10.一種制備電制品的方法，該方法包括 提供兩個導電基底，將樹脂涂布到每一導電基底的表面上，在所述導電基底的涂布有樹脂的表面之間設置非織造材料，將涂布有樹脂的導電基底與所述非織造材料層合在一起。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述非織造材料選自液晶聚合物、尼龍、聚酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)和混合材料，例如聚醚砜-聚偏二氟乙烯(PES-PVDF)、聚醚酰亞胺-聚偏二氟乙烯(PEI-PVDF)、聚丙烯腈-聚偏二氟乙烯 (PAN-PVDF)、乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)以及它們的組合。
12.根據權利要求10所述的方法，其中所述非織造材料為約20微米至約0.5微米厚。
13.根據權利要求10所述的方法，其中所述非織造材料包含直徑為約20至約500納米的纖維。
14.根據權利要求10所述的方法，其中所述非織造材料為交聯的。
15.一種制備電制品的方法，該方法包括 將樹脂層涂布到第一導電基底的表面上， 在第二導電基底的表面上形成非織造材料，使所述樹脂層和非織造材料彼此面對，將所述導電基底層合在一起。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述非織造材料為約20微米至約0.5微米厚。
17.根據權利要求15所述的方法，其中所述非織造材料包含直徑為約20至約500納米的纖維。
18.一種制備電制品的方法，該方法包括在第一和第二導電基底之一或這二者的第一表面上形成非織造材料； 將樹脂層涂布到兩個導電基底的所述第一表面上，和使涂布有樹脂的第一表面彼此面對，將所述導電基底層合在一起。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述非織造材料為約20微米至約0.5微米厚。
20.根據權利要求18所述的方法，其中所述非織造材料包含直徑為約20至約500納米的纖維。
全文摘要
本發明公開了一種無源電制品，其包括介電層，所述介電層具有非織造材料。
文檔編號B32B3/00GK102461347SQ201080028068
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月30日 優先權日2009年5月1日
發明者李志驊, 楊瑞, 毛國平, 賈斯廷·A·穆尼, ·高希 迪帕克, 閔勝培 申請人:3M創新有限公司