[發(fā)明專利]結(jié)晶包封材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780043729.5
• 申請日: 2007-12-11
• 公開（公告）號: CN101595164A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·D·薩默斯
• 申請（專利權(quán)）人: E.I.內(nèi)穆爾杜邦公司
• 主分類號: C08G73/00
• 分類號: C08G73/00;C08G73/10;C08L79/00;C08L79/08;C09D179/08;C08K5/00;H01G4/00;H05K1/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 朱黎明

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及組合物，以及此類組合物在保護(hù)性涂層中的用途。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用所述組合物來保護(hù)電子裝置結(jié)構(gòu)、尤其是嵌入式箔上燒結(jié)型(fired-on-foil)陶瓷電容器免于接觸印刷電路板處理化學(xué)品，并且用于環(huán)境保護(hù)。

發(fā)明技術(shù)背景

電子電路需要無源電子元件，諸如電阻器、電容器和感應(yīng)器。當(dāng)前的趨勢是將無源電子元件嵌入或整合到有機(jī)印刷電路板(PCB)中。將電容器嵌入在印刷電路板中的做法能夠縮減電路規(guī)模并且改善電路性能。然而，嵌入式電容器必須滿足高可靠性的要求以及其它要求，諸如高收益和性能。滿足可靠性要求涉及通過加速壽命試驗(yàn)。一種此類加速壽命試驗(yàn)是使包含嵌入式電容器的電路在85％的相對濕度、85℃的溫度以及5伏電壓偏移下暴露1000小時(shí)。絕緣電阻的任何顯著下降將構(gòu)成失效。

嵌入在印刷電路板內(nèi)的高容量陶瓷電容器尤其可用于退耦應(yīng)用。高容量陶瓷電容器可通過“箔上燒結(jié)”工藝形成。箔上燒結(jié)型電容器可由授予Felten的美國專利號6,317,023B1中所公開的厚膜方法形成，或由授予Borland等人的美國專利申請20050011857?A1中所公開的薄膜方法形成。

通過將厚膜電容器介電材料層沉積到金屬箔基底上，接著將頂層銅電極材料沉積到厚膜電容器介電層上，接著在銅厚膜承燒條件下承燒，諸如在900-950℃下，在氮?dú)鈿夥罩谐袩?0分鐘的峰值時(shí)段，來形成厚膜箔上燒結(jié)型陶瓷電容器。

承燒后電容器介電材料應(yīng)具有高介電常數(shù)(K)，以能夠制造適用于退耦的高容量小型電容器。通過將高介電常數(shù)粉末(“功能相”)與玻璃粉混合，并且將所述混合物分散到厚膜絲網(wǎng)印刷載體中，來形成高K的厚膜電容器電介質(zhì)。

在厚膜介電材料承燒期間，介電材料中的玻璃組分在到達(dá)峰值承燒溫度之前軟化并且流動(dòng)，熔合、包封功能相，并且最終形成單片陶瓷/銅電極薄膜。

然后將包含箔上燒結(jié)型電容器的箔層壓到預(yù)浸料坯(prepreg)介電層上，電容器組件面向下以形成內(nèi)層，并且金屬箔可被蝕刻以形成電容器以及任何相關(guān)電路的箔電極。此時(shí)可通過常規(guī)的印刷線路板方法，將包含箔上燒結(jié)型電容器的內(nèi)層組合到多層印刷線路板中。

燒結(jié)的陶瓷電容器層可包含一些孔隙，并且如果由于操作不當(dāng)而遭受撓曲力，則可遭致產(chǎn)生一些微裂紋。此類孔隙和微裂紋能夠使水分滲入陶瓷結(jié)構(gòu)，并且當(dāng)暴露于加速壽命試驗(yàn)中的電壓偏移和溫度時(shí)，可導(dǎo)致低絕緣電阻和失效。

在印刷電路板制造過程中，包含箔上燒結(jié)型電容器的箔還會(huì)暴露于苛性脫模光致抗蝕化學(xué)品和褐色或黑色氧化物處理下。通常使用此處理來改善銅箔對預(yù)浸料坯的粘合。它包括在高溫下，分次將銅箔暴露于苛性和酸性溶液中。這些化學(xué)品可侵蝕并且部分溶解電容器介電玻璃和摻雜劑。此類損害通常導(dǎo)致離子表面沉積在電介質(zhì)上，這致使當(dāng)電容器暴露于濕氣時(shí)絕緣電阻低。此劣化還有損于電容器的加速壽命試驗(yàn)。

同樣重要的是，嵌入后，包封的電容器在下游工序(諸如與焊料回流循環(huán)或外模烘焙循環(huán)相關(guān)的熱轉(zhuǎn)移)期間保持其完整性。在構(gòu)造的各個(gè)界面的任何一處或各層自身內(nèi)部出現(xiàn)分層和/或斷裂，可通過為水分滲入到組合件中提供通道來破壞嵌入式電容器的完整性。

需要可解決這些問題的方法。已嘗試了多種改進(jìn)嵌入式無源電子元件的方法。用于增強(qiáng)嵌入式電阻器的包封材料組合物的實(shí)例可見于授予Felten的美國專利6,860,000中。

發(fā)明概述

本發(fā)明涉及涂布了有機(jī)包封材料且嵌入到印刷線路板中的箔上燒結(jié)型陶瓷電容器，所述有機(jī)包封材料具有結(jié)晶形態(tài)。所述包封材料由吸水率為2％或更低的結(jié)晶聚酰亞胺；任選地一種或多種電絕緣填充劑、消泡劑和著色劑以及一種或多種有機(jī)溶劑組成。選擇聚酰亞胺以使得其聚(酰胺酸)前體、聚異酰亞胺前體、或聚(酰胺酸酯)前體可溶于一種或多種常規(guī)絲網(wǎng)印刷溶劑中。所述聚酰亞胺還具有大于300℃的熔點(diǎn)。

公開了組合物，所述組合物包含：聚(酰胺酸)、聚異酰亞胺或聚(酰胺酸酯)、任選地一種或多種電絕緣填充劑、消泡劑和著色劑以及有機(jī)溶劑。所述組合物具有約450℃或更低的固結(jié)溫度。

本發(fā)明還涉及用包封材料包封箔上燒結(jié)型陶瓷電容器的方法，所述包封材料包含吸水率為2％或更低的結(jié)晶聚酰亞胺；任選地一種或多種電絕緣填充劑、消泡劑和著色劑以及有機(jī)溶劑。然后，在等于或小于約450℃的溫度下使包封材料固化。

包含有機(jī)材料的本發(fā)明組合物可被作為包封材料施用到任何其它電子元件上，或與無機(jī)電絕緣填充劑、消泡劑和著色劑混合并且作為包封材料施用到任何電子元件上。

根據(jù)慣例，附圖的各個(gè)特征不必按比例繪制。可放大或縮小各個(gè)特征的尺寸，以更清晰地示例本發(fā)明的實(shí)施方案。