(57)【要約】【課題】高い比誘電率と、安定した温度特性を発現し、薄型のコンデンサとして使用可能な誘電体シートを得ること。【解決手段】比誘電率の異なる誘電体粉末を混合して、高分子化合物を含む結合材に分散させ、シート状に成形する。用いる誘電体粉末としては、比誘電率が２００００以上のもの、比誘電率が３００以下のものをそれぞれ少なくとも１種以上を混合し、充填率を重量比で１０〜９５％の範囲とする。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子化合物を含む結合材に、比誘電率の異なる２種類以上の誘電体粉末を混合、分散してなることを特徴とする誘電体シート。
【請求項２】
請求項１に記載の誘電体シートにおいて、前記誘電体粉末は、比誘電率が１０００以上の粉末と、比誘電率が３００以下の粉末を、それぞれ少なくとも１種類以上含むことを特徴とする誘電体シート。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の誘電体シートにおいて、前記誘電体粉末の充填率は、重量比で１０〜９５％の範囲であることを特徴とする誘電体シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばプリント配線板に内蔵するコンデンサとして用いるのに好適な、高い誘電率を有する誘電体シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信情報の急増に伴い、電子機器の高性能化、小型・軽量化が強く望まれているなか、回路部品の高密度化、高機能化が要求されている。そして、コンデンサ薄型化への対応策の一つとして、高分子化合物を含む結合材に誘電体粉末を分散させたシートが、コンデンサとして用いられている。
【０００３】
また、高分子化合物を含む結合材中に、高い比誘電率を有する粉末を混合、分散させ、シート状に形成し、それを多層プリント配線板内にコンデンサとして配置することにより、発生ノイズを低減する技術が、特開平１１−１８９１０２７号公報に開示されている。
【０００４】
前記のようなシート型のコンデンサで、大容量のものを得るためには、なるべく比誘電率の高い誘電体粉末を結合材中に混合、分散させる必要があり、さらに回路基板内にコンデンサ層として内蔵させるため、大容量で、かつ温度変化による比誘電率の変化が小さいシート型コンデンサが望まれている。
【０００５】
しかしながら、前記のシート型コンデンサにおいては、以下のような問題がある。つまり、大容量を有するシート型コンデンサを得るために、結合材中に高い比誘電率を有する誘電体粉末を混合、分散させることが行われていた。しかし、使用する誘電体粉末の比誘電率が高いほど、温度変化による比誘電率の変化が大きくなる傾向がある。
【０００６】
逆に、使用する誘電体粉末の比誘電率が低いほど、温度変化による比誘電率の変化が小さいが、このような低い比誘電率の誘電体粉末を用いたシート型コンデンサでは、容量の大きなものを得ることができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の技術的な課題は、前記の問題を解決し、高い比誘電率と、安定した温度特性を発現し、薄型のコンデンサとして使用可能な誘電体シートを得ることであり、ひいては電気・電子機器の小型化や薄型化に寄与することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の問題を解決するために、比誘電率が低い誘電体、比誘電率が高い誘電体、それぞれの特徴を活用することを検討した結果なされたものである。
【０００９】
即ち、本発明は、高分子化合物を含む結合材に、比誘電率の異なる２種類以上の誘電体粉末を混合、分散させてなることを特徴とする誘電体シートである。
【００１０】
また、本発明は、前記の誘電体シートにおいて、前記誘電体粉末は、比誘電率が１０００以上の粉末と、比誘電率が３００以下の粉末を、それぞれ少なくとも１種類以上含むことを特徴とする誘電体シートである。
【００１１】
また、本発明は、前記の誘電体シートにおいて、前記誘電体粉末の充填率は、重量比で１０〜９５％の範囲であることを特徴とする誘電体シートである。
【００１２】
本発明の誘電体シートは、温度変化に伴う比誘電率の変化が大きく、高い比誘電率を有する誘電体と、比誘電率が低く、比誘電率の温度依存性が小さい誘電体の粉末を、適当な比率で混合してあるので、高い比誘電率を有しながら、温度変化に伴う特性変化が少ない。
【００１３】
このため、本発明の誘電体シートは、薄型で、温度による特性の変化が少ない、シート型コンデンサとして使用することが可能で、これが組み込まれる電気・電子機器を小型化、薄型化できる。
【００１４】
本発明には、前記のように、比誘電率が１０００以上の誘電体粉末と、比誘電率が３００以下の誘電体粉末を併用するが、比誘電率が１０００以上の誘電体としては、チタン酸バリウム系セラミック、チタン酸ジルコン酸系のセラミックなどが用いられ、比誘電率が３００以下の誘電体粉末としては、シリカ、アルミナ、チタニアなどが用いられるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
粉末の粒子形状についても、特に限定されるものではなく、球に近い不定形の形状から、扁平状、針状など様々の粒子形状の粉末が使用できる。また、粉末の平均粒径は、０．３μｍから８０μｍが望ましい。その理由は、あまりに平均粒径が小さいと、結合材への混合、分散が困難となり、あまりに平均粒径が大きいと、結合材への均一な分散が困難で、特に粉末の充填率が高い場合では、シートとした際の表面の緻密さや外観を損なうからである。
【００１６】
また、本発明の誘電体シートの比誘電率は、用いる誘電体粉末の組成によって調整が可能であるが、実用の面から、１０〜５００であることが望ましい。また、本発明の誘電体シートの成形方法は、用いる結合材の種類によって、ある程度限定されるが、一般的な熱可塑性高分子材料を結合材として用いる場合は、押出成形法、プレス成形法、ロール成形法などが適用できる。
【００１７】
結合材として、熱硬化性高分子材料や、汎用の溶媒に可溶な熱可塑性高分子材料を用いる場合では、液体の結合材もしくは結合材の溶液に、誘電体粉末を分散したペーストを塗布する、塗工法も適用できる。塗工法を用いる場合は、押出成形法などに比較すると、薄膜を得るのが容易である。
【００１８】
そして、小型の電気・電気機器に組み込んで使用する場合は、８０μｍ程度以下の厚さが必要となることもあるので、塗工法が好適である。但し、塗工法を用いる場合でも、塗膜形成の厚さには自ずと限界があり、膜の機械的な強度なども考慮すると、５μｍ以上の厚さとするのが望ましい。
【００１９】
また、本発明に、結合材として用いることができる高分子材料も特に限定されないが、熱可塑性高分子であれば、ポリエチレンを始めとするポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体を始めとする各種コポリマー、ポリエステル、ポリアミドなどが使用でき、熱硬化性高分子であれば、エポキシ樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂などが使用できる。
【００２０】
ただし、本発明の誘電体シートを、前記のように厚さ８０μｍ以下として用いる場合では、低粘度のペーストを用いた塗工法の方が、薄膜を得るのが容易であり、機械的な強度、絶縁性などを考慮すると、結合材としては、たとえば低粘度に調製したエポキシ樹脂が好適である。
【００２１】
なお、本発明では、誘電体粉末の充填率を、重量比で１０〜９５％に限定しているが、このように限定したのは、この範囲よりも誘電体粉末の充填率が低いと、誘電体シートとして、所要の特性を発現できないからであり、この範囲よりも誘電体粉末の充填率が高いと、結合材の量の不足により、機械的な強度低下や、シートの保形性の確保が困難になるなどの問題が生じるからである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、例を挙げて説明する。
【００２３】
ここでは、比誘電率が１０００以上の誘電体として、鉛の一部を鉄で置換したチタン酸鉛（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３からなり、比誘電率が２００００、平均粒径が０．５μｍの誘電体粉末を準備した。また、比誘電率が３００以下の誘電体として、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）からなり、比誘電率が５０、平均粒径が０．５μｍの誘電体粉末を準備した。
【００２４】
これら２種類の誘電体粉末を、（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３の混合比が重量比で、７／３、５／５、３／７となるように秤量した。これら３種類の誘電体粉末：１００重量部に対し、高温硬化型の一液性エポキシ樹脂：２０重量部を、それぞれ秤量し、ビーズミル（シンマルエンタープライゼズ社製：ダイノーミル）を用いて、混合、分散を行い、塗工用のペーストを調製した。
【００２５】
ここでは、比較に供するために、（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３の誘電体粉末のそれぞれを単独で用い、結合材との混合比率を前記と同様にして、塗工用のペーストを調製した。次に、これら５種類のペーストを、リップコーターを用いて、結合材の硬化後に、膜全体の厚さが３０μｍとなるように、ポリエステルフィルムの上に塗布した。
【００２６】
次に、ペーストの塗膜を、ポリエステルフィルムから剥離しない状態で、温度を１２０℃に保持した恒温槽に装入し、２時間放置して結合材の硬化処理を行った。そして、前記塗膜を恒温槽から取り出して室温まで放冷した後、ポリエステルフィルムから剥離し、誘電体シートを得た。なお、ペーストの塗布をポリエステルフィルムの上に行ったが、剥離作業の容易な、たとえばフッ素系樹脂のフィルムも、使用可能であることは勿論である。
【００２７】
ここでは、一液性のエポキシ樹脂をそのまま用いたが、固形のエポキシ樹脂や高粘度のエポキシ樹脂を用いる場合は、適宜溶媒で溶解、希釈して用いる。エポキシ樹脂の場合では、メチルエチルケトンやメチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどが用いられる。
【００２８】
また、ここでは、誘電体粉末の分散にダイノーミルを用いたが、この他に、各種のピンミル、ボールミル、ロールなどが使用可能で、材料の組成や量などの条件により、適宜選択できる。
【００２９】
また、ここでは、成膜にリップコーターを用いたが、コンマコーター、リバースコーター、グラビアコーター、ドクターブレード、スロットコーター、クローズドエッジダイコーターなどが使用できる。これらの装置も、材料の組成や量によって適宜選択できる。
【００３０】
次に、これら５種類の誘電体シートについて、２５℃における比誘電率と、−５０〜１５０℃の温度範囲における、比誘電率と誘電正接の温度依存性を評価した。表１には、２５℃における比誘電率の評価結果を示した。
【００３１】
【表１】
2004031748.tif 000002
【００３２】
また、図１は、比誘電率の温度依存性の評価結果、図２は、誘電正接の温度依存性の評価結果を表すグラフである。図１で、１１は、（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が７／３、１２は、同じく５／５、１３は、同じく３／７、１４は同じく１０／０、１５は、同じく０／１０の誘電体シートの、比誘電率の評価結果である。図２で、２１は、（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が７／３、２２は、同じく５／５、２３は、同じく３／７、２４は同じく１０／０、２５は、同じく０／１０の誘電体シートの、誘電正接の評価結果である。
【００３３】
表１、図１、図２に示したように、比誘電率が２００００の誘電体粉末のみを使用した誘電体シートでは、高い比誘電率を得ることができるが、温度依存性については高温になるほど、誘電正接が高くなるという結果になった。逆に、比誘電率が５０の誘電体粉末のみを使用した誘電体シートでは、誘電正接が低く、温度依存がほとんど認められないが、比誘電率が低減してしまう結果となった。
【００３４】
そして、ここに示した例では、比誘電率が２００００の誘電体粉末と、比誘電率が５０の誘電体粉末を混合することで、高い比誘電率を得ることができ、さらに誘電正接が広い温度範囲で、安定した低い数値を示した。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、高い比誘電率の誘電体粉末と低い比誘電率の誘電体粉末とを、それぞれ１種類以上を結合材中に混合・分散させることで、高い比誘電率を有し、安定した温度特性を発現する、薄型の誘電体シートを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】比誘電率の温度依存性の評価結果を表すグラフ。
【図２】誘電正接の温度依存性の評価結果を表すグラフ。
【符号の説明】
１１　　（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が７／３の比誘電率の評価結果
１２　　（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が５／５の比誘電率の評価結果
１３　　（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が３／７の比誘電率の評価結果
１４　　（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が１０／０の比誘電率の評価結果
１５　　（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が０／１０の比誘電率の評価結果
２１　　（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が７／３の誘電正接の評価結果
２２　　（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が５／５の誘電正接の評価結果
２３　　（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が３／７の誘電正接の評価結果
２４　　（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が１０／０の誘電正接の評価結果２５　　（Ｐｂ，Ｆｅ）ＴｉＯ３／ＢａＴｉＯ３が０／１０の誘電正接の評価結果
【図１】
2004031748.tif 000003
【図２】
2004031748.tif 000004