(57)【要約】【課題】例えば基板内蔵コンデンサ等の電子部品として好適な高誘電率の樹脂混合物であって、高誘電率粉末を高充填可能な、誘電率（ε）が４０以上の高誘電率樹脂混合物を提供することにある。【解決手段】平均粒子径が異なる２種類の高誘電率粉末を、樹脂中に混合した高誘電率樹脂混合物であって、一次粒子の平均粒子径をｒμｍとし、これに二次粒子として平均粒子径が０．５ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有させた、誘電率が４０以上である高誘電率樹脂混合物とすることによって、また平均粒子径が異なる３種類の高誘電率粉末を、樹脂中に混合した高誘電率樹脂混合物であって、一次粒子の平均粒子径ｒμｍに対して二次粒子として平均粒子径が０．５ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有させた、誘電率が４０以上である高誘電率樹脂混合物とすることによって、解決される。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径が異なる２種類の高誘電率粉末を、樹脂中に混合した高誘電率樹脂混合物であって、一次粒子の平均粒子径をｒμｍとし、これに二次粒子として平均粒子径が０．５ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有させた、誘電率が４０以上であることを特徴とする高誘電率樹脂混合物。
【請求項２】
平均粒子径が異なる３種類の高誘電率粉末を、樹脂中に混合した高誘電率樹脂混合物であって、一次粒子の平均粒子径ｒμｍに対して二次粒子として平均粒子径が０．５ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有し、さらに前記一次粒子として平均粒子径ｒμｍに対して三次粒子の平均粒子径が０．３ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有させた、誘電率が４０以上であることを特徴とする高誘電率樹脂混合物。
【請求項３】
前記高誘電率樹脂混合物中の前記高誘電率粉末の含有量が、前記一次粒子の含有量＞前記二次粒子の含有量＞前記三次粒子の含有量の関係となっていることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の高誘電率樹脂混合物。
【請求項４】
前記高誘電率粉末が、チタン酸バリウムであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載される高誘電率樹脂混合物。
【請求項５】
前記チタン酸バリウムには、カルシウム、錫、ジルコニウム、ストロンチウム、ニオブの少なくとも１種が添加されたことを特徴とする、請求項４に記載される高誘電率樹脂混合物。
【請求項６】
前記樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の高誘電率樹脂混合物。
【請求項７】
前記高誘電率樹脂混合物がペースト化されたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載される高誘電率樹脂混合物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板内蔵型コンデンサ等の電子部品として用いられる、高誘電率樹脂混合物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような高誘電率樹脂材料に関しては、特許文献１が見られる。すなわち、従来の材料よりも誘電率が高く、強度の低下がなく、小型で高性能、総合的な電気特性に優れた電子部品を提供するものとして、少なくとも投影形状が円、扁平円、または楕円形誘電体を樹脂中に分散されている複合誘導体材料を有する電子部品としている。より具体的には、前記投影形状が円形のものは表面が滑らかなものであり、金型の磨耗を減少できるものであり、これに破砕粉を併用すると充填率が向上するとしている。そして具体的には、充填率が６５％（ｖｏｌ）以上であると緻密な組成物が得られないとし、またその大きさは、平均粒径として０．１〜５０μｍが好ましいともしている。さらに誘電率に関しては、１２．３７〜３８．１のものが、実施例に記載されている。しかしながら、このような複合誘電体材料においても、要求される充填率や誘電率が十分ではなく、更なる特性の向上が望まれているのが現状である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１５８１３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明が解決しようとする課題は、例えば基板内蔵型コンデンサ等の電子部品として好適な高誘電率の樹脂混合物であって、高誘電率粉末を高充填可能な、誘電率（ε）が４０以上の高誘電率樹脂混合物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記解決しようとする課題は、請求項１に記載されるように、平均粒子径が異なる２種類の高誘電率粉末を、樹脂中に混合した高誘電率樹脂混合物であって、一次粒子の平均粒子径をｒμｍとし、これに二次粒子として平均粒子径が０．５ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有させた、誘電率が４０以上である高誘電率樹脂混合物とすることによって、解決される。
【０００６】
また、請求項２に記載されるように、平均粒子径が異なる３種類の高誘電率粉末を、樹脂中に混合した高誘電率樹脂混合物であって、一次粒子として平均粒子径ｒμｍに対して二次粒子として平均粒子径が０．５ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有し、さらに前記一次粒子の平均粒子径ｒμｍに対して三次粒子の平均粒子径が０．３ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有させた、誘電率が４０以上である高誘電率樹脂混合物とすることによって、解決される。
【０００７】
さらに、請求項３に記載されるように、前記高誘電率樹脂混合物中の前記高誘電率粉末の含有量が、前記一次粒子の含有量＞前記二次粒子の含有量＞前記三次粒子の含有量の関係となっている、請求項１または２のいずれかに記載の高誘電率樹脂混合物とすることによって、解決される。
【０００８】
さらにまた、請求項４に記載されるように、前記高誘電率粉末が、チタン酸バリウムである、請求項１〜３のいずれかに記載される高誘電率樹脂混合物とすることによって、解決される。また請求項５に記載されるように、前記チタン酸バリウムには、カルシウム、錫、ジルコニウム、ストロンチウム、ニオブの少なくとも１種が添加された、請求項４に記載される高誘電率樹脂混合物とすることによって、解決される。
【０００９】
また、請求項６に記載されるように、前記樹脂がエポキシ樹脂である、請求項１〜５のいずれかに記載の高誘電率樹脂混合物とすることによって、解決される。
さらに請求項７に記載されるように、前記高誘電率樹脂混合物がペースト化された、請求項１〜６のいずれかに記載される高誘電率樹脂混合物とすることによって、解決される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される発明は、平均粒径が異なる２種類の高誘電率粉末を樹脂中に混合した高誘電率樹脂混合物であって、一次粒子の平均粒子径をｒμｍとし、これに二次粒子として平均粒子径が０．５ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有させた、誘電率が４０以上である高誘電率樹脂混合物とすることによって、従来のものに比較して高誘電率の樹脂混合物が得られる。この高誘電率樹脂混合物は誘電率が４０以上であって、基板内蔵型コンデンサ等の小型電子部品用として、高周波領域（１ＧＨｚ以上）に適用でき好ましいものとなる。
【００１１】
まず前記高誘電率粉末について述べると、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、チタン−バリウム−ネオジウム系複合酸化物、鉛−カルシウム系複合酸化物、二酸化チタン系セラミックス、チタン酸鉛系セラミックス、チタン酸マグネシウム系セラミックス、チタン酸ストロンチウム系セラミックス、チタン酸ビスマス系セラミックス、ジルコン酸鉛系セラミックス等が使用可能であるが、請求項４に記載されるように、チタン酸バリウムが好ましい。これは、チタン酸バリウムが鉛を含まず、誘電率が最も高いためである。そしてこの高誘電率粉末は、基本的にはどのような形状のものでもかまわない。さらに請求項５に記載されるように、前記チタン酸バリウム粉末には、カルシウム、錫、ジルコニウム、ストロンチウム、ニオブの少なくとも１種が添加されたものを用いるのが好ましい。これは、前記元素を含有させることによって、前記チタン酸バリウムのキュリー温度を室温近くに下げることが可能となり、実際に使用される高誘電率樹脂混合物を実用的に扱い易くできる。しかしながら、前記高誘電率粉末の充填率を向上させるためには、粒径が同一のもののみの使用では、粒径を小さくしても誘電率の向上は見られない。例えば１〜０．１μｍの範囲の高誘電率粉末を用いた実験では、得られた高誘電率樹脂混合物は、誘電率が３５程度までのものしか得られないことが判った。表１に示すとおりである。
【００１２】
【表１】
2004285105.tif 000002
【００１３】
このため請求項１の発明では、前記高誘電率粉末として平均粒子径が異なる２種類を併用するものである。このように平均粒子径の異なる前記粉末を組合わせることによって、充填率を高めることができ誘電率を向上させることができる。すなわち添加する前記高誘電率粉末のうち、一番平均粒子径が大きいものを一次粒子と称しその平均粒子径をｒμｍとし、それ以下の平均粒子径のものを二次粒子と称し、その平均粒子径が０．５ｒμｍ以下の高誘電率粉末を添加することによって、得られる高誘電率樹脂混合物は、誘電率を４０以上とすることができる。これは以下の実験により確認されたもので、結果を表２に示す。
【００１４】
すなわち、前記一次粒子の平均粒子径ｒμｍと前記二次粒子の平均粒子径０．５ｒμｍの関係と誘電率（ε）について、表２に示す高誘電率樹脂混合物を作製して測定した。用いたエポキシ樹脂は、東都化成社製のＹＤ−８１２５を１００重量部、硬化剤（日立化成社製、ＨＮ−５５００）が９０重量部、硬化促進剤（ジャパンエポキシレジン社製、エピキュア３０１０）が１重量部からなるものである。また高誘電率粉末は、平均粒径１．４１μｍのチタン酸バリウム（富士チタン社製、ＢＴ−２０６、εが１９８１０、ｔａｎδが０．０１１：いずれも１ＭＨｚにおいて）を、アルミナ製ボールミルによって粉砕し、篩によって平均粒径が１．０μｍ、０．７μｍ、０．６μｍ、０．５μｍ、０．４μｍ、０．３μｍ、０．２μｍおよび０．１μｍにそれぞれ分級し、表２に示すように組合わせて前記エポキシ樹脂に添加してエポキシ樹脂混合物とし、１２０℃で１５時間硬化処理を行って試料とした。そしてこの試料について、ＬＣＺメータによって静電容量（Ｃ）、誘電正接（ｔａｎδ）を測定し、誘電率（ε）を、式εｒ＝Ｃ×ｔ／ε０・Ｓ（ただし、ｔは厚さ、Ｓは面積）によって求めた。
【００１５】
【表２】
2004285105.tif 000003
【００１６】
表２から明らかなように、実験例９〜１３、１６〜１８、２１、２２、２４、２５、２７および２８のように、前記一次粒子の平均粒子径ｒμｍと二次粒子の平均粒子径が０．５ｒμｍ以下とする組合わせが、誘電率が４０以上となることが判る。よって、誘電率が４０以上の高誘電率樹脂混合物を得るためには、一次粒子と二次粒子の組合わせとして、一次粒子の平均粒子径ｒμｍに対して、二次粒子としてその平均粒子径が０．５ｒμｍ以下のものを選定すればよいことが判る。このような組合わせ以外では、誘電率を４０以上とすることはできないことが判る。
【００１７】
さらに好ましくは請求項２に記載されるように、前記高誘電率樹脂混合物において、特定の粒子径の高誘電率粉末の三次粒子を併用するものである。具体的には、平均粒子径が異なる３種類の高誘電率粉末を、樹脂中に混合した高誘電率樹脂混合物であって、一次粒子の平均粒子径ｒμｍに対して二次粒子として平均粒子径が０．５ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有し、さらに前記一次粒子の平均粒子径ｒμｍに対して三次粒子として平均粒子径が０．３ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有させることによって、誘電率が４０以上、具体的には約５０以上である高誘電率樹脂混合物とすることができる。このように、前記二次粒子の平均粒子径０．５ｒμｍよりも小さな平均粒子径の高誘電率粉末を、三次粒子と称しその平均粒子径として０．３ｒμｍ以下の高誘電率粉末を添加することによって、前記一次粒子と前記二次粒子の組合わせの場合よりも、高誘電率樹脂混合物とすることができる。得られた高誘電率樹脂混合物は、誘電率が約５０以上となる。さらには前記三次粒子の平均粒子径が、０．３ｒμｍよりも小さな平均粒子径を有する高誘電率粉末を、四次粒子と称して添加しても良い。
【００１８】
本発明の効果を確認するために、前述の実験例と同様に表３に記載するような一次粒子の平均粒子径ｒμｍと二次粒子の平均粒子径が０．５ｒμｍおよび三次粒子の平均粒子径が０．３ｒμｍの高誘電率粉末を種々組合わせて、高誘電率樹脂混合物を作製し、前記実験例と同様に３者の平均粒子径の関係と誘電率を測定して、表３に記載した。
【００１９】
【表３】
2004285105.tif 000004
【００２０】
表３から明らかなとおり、添加する３種類の高誘電率粉末の平均粒子径の関係が、一次粒子の平均粒子径がｒμｍ、二次粒子の平均粒子径が０．５ｒμｍ以下で三次粒子の平均粒子径が０．３ｒμｍ以下となるように、前記高誘電率粉末を組合わせることによって、得られた高誘電率樹脂混合物の誘電率を、約５０以上とすることができることがわかる。具体的には、実験例４１〜４９、実験例５８、５９、６５および６９に記載されるとおりである。このように優れた誘電率の高誘電率樹脂混合物は、小型電子部品用として高周波領域（１ＧＨｚ以上）で十分に適用可能である。
【００２１】
さらに前記一次粒子、前記二次粒子および前記三次粒子の高誘電率粉末は、請求項３に記載されるように、前記高誘電率樹脂混合物中の前記高誘電率粉末の含有量が、前記一次粒子の含有量＞前記二次粒子の含有量＞前記三次粒子の含有量の関係となるように添加されることが、好ましい。すなわちこのような添加量の関係とすることによって、一次粒子の充填隙間に二次粒子が充填され、さらに二次粒子の充填隙間には三次粒子が充填されることになり、添加された前記粒子間の空隙を少なくできるので、得られる樹脂混合物の誘電率を向上させることができる。
【００２２】
なお前記樹脂は、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマーのいずれも使用することができる。具体的には、ポリイミド（ＰＩ）、エポキシ樹脂、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルフォン（ＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、フェノール樹脂、フッ素樹脂等が使用できるが、請求項６に記載されるように、エポキシ樹脂が最も好ましい。これは、エポキシ樹脂が電気的特性、耐熱性、ポットライフ、耐水性、耐薬品性やコストの面からもバランスよく、優れているためである。
【００２３】
また請求項７に記載するように、さらにこの高誘電率樹脂混合物は、トルエン、メチルエチルケトン等の溶剤等を加えてペースト状とするのが良い。その場合前記ペーストは、粘度を５００〜３０００ｃＰ程度に調整するのが好ましい。このようなペースト状とすることによって、基板材料となる銅箔、グリーンシート、ガラスクロス等にスクリーン印刷、インクジェット、ロールコータ、スピンコート等によって、塗布、印刷することができ、電子部品の製造が容易となるためである。例えば前記基板内蔵型コンデンサ以外にも、コイルやフィルターと印刷配線回路、増幅素子や機能素子と組合わせて、アンテナ、ＲＦモジュール、ＶＣＯ（電圧制御発振回路）、パワーアンプ等の高周波電子回路や光ピックアップなどに用いられる、高周波用電子部品が挙げられる。いずれにしても近年の小型化、高周波領域（１〜１０ＧＨｚ程度の）用の電子部品として、使用することが可能となる。
【００２４】
前記基板内蔵型コンデンサの場合について述べると、高温硬化型エポキシ樹脂の主剤（東都化成社製、ＹＤ―８１２５）１００重量部と酸無水物系の硬化剤（ヘキサヒドロ無水フタル酸）を９０重量部と硬化促進剤（２，４，６−トリス（ジメチルアミン）メチルフェノール）１重量部を混合し、これにチタン酸バリウム微粉末（εが約１６０００）を、平均粒子径が１μｍのものを３４４７重量部と平均粒子径が０．４μｍのものを２４５重量部、添加・混合し、高誘電率樹脂混合物とした。これにトルエンを加えて、粘度が２０００（ｃＰ）のペーストとした。このペーストを、銅箔上に自動塗工機によって塗布して、薄膜のコンデンサ部を形成した。ついで、硬化処理を行った後、電極をイオンスパッタによって形成して、基板内蔵型コンデンサとした。このコンデンサの誘電率は、４８であった。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、平均粒子径が異なる２種類の高誘電率粉末を、樹脂中に混合した高誘電率樹脂混合物であって、一次粒子の平均粒子径をｒμｍとし、これに二次粒子として平均粒子径が０．５ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有させた、誘電率が４０以上である高誘電率樹脂混合物とすることによって、また、平均粒子径が異なる３種類の高誘電率粉末を、樹脂中に混合した高誘電率樹脂混合物であって、一次粒子の平均粒子径ｒμｍに対して二次粒子として平均粒子径が０．５ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有し、さらに前記一次粒子の平均粒子径ｒμｍに対して三次粒子として平均粒子径が０．３ｒμｍ以下の高誘電率粉末を含有させた、誘電率が４０以上である高誘電率樹脂混合物とすることによって、さらに前記高誘電率樹脂混合物中の前記高誘電率粉末の含有量が、前記一次粒子の含有量＞前記二次粒子の含有量＞前記三次粒子の含有量の関係となっている高誘電率樹脂混合物としたので、得られた高誘電率樹脂混合物は誘電率が４０〜６０であって、例えば基板内蔵コンデンサ等の小型電子部品用として、高周波領域（１ＧＨｚ以上）に適用でき好ましいものとなる。
【００２６】
また前記高誘電率粉末が、チタン酸バリウムである高誘電率樹脂混合物とすることによって、さらに前記チタン酸バリウムには、カルシウム、錫、ジルコニウム、ストロンチウム、ニオブの少なくとも１種が添加された高誘電率樹脂混合物とすることによって、鉛を含むことがなく誘電率が高いものとなる。さらに、前記カルシウム、錫、ジルコニウム、ストロンチウム、ニオブの少なくとも１種が添加されたものを用いると、前記チタン酸バリウムのキュリー温度を室温近くに下げることが可能となり、使用される高誘電率樹脂混合物を実用的に扱い易くできる。
【００２７】
さらに、前記樹脂がエポキシ樹脂である高誘電率樹脂混合物とすることによって、電気的特性、耐熱性、ポットライフ、耐水性、耐薬品性やコストの面からもバランスのとれたものとなり、さらには前記高誘電率樹脂混合物の粘度を５００〜３０００ｃＰ程度に調整した、ペースト化された高誘電率樹脂混合物とすることによって、基板材料となる銅箔、グリーンシート、ガラスクロス等にスクリーン印刷、インクジェット、ロールコータ、スピンコート等によって、塗布、印刷することができ、電子部品の製造が容易となる。