(57)【要約】【課題】高誘電率の樹脂組成物であって、強度低下等がなく誘電正接等の電気的特性にも優れていること、またこの樹脂組成物を用いて比較的簡単な方法で、小型化された電子部品が得られるようにすることを目的とするものである。【解決手段】ベース樹脂に高誘電率粉体を混練した高誘電率樹脂組成物であって、前記ベース樹脂１００重量部中に結晶性樹脂を、１〜１００％（重量）含む高誘電率樹脂組成物とすることによって、また前記ベース樹脂１００重量部中にカーボンブラックを、１〜１０重量部含む高誘電率樹脂組成物とすることによって、さらに前記高誘電率樹脂組成物は、前記ベース樹脂と高誘電率粉末の合計量を１００％（ｖｏｌ）としたときに、前記高誘電率粉末の含有量を１０〜７０％（ｖｏｌ）とする高誘電率樹脂組成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】
ベース樹脂に高誘電率粉体を混練した高誘電率樹脂組成物であって、前記ベース樹脂１００重量部中に結晶性樹脂を１〜１００％（重量）含有することを特徴とする、高誘電率樹脂組成物。
【請求項２】
前記ベース樹脂１００重量部中にカーボンブラックを、１〜１０重量部含むことを特徴とする、請求項１に記載の高誘電率樹脂組成物。
【請求項３】
前記高誘電率樹脂組成物は、前記ベース樹脂と高誘電率粉末の合計量を１００％（ｖｏｌ）としたときに、前記高誘電率粉末の含有量を１０〜７０％（ｖｏｌ）とす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組成物。
【請求項４】
前記請求項１〜３の高誘電率樹脂組成物を用いた、誘電率（ε）が８以上の高誘電率電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高誘電率樹脂組成物並びにそれを用いた高誘電率電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信用、民生用や産業用等の電子機器は、実装方法の小型化や高密度化から、材料面においてより耐熱性、寸法安定性、高誘電率や誘電正接等の電気的特性や成形性が要求されている。また、高周波用電子部品としては、焼結フェライトや焼結セラミックスが小型化等のメリットから用いられているが、これらを用いる場合は、製造工程が複雑になる等の問題点があり、樹脂系の材料が望まれている。例えば、プリント配線板にコンデンサ効果を持たせた複合回路化から、高誘電率の基板が必要とされている。しかしながら、プリント配線板に用いる材料であるポリイミド、エポキシ樹脂等は、誘電率（ε）が高々３〜４程度であるので、これを数十以上の誘電率のものにしようとすると、前記樹脂材料に高誘電率のセラミック粉末等を多量に添加する必要がある。具体的な基板としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂やポリフェニレンエーテル樹脂等に高誘電率のセラミックス粉末を添加し、ガラス布やガラス不織布に含浸・乾燥して得たプリプレグを積層成形して、高誘電率の基板とすることが知られている。しかしながら、このような方法によって高誘電率の基板を得るためには、前記樹脂中に例えば、前記樹脂の体積分率で５０％のように多量に添加したものとする必要がある。これは、前記樹脂１００重量部換算では、５００〜１０００重量部にもなる。このような大量の前記高誘電率粉末を添加すると、得られた基板の機械的特性や電気的特性に問題が生じる。すなわち、引張り強度、伸び特性、曲げ特性や脆化特性等の問題、さらには前記基板のドリル加工性、切削加工性の低下や寸法変化が大きい等の機械的特性の問題がある。このような技術の例としては、特許文献１が知られているが、いまだ十分な誘電率と機械的特性、電気的特性のものは得られていないのが、現状である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−６９７１２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、高誘電率の樹脂組成物であって、強度低下等がなく誘電正接等の電気的特性にも優れていること、またこの樹脂組成物を用いて比較的簡単な方法で、小型化された電子部品が得られるようにすることを目的とする。
【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、ベース樹脂に高誘電率粉体を混練した高誘電率樹脂組成物であって、前記ベース樹脂１００重量部中に結晶性樹脂を、１〜１００％（重量）含む高誘電率樹脂組成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、前記ベース樹脂１００重量部中にカーボンブラックを、１〜１０重量部含むことを特徴とする、請求項１に記載の高誘電率樹脂組成物とすることによって、解決される。
【０００７】
また、請求項３に記載されるように、前記高誘電率樹脂組成物は、前記ベース樹脂と高誘電率粉末の合計量を１００％（ｖｏｌ）としたときに、前記高誘電率粉末の含有量を１０〜７０％（ｖｏｌ）とす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組成物とすることによって、解決される。
【０００８】
また、請求項４に記載されるように、前記請求項１〜３の高誘電率樹脂組成物を用いた、誘電率（ε）が８以上の高誘電率電子部品とすることによって、解決される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を、説明する。請求項１に記載される発明は、ベース樹脂に高誘電率粉体を混練した高誘電率樹脂組成物であって、前記ベース樹脂１００重量部中に結晶性樹脂を、１〜１００％（重量）含む高誘電率樹脂組成物に関するもので、このような高誘電率樹脂組成物とすることにより、引張り強度、伸び特性、曲げ特性や脆化特性等の問題、さらには前記基板のドリル加工性、切削加工性の低下や寸法変化が大きい等の機械的特性の問題がなく、また従来のものに比較しても、少量の高誘電率粉末の添加で高誘電率となり、さらには誘電正接等の電気的特性に優れた高誘電率樹脂組成物が得られるようになる。具体的には、８以上の高誘電率（ε）、誘電正接が１．０％以下で「機械的強度としてはピール強度」が大きい高誘電率樹脂組成物を、比較的簡単に得ることができるようになる。
【００１０】
まず前記ベース樹脂について述べると、このベース樹脂は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用することができるが、結晶性の樹脂を含有することが基本となる。具体的な熱硬化性樹脂としては、非結晶性樹脂であるエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリフェニレンエーテルオキサイド樹脂（ＰＰＯ）、ビスマレイミドトリアジンシアネートエステル樹脂、フマレート樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリビニルベンジルエーテル樹脂等が挙げられる。また熱可塑性樹脂としては、超低密度ポリエチレン樹脂（ＶＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン樹脂（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリブテン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、アイソタクチックポリスチレン樹脂、液晶ポリマー、フッ素樹脂のような結晶性の樹脂が使用される。これらの中から、結晶性に優れた樹脂単量体や複数の樹脂の混合物、または結晶性樹脂とフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ブチレンテレフタレート樹脂、ポリビニルベンジルエーテル樹脂との混合物が、ベース樹脂として好ましい。いずれにしても前記ベース樹脂中には、結晶性の樹脂が１〜１００％（重量）含まれるものである。このように前記結晶性樹脂を１％（重量）以上含有させることによって、誘電率を向上させることができる。
【００１１】
つぎに高誘電率粉体としては、セラミックス粉末が好ましく、高周波数帯域において分散媒となる前記ベース樹脂よりも大きい比誘電率とＱ値（誘電正接の逆数）を持つものであればよく、２種以上を併用することもできる。その場合の比率は、任意に選定すれば良い。特に本発明においては、比誘電率が１０〜３００００程度のもので、誘電正接が０．０５以下のものが良い。またその粒径は、平均粒径で０．０１〜１００μｍ程度のもので、特に好ましくは０．０１〜１０μｍ程度のものである。このような粒子径とすることによって、分散性が良好なものとなり効果が得られやすくなる。これに対し、前記よりも小さな粒子径のものであると比表面積が大きくなり、高充填率化が困難となる。また前記範囲よりも大きな粒子径のものを用いると、ペースト化した際に沈降し易く、均一に分散させることが困難となるためである。
【００１２】
そして、比較的低い誘電率の高誘電率樹脂組成物の場合は、誘電率が１０〜１０００程度の高誘電率粉末を用いる。具体的には、Ｍｇ２ＳｉＯ４、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＴｉＯ３、ＺｎＴｉＯ３、Ｚｎ２ＴｉＯ４、ＴｉＯ２、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＳｒＺｒＯ３、ＢａＴｉ２Ｏ５、ＢａＴｉ４Ｏ９、Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２０、Ｂａ２（Ｔｉ、Ｓｎ）９Ｏ２０、ＺｒＴｉＯ４、（Ｚｒ、Ｓｒ）ＴｉＯ４、ＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４、ＢａＳｍ２ＴｉＯ１４、Ｂｉ２Ｏ３ＢａＯＮｄ２Ｏ３ＴｉＯ２、ＰｂＯＢａＯＮｄ２Ｏ３ＴｉＯ２、（Ｂｉ２Ｏ３、ＰｂＯ）ＢａＯＮｄ２Ｏ３ＴｉＯ２、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７、Ｎｄ２Ｔｉ２Ｏ７、（Ｌｉ、Ｓｍ）ＴｉＯ３、Ｂａ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３、Ｂａ（Ｚｎ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３、Ｂａ（Ｚｎ１／３Ｎｄ２／３）Ｏ３、Ｓｒ（Ｚｎ１／３Ｎｄ２／３）Ｏ３等が用いられる。そしてこれらの中でも、ＴｉＯ２、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＯＮｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２、Ｂｉ２Ｏ３−ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ、ＢａＴｉ４Ｏ９、Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２０、Ｂａ２（Ｔｉ，Ｓｎ）Ｏ２０、ＭｇＯ−ＴｉＯ２、ＺｎＯ−ＴｉＯ２、ＭｇＯ−ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等が、好ましいものである。
【００１３】
また、比較的高い誘電率の高誘電率樹脂組成物用としては、誘電率が１０００以上の高誘電率粉末を用いる。具体的には、ＢａＴｉＯ３、（Ｂａ、Ｐｂ）ＴｉＯ３、Ｂａ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ３、（Ｂａ、Ｓｒ）ＴｉＯ３が好ましく、ＢａＴｉＯ３並びにＢａ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ３が、特に好ましいものである。なお、前述の高誘電率粉体は、単結晶であっても多結晶であっても良い。
【００１４】
そして前述の高誘電率樹脂組成物は、請求項２に記載されるように、前記ベース樹脂１００重量部中にカーボンブラックを、１〜１０重量部を添加することが好ましい。このように、カーボンブラックの特定量をベース樹脂中に添加することによって、誘電率等を改善することが可能となる。添加量が１重量部未満では、誘電率が向上せず、また添加量が１０重量部を超えると、誘電正接が大きくなって好ましくない。より好ましくは、２〜５重量部である。そしてこのようなカーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェッンブラック、ファーネスブラックやカーボンナノチューブ等が挙げられるが、ケッチェンブラックが誘電率の向上効果が大きかった。
【００１５】
さらにまた前記高誘電率粉体の添加量は、請求項３に記載されるように、前記ベース樹脂と高誘電率粉末の合計量を１００％（ｖｏｌ）としたときに、前記高誘電率粉末の含有量を１０〜７０％（ｖｏｌ）とすることが好ましい。これは、１０％（ｖｏｌ）未満であると誘電率の向上に効果がなく、また７０％（ｖｏｌ）を超えて添加すると、緻密な樹脂組成物が得られにくくなり、前記Ｑ値が大きく低下することが生じるので、前記範囲とされる。なお、より好ましくは２０〜６０％（ｖｏｌ）とするのが良い。
【００１６】
そして前記高誘電率樹脂組成物は、ボールミル、３本ロールその他の装置によって混練して製造されるが、前記混練や加工がし易いように、その粘度を調整するために溶剤を加えても良い。その粘度は、１００〜１０００００ｃｐｓ程度とするのが好ましい。また溶剤としては、用いるポリマーによって好ましいものを選択すれば良いが、具体的にはトルエン、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等が使用される。
【００１７】
このようにして得られた高誘電率樹脂組成物は、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、塗布し乾燥させて必要な薄膜を形成することができるので、請求項４に記載されるように、誘電率（ε）が８以上、誘電正接が１．０％以下で「機械的強度としてピール強度」が、誘電率が８〜１５程度の用途では０．４０ｋＮ／ｍ以上、誘電率が１５〜４０程度の用途のものには０．３０ｋＮ／ｍ以上、誘電率が４０以上の用途の場合には、０．１５ｋＮ／ｍ以上の高誘電率電子部品を、製造することが可能となる。例えば、薄膜コンデンサ、低域通過型フィルタ、高周波回路基板等である。このような電子部品は、高誘電率粉末を大量に添加することなく、誘電率の高い電子部品であると同時に、この種部品に要求される引張り強度、伸び特性、曲げ特性等の物理的な特性や加工性、寸法変化等の機械的特性並びに誘電正接等の電気的特性にも優れたものとすることができる。
【００１８】
【実施例】
表１に記載される各種試料を用いて、本発明の効果を確認した。材料はエポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「東都化成社製、ＹＤ−８１２５」、硬化剤として３、４メチルヘキサヒドロ無水フタル酸「日立化成社製、ＨＮ−５５００」、硬化促進剤（ジャパンエポキシレジン社製、エピキュア３０１０）、ポリプロピレン樹脂（グランドポリマー社製、Ｃ２３４）、高密度ポリエチレン樹脂（三井住友ポリオレフィン社製、Ｈｉｚｅｘ１３００Ｊ）また、高誘電率粉末としては、チタン酸バリウム（富士チタン社製、ＢＴ−２０６、ε＝１８０００）、カーボンブラックとしては、ケッチェン・ブラック社製のケッチェンブラックＥＣ（ＫＢ）、アセチレンブラック（ＡＢ）とし電気化学社製のデンカブラックを、またファーネスブラック（ＦＢ）としてはアサヒカーボン社製の旭＃５０を使用した。なお溶剤はトルエンを用いた。試料の作製は、前記硬化促進剤を除いた各材料をボールミルで２４時間混練して、粘度を１０００〜２０００ｃｐｓ程度に調整した。これに、前記硬化促進剤を加えてペーストとした。このペーストを、銅箔上にバーコーターを用いて薄膜状に形成した。ついで、１５０℃で３０分硬化させた後、前記薄膜上に、イオンスパッターによって電極を形成したものである。これらの試料について、誘電率（ε）、誘電正接（ｔａｎδ）並びにピール強度（ＪＰＣＡ規格のＢＭ０２−１９９１を援用）を測定した。このピール強度は、誘電率が８〜１５程度の用途では０．４０ｋＮ／ｍ以上が、誘電率が１５〜４０程度の用途のものには０．３０ｋＮ／ｍ以上が、誘電率が４０以上の用途の場合には０．１５ｋＮ／ｍ以上が好ましいものである。結果を、表１に記載した。
【００１９】
【表１】
2004277495.tif 000002
【００２０】
結果は表１から明らかなとおり、本発明の範囲のものは誘電率が８以上で誘電正接が１．０％以下、ピール強度が０．１５ｋＮ／ｍ以上と好ましいことがわかる。これに対して、本発明範囲を外れる比較例のものは、誘電率が小さいか誘電正接が大きくなり、またピール強度が用途に対して小さくなり、好ましくないことがわかる。より詳細に説明すると、結晶性樹脂に関しては、その添加量が１〜１００％（重量）のベース樹脂を用いることによって、実施例１〜４に記載されるように、誘電率が１６〜２４程度、誘電正接が０．２％以下でピール強度も０．３５ｋＮ／ｍ以上であることがわかる。またカーボンブラックに関しては、実施例１１〜１５に記載されるようにカーボンブラックを添加することによって、添加しない比較例２〜４と比較して誘電率が向上していることがわかる。中でもケッチェンブラックが、最も誘電率の向上効果が見られた。これに対して、比較例１および２に記載されるように結晶性樹脂を含まない場合は、誘電率が４．３や５．０と小さいものであった。また比較例３並びに４のものは、誘電率が８以上で誘電正接が１．０％未満であるが、高誘電率粉末を多量に添加する必要があるので機械的特性が悪化する。具体的には、ピール強度が比較例３では０．４０ｋＮ／ｍに、また比較例４も０．３０ｋＮ／ｍに達していない。さらに比較例５の場合は、誘電率、誘電正接が共に本発明の範囲ではあるが、高誘電率粉末の添加量が多いために機械的特性の低下が著しいと共に、薄膜としての機能を果たさなくなるので好ましくないものであった。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明はベース樹脂に高誘電率粉体を混練した高誘電率樹脂組成物であって、前記ベース樹脂１００重量部中に結晶性樹脂を、１〜１００％（重量）含む高誘電率樹脂組成物とすることによって、また前記ベース樹脂１００重量部中に、カーボンブラックを１〜１０重量部含む請求項１に記載の高誘電率樹脂組成物とすることによって、さらに前記高誘電率樹脂組成物は、前記ベース樹脂と高誘電率粉末の合計量を１００％（ｖｏｌ）としたときに、前記高誘電率粉末の含有量を１０〜７０％（ｖｏｌ）とする高誘電率樹脂組成物とすることによって、引張り強度、伸び特性、曲げ特性や脆化特性等の問題、さらには前記基板のドリル加工性、切削加工性の低下や寸法変化が大きい等の機械的特性の問題がなく、８以上の誘電率で誘電正接が１．０％以下のものとなる。また前記高誘電率樹脂組成物は、比較的簡単に薄膜とすることができるので、加工上からも好ましいものである。
【００２２】
そして、前記の高誘電率樹脂組成物を用いて電子部品を製造することによって、誘電率（ε）が８以上で誘電正接が１．０％以下であって、機械的強度としてピール強度が、誘電率が８〜１５程度の用途では０．４０ｋＮ／ｍ以上、誘電率が１５〜４０程度の用途のものには０．３０ｋＮ／ｍ以上、誘電率が４０以上の用途の場合には、０．１５ｋＮ／ｍ以上の高誘電率電子部品を、製造することが可能となる。このような高誘電率電子部品は、基板のドリル加工性、切削加工性の低下もなく、また寸法変化が大きい等の機械的特性もないものであり、しかもその製造も比較的簡単にできることになる。例えば、薄膜コンデンサ、低域通過型フィルタ、高周波回路基板等として、有用なものである。