(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導体；
前記第１導体に隣接した第１材料の第１層；
前記第１材料の第１層に隣接した第２材料の第１層；及び
前記第２材料の第１層に隣接した第２導体；
を含む、薄いラミネートの容量デバイスであって、
ここで、前記第１層の前記第１材料は、前記デバイスの積層温度より高い軟化点温度を有するものとし、そして、前記第２材料は前記積層温度より低い軟化点温度を有するものとする、前記デバイス。
【請求項２】
前記容量デバイスが少なくとも５０ｐＦ／ｃｍ２の容量密度と少なくとも２００ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力とを含む、請求項１に記載の薄いラミネートの容量デバイス。
【請求項３】
前記積層温度が１５０℃である、請求項１に記載の薄いラミネートの容量デバイス。
【請求項４】
前記積層温度が２００℃である、請求項１に記載の薄いラミネートの容量デバイス。
【請求項５】
第２材料の第１層と第２導体との間に第１材料の第２層を更に含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄いラミネートの容量デバイス。
【請求項６】
第２材料の第１層と第２導体との間に第２材料の第２層を更に含む、請求項５に記載の薄いラミネートの容量デバイス。
【請求項７】
第２導体が第２材料の第１層に前記積層温度で積層される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄いラミネートの容量デバイス。
【請求項８】
第１材料が、少なくとも１種の熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄いラミネートの容量デバイス。
【請求項９】
第１材料がポリマーを含み、そして、前記ポリマーが少なくとも１種のポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキシド、ポリビスマルイミド、エポキシ、ポリエステル、及びポリウレタンを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄いラミネートの容量デバイス。
【請求項１０】
第２材料がポリマーを含み、そして、前記ポリマーが少なくとも１種のエポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリビスマレミド、アルキド、ポリウレタン、及びビスマレミドトリアジンを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄いラミネートの容量デバイス。
【請求項１１】
前記第１導体が第１銅箔導体であり、前記第２導体が第２銅箔導体であり、前記第１材料が１５０℃より高い軟化点温度を有する第１ポリマーであり、そして前記第２材料が１５０℃より低い軟化点温度を有する第２ポリマーであり；
前記第１ポリマーの第１層が前記第１銅箔導体に結合し、前記第２ポリマーの第１層が前記第１ポリマーの第１層に結合し、そして前記第２銅箔が前記第２ポリマーの第１層に結合し；並びに
前記容量デバイスが少なくとも５０ｐＦ／ｃｍ２の容量密度と少なくとも２００ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力とを含む、請求項１に記載の薄いラミネートの容量デバイス。
【請求項１２】
第１ポリマーが、少なくとも１種のポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキシド、ポリビスマルイミド、エポキシ、ポリエステル、及びポリウレタンを含む、請求項１１に記載の容量デバイス。
【請求項１３】
第２ポリマーが、少なくとも１種のエポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリビスマレミド、アルキド、ポリウレタン、及びビスマレミドトリアジンを含む、請求項１１又は１２に記載の容量デバイス。
【請求項１４】
請求項１１又は１２に記載の容量デバイスを備えたプリント回路基板。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプリント回路基板を備えた電子デバイス。
【請求項１６】
以下の工程：
第１材料の第１層を第１導体に付与する工程；
第２材料の第１層を第１材料の第１層に付与する工程；及び
積層温度より低い温度で、第２材料の第１層に第２導体を積層する工程；
を含む、薄いラミネートの容量デバイスの製造方法であって、
ここで、前記第１材料は前記デバイスの積層温度より高い軟化点温度を有するものとし、そして、前記第２材料は前記積層温度より低い軟化点温度を有するものとする、前記方法。
【請求項１７】
前記薄いラミネートの容量デバイスが少なくとも５０ｐＦ／ｃｍ２の容量密度と少なくとも２００ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力とを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記積層温度が１５０℃である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
積層の前に、第２導体上に第１材料の第２層を付与する工程を更に含む、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
積層の前に、第２導体上にある第１材料の第２層上に、第２材料の第２層を付与する工程を更に含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
《発明の背景》
《技術分野》
本発明は、薄いラミネートの受動電気デバイス（thin laminate passive electrical device）、例えば、コンデンサ（capacitor）及び前記薄いラミネートの受動電気デバイスの製造方法に関する。更に詳細には、本発明は、製造工程による導体間の電気的短絡を最小限にする又はそれを防止する比較的剛性の誘電体を対向する導体の間に備えた薄いラミネートの受動電気デバイスに関する。
【０００２】
《関連技術の記載》
プリント回路基板（ＰＣＢ）産業では、基板上のリアルエステート（real estate）を低減し及び電子デバイスの性能及び機能性を改善するための薄い銅張りラミネートに対する要求が極めて高い。ＰＣＢにおいてコンデンサとして薄いラミネートを用いれば、ＰＣＢリアルエステートを低減してより小型のデバイスが得られるだけなく、最終製品の電気性能を向上させることもできる。例えば、電気性能の向上は、デバイスを減結合すること（decoupling）及び電気的雑音特性を低下させることを含んでいることができる。高い電圧抵抗（electrical voltage resistance）及び短絡抵抗（shorting resistance）を有し、更に他の望ましい電気的、機械的、及び熱的特性を有する極薄のラミネートのデバイスを製造することは、当該技術分野における課題である。本発明の観点は、改善された電気的、機械的、及び熱的特性を有する複合ポリマー層構造を有するＰＣＢで使用するための薄いラミネートを提供することにより、これらの要求を満たすことができる。
【０００３】
従来技術の欠点は、図１〜４を用いて説明することができる。図１は、従来技術による、受動電気デバイス、例えば、容量ラミネート（capacitive laminate）に見出される構成要素の分解組立図である。図１に示すように、典型的な受動デバイスは、絶縁材１６、例えば、ポリマー（例えば、エポキシポリマー）の薄層によって分離される、２つの導電性の箔（一般には銅）の基板１２及び１４を含んでいることができる。図２は、積層受動電気デバイス１８を生ずる圧力及び温度下での、絶縁材１６を備えた箔１２、１４の典型的な積層（lamination）の模式図である。
【０００４】
しかしながら、図３（図２に示される細部３を表す図である）に模式的に示されている積層された箔１２と１４との間の境界面及び絶縁材１６の精密な検査によって、前記の従来技術による積層及び積層工程について認識されている欠点が説明される。図３に示すように、導電性の箔１２、１４の表面上の固有の不均一又は凹凸若しくは尖端２０の存在のため、絶縁材１６が存在している場合であっても、ポイントＡにおいて特定される尖端同士の接触によって認められるように、箔１２、１４の間の望ましい分離が弱められることがある。箔１２と１４との間でこのように分離が損なわれ又は分離が存在しなくなることは、受動デバイス、例えば、コンデンサ、がその望ましい機能を提供できないことから示されるように、箔１２と１４との間の電気的短絡の原因となることがある。従って、当該技術分野において、箔１２、１４間の接触を最小限にするか又は除去する多くの試みがなされてきた。
【０００５】
従来技術において採られた一つの方向は、箔１２及び１４の表面に平滑性を付与して、潜在的な短絡を与えることがある尖端２０の数をできる限り最小限にするということである。例えば、３Ｍ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ社に譲渡された米国特許第６，２７４，２２４号に開示のラミネートは、３００ナノメートル（ｎｍ）以下まで導電性箔に表面仕上げを施す。この問題に対処する成功した試みとして、Ｍｉｔｓｕｉ Ｍｉｎｉｎｇ ＆ Ｓｍｅｌｔｉｎｇ社の発明者らは、短絡による障害の可能性を最小限にするか又は防止する中間膜を導入した。
【０００６】
従来技術の積層及び積層方法の別の欠点は、積層工程における異物又は破片の存在のために損傷を受けやすいことがあることである。典型的には、極めて清浄な環境下（例えば、「クリーンルーム」内）で実施される場合であっても、微小な汚染物質又は破片の存在が受動電気デバイスの性能を損なうことがある。このような欠点の一つの例を図４に示す。
【０００７】
図４は、従来技術による導電性箔２２、２４の間の境界面及び絶縁層２６の詳細図の略図である。積層の間、すなわち、この場合には矢印３０によって示すような、温度及び圧力下で、異物又は破片２８により模式的に示すように、異物２８の存在により箔２２、２４の一方又は両方の不均一な局在化した圧縮及び局在化した歪みを生ずることがある。典型的には、絶縁層２６は、局在化した圧力勾配の影響下で、積層が行なわれる高温（すなわち、少なくとも１５０℃の温度）によって粘性の低下を受けるので、絶縁層２６は、異物２８の存在によって惹起される不均一な圧力及び歪みによって、局在化した領域から流れ出る（flow away）ことがある。結果として、箔の局在化した歪みをほとんど阻止することができないか又は全く阻止することができなくなることがあり、このことは、図４のポイントＢにおいて特定された接触する尖端同士により示されるように、箔２２、２４の間の望ましい空間の望ましくない低減又は消失を招くことがある。再び、箔２２と２４との間の分離が損なわれ又は分離が存在しなくなることは、受動デバイスの不具合によって示されるように、箔２２と２４との間の電気的短絡の別の原因となることがある。以下の記載から明らかとなるように、本発明の観点は、従来技術の上記の欠点にも対処する。
【０００８】
《発明の観点の概要》
本発明の観点により、従来技術の欠点を克服する受動電気デバイス（例えば、コンデンサ）及び受動電気デバイスの製造方法を提供する。本発明の観点により、典型的な製造工程（例えば、積層工程）を特徴付ける熱及び圧力に曝露された際に局在化した圧力勾配の影響下で流動を起こしにくい絶縁材を提供しながら、箔同士の間の接触に対してバリアを与える絶縁材の層が導電性の箔の間に導入されている、受動電気デバイス及び受動電気デバイスの製造方法を提供する。
【０００９】
本発明の観点は、プリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付け又は埋め込むことができる受動電気デバイス（例えば、コンデンサ）に用いることができるラミネート構造物を提供する。本発明の観点は、誘電体層の両側に取り付けられる２つの銅箔を含む少なくとも３層の構造を有するラミネート及びその製造方法を含む。以下で更に十分に説明するように、前記ラミネートを製造する一つの方法は、誘電体として機能するポリマー材の両側に銅箔を接合すること（joining）によるものである。ラミネートの特性（すなわち、電気的、機械的、及び熱的特性）は、概して、積層工程、ポリマー又はポリマー層の特性、及び銅箔に依存していることができる。本発明の観点は、プリント回路基板に用いるために短絡及び／又は低い電圧抵抗を有することを最小限にするか又は防止する受動電気デバイスラミネートを製造する課題に対処する。本発明の観点は、１種又は２種以上の独自の複合ポリマー層構造物を用いて、他の改善された特性の中でもとりわけ望ましい特性及び電気的性能（例えば、短絡に対する抵抗及び高い電圧抵抗）を提供する。
【００１０】
本発明の或る観点は、
第１導体；
第１導体に隣接した第１材料の第１層；
前記第１材料の第１層に隣接した第２材料の第１層；及び
前記第２材料の第１層に隣接した第２導体；
を備えた受動電気デバイスであって、ここで、前記第１材料は第１温度より高い軟化点温度を有するものとし、そして、前記第２材料は前記第１温度より低い軟化点温度を有するものとする、前記デバイスである。或る観点において、受動電気デバイスは、薄いラミネートの電気デバイスを含む。別の観点において、第１温度は、例えば、以下に記載のように製造工程の温度に依存して、１５０℃、又は１７５℃、又は２００℃であるか、あるいは、３００℃でさえあることができる。例えば、第１温度は積層温度(lamination temperature)、すなわち、積層が実施される温度であることができる。第１材料及び第２材料は、モノマー、オリゴマー、若しくはポリマー、又はそれらの混合物、例えば、熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーであることができる。
【００１１】
本発明の別の観点は、
第１材料の第１層を第１導体に付与する工程；
第２材料の第１層を第１材料の第１層に付与する工程；及び
前記第１温度より低い温度で第２材料の第１層に第２導体を積層する工程；
を含む、受動電気デバイスの製造方法であって、ここで、前記第１材料は第１温度より高い軟化点温度を有するものとし、そして、前記第２材料は第１温度より低い軟化点温度を有するものとする、前記方法である。再び、或る観点において、第１温度は１５０℃又はそれより高い温度であることができる。
【００１２】
本発明の更なる観点は、
第１銅箔導体；
１５０℃より高い軟化点温度を有し、第１銅箔導体に結合した第１ポリマーの第１層；
１５０℃より低い軟化点温度を有し、前記第１ポリマーの第１層に結合した第２ポリマーの第１層；及び
第２材料の第１層に結合した第２銅箔導体；
を含む薄いラミネートの容量デバイス（capacitive device）であって、
ここで、前記デバイスが容量密度（capacitance density）少なくとも約５０ｐＦ／ｃｍ２及び絶縁耐力少なくとも約２００ｋＶ／ｍｍを含むものとする、前記デバイスである。或る観点において、第１ポリマーはポリアミドであることができる。別の観点において、第２ポリマーはエポキシであることができる。
【００１３】
本発明の更に別の観点は、上記の受動電気デバイス１種以上を備えたプリント回路基板又は電気デバイスである。
【００１４】
本発明のこれらの観点及び本発明の別の観点の詳細は、以下の図面及び特許請求の範囲の記載を確認することによって更に容易に明白となるであろう。
【００１５】
《図面の簡単な記載》
本発明と考えられる主題を、詳細に指摘し、そして、明細書の終わりの特許請求の範囲内に明確に記載する。本発明の前記の及び他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面と共に本発明の観点の以下の詳細な記載から容易に理解されるであろう。
【００１６】
図１は、従来技術による受動電気デバイスに見出される構成要素の分解組立図である。
【００１７】
図２は、従来技術による圧力及び温度下での箔と絶縁材との典型的な積層の模式図である。
【００１８】
図３は、図２に示した細部３により特定されるような、図２に示したラミネートの一部の詳細図である。
【００１９】
図４は、従来技術による積層の間に異物が存在する場合の、導電性の箔と絶縁層との間の境界面の詳細図の模式図である。
【００２０】
図５は、本発明の或る観点による受動電気デバイスの構成要素の分解組立図である。
【００２１】
図６、図７、図８、及び図９は、本発明の或る観点による受動電気デバイスの製造工程における段階の模式図である。
【００２２】
図１０は、図９に示した細部１０により特定されるような、図９に示したラミネートの一部の詳細図である。
【００２３】
図１１は、本発明の或る観点による受動電気デバイスの製造工程の模式的なダイヤグラム図である。
【００２４】
図１２は、本発明の或る観点による受動電気デバイスの別の製造工程の模式的なダイヤグラム図である。
【００２５】
図１３は、本発明の或る観点による受動電気デバイスの別の製造工程の模式的なダイヤグラム図である。
【００２６】
図１４は、本発明の或る観点によるラミネート構造物の横断面の顕微鏡写真である。
【００２７】
図１５は、従来技術によるラミネート構造物の横断面の顕微鏡写真である。
【００２８】
図１６は、図１４に示したラミネート構造物の細部のＳＥＭ写真である。
【００２９】
図１７は、図１５に示したラミネート構造物の細部のＳＥＭ写真である。
【００３０】
《発明の観点の詳細な記載》
本発明の観点の詳細及び範囲は、添付の図面及び図面についての以下の詳細な記載を確認すれば、最もよく理解することができる。図５は、本発明の或る観点による受動電気デバイスの構成要素の分解組立図である。図５に示すように、本発明の或る観点は、絶縁材又は誘電体の第１層３６と絶縁材又は誘電体の第２層３８とによって分離される、２つの導電性基板、箔、又は簡単には導体、典型的には、銅箔３２及び３４を含む。導電性基板、箔、又は導体３２、３４は、任意の導電性材料を含んでいることができるが、典型的には、導電性の金属、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、黄銅、鋼、ステンレス鋼、金、銀、チタン、又はそれらの組み合わせ、あるいは任意の他の導電性の金属から製造することができる。本発明の観点によれば、基板、箔、又は導体３２、３４は、約３ミクロン（μｍ）〜約２００μｍの範囲の厚さ、例えば、約３μｍ〜約７０μｍの厚さを有し、そして表面粗さ（Ｒｚ）約０．５μｍ〜約５μｍを有していることがある。
【００３１】
或る観点において、導体３２及び３４は銅箔、例えば、圧延箔又は電着箔である。銅箔導体３２及び３４は、当該技術分野で周知のように、溶液から、例えば、前記溶液中に浸漬された回転金属ドラム上に、銅を電着（electrodeposit）させることによって製造することができる。典型的には、ドラムのすぐ隣の箔の側（すなわち、「ドラム側」）は滑らかで光沢のある側であり、一方、他の側（「マット側」）は比較的粗く光沢のない表面を有する。
【００３２】
或る観点において、導体３２及び３４の表面を変性して、例えば、表面上に又は表面内に金属又は金属合金のマイクロノジュール(micro-nodules）を堆積させるマイクロエッチング又は電解処理によって、隣接する層への接着性を高めることができる。これらのノジュールは、好ましくは、参考までにその開示内容を本明細書中に引用する米国特許第５，６７９，２３０号に開示されるような、隣接するポリマーへの接着性を高める銅又は銅合金であることができる。導体３２及び／又は３４の表面は、アミノシラン又はエポキシシランカップリング剤を用いて、又は同様のカップリング剤を用いて処理されていても又は処理されていなくてもよい。
【００３３】
本発明の観点によれば、絶縁材の第１層３６は、少なくとも導体３４に結合することができ且つ高温変形耐性、すなわち、変形、移動、又は流動に対する耐性を有する絶縁材を含む。例えば、第１層３６は、典型的には製造の間、例えば、積層工程の間に受ける温度及び圧力、例えば、少なくとも１５０℃及び少なくとも３．５キログラム／平方センチメートル（ｋｇ／ｃｍ２）（すなわち、約５０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ））下で、剛性及び寸法安定性を有する材料であることができる。例えば、第１層３６は、製造の間、例えば、積層の間に受ける温度、例えば、少なくとも約１５０℃の軟化点温度より高い「軟化点」を有する材料であることができる。当該技術分野において公知であるように、材料の「軟化点」は、材料（例えば、ポリマー）が概して軟化し始める摂氏温度である。或る観点によれば、層３６の材料の軟化点は、処理前（例えば、積層の間の加熱前）に、処理に伴って変化することができる軟化点を含むことができる。別の観点において、層３６の材料の軟化点は、処理前（例えば、積層の間の加熱前）に、処理後と実質的に同一であることができる軟化点を含むことができる。ポリマーの軟化点温度を決定するためのいくつかの工業標準規格が存在し、ＡＳＴＭ Ｄ １５２５又はＩＳＯ ３０６に記載のように決定されるビカー軟化点あるいはＡＳＴＭ Ｄ ６４８（加圧力１．８２メガパスカル（ＭＰａ）において加熱撓み温度（ＨＤＴ）を確立する）によって規定された加熱撓み温度（ＨＤＴ）がそこに含まれる。本発明の或る観点において、層３６の材料は少なくとも１５０℃の軟化点を有していることができるが、例えば、層３６が製造の間（例えば、積層の間）に曝露される温度に応じて、少なくとも１７５℃、又は少なくとも２００℃であることもできるか、あるいは少なくとも３００℃でさえあることもできる。例えば、積層温度は、約２１０℃、２２０℃、２３０℃、又は２５０℃であることができる。第１層３６の厚さは、少なくとも部分的に硬化される場合、約１．５μｍ〜約２５μｍの範囲であることができる。
【００３４】
「軟化点温度」を「ガラス転移温度」と混同すべきではない。当該技術分野において公知であるように、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、非晶質固体、例えば、ポリマーが冷却時に脆くなる温度である。軟化点温度Ｔｓは、一般に、Ｔｇより高くそしてポリマーの融点温度（Ｔｍ）より低く、或る範囲の温度を包含することができる。当該技術分野において公知であるように、ポリマーの温度が高まるにつれて、Ｔｇにおいて分子振動が始まるが、ポリマーは一般に軟化又は流動しない。しかしながら、Ｔｓにおいて、ポリマー分子は分離し始め、ポリマーの軟化及び流動が可能となる。
【００３５】
本発明の観点によれば、第１層３６は、耐熱性（high-temperature-resistant）の熱可塑性ポリマー、耐熱性の熱硬化性ポリマー、又は耐熱性の熱可塑性ポリマーと耐熱性の熱硬化性ポリマーとの組み合わせであることができる。すなわち、層３６は、典型的には積層工程の間に受ける圧力及び熱の下で優れた変形耐性を有するポリマー１種以上であることができる。例えば、本発明の観点によれば、第１層３６は、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキシド、ポリビスマルイミド（polybismalimides）、エポキシ、ポリエステル、ポリウレタン、それらの混合物、又はそれらの等価物を含む熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーのクラスから選択することができる。
【００３６】
図５の第２層３８は、少なくとも第１層３６に何らかの方法で結合することができるが、導体３２、３４にも結合することができる材料であることができる。或る観点において、第２層３８は、第２材料（例えば、ポリマー、例えば、第１層３６のポリマーとは異なるポリマー）の第１層を含んでいることができる。本発明の観点によれば、そして本明細書中で用いられるように、「結合することができる」という表現は、例えば、積層温度及び圧力で、隣接する材料と何らかの方法で反応又は架橋することにより、材料（例えば、第２層３８）と、それに隣接する単数又は複数の層（例えば、第１層３６及び導体３４）との間に、結合（例えば、機械的結合、化学的結合、又はそれらの組み合わせ）が設けられることを意味する。以下で論ずるように、層３８は、層３６の材料と実質的に同じ第２材料に結合することもできる。層３８の厚さは、少なくとも部分的に硬化される場合、約０．５μｍ〜約２５μｍの範囲であることができる。本発明の観点によれば、層３８は、少なくとも第１層３６及び導体３４と結合することができる、熱硬化性ポリマー１種以上であるかあるいは熱可塑性ポリマー１種以上と熱硬化性ポリマー１種以上との混合物であることができる。例えば、第２層３８の材料は、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリビスマレミド（polybismalemides）、アルキド、ポリウレタン、ビスマレミドトリアジン（bismalemide triazine）、及びそれらの混合物を含むポリマーの群から選択することができる。
【００３７】
本発明の或る観点において、層３８の材料は積層温度及び圧力下で変形することができる。例えば、本発明の或る観点によれば、第１層３６の材料と異なる、層３８の材料は、高温変形耐性を有していない材料を含んでいることができる。例えば、層３８の材料は、概して、製造の間、例えば、積層の間に受ける温度及び圧力、例えば、少なくとも１５０℃及び少なくとも３．５ｋｇ／ｃｍ２（すなわち、約５０ｐｓｉ）下で変形又は流動に対して耐性でなくともよい。或る観点において、第２層３８の材料は、上記の工業標準規格により規定したときに、第１層３６の材料の軟化点より低い軟化点を有していることができる。例えば、第２層３８の材料の軟化点は、第１層３６の材料の軟化点温度より少なくとも５％、若しくは少なくとも１０％低いことができるか、又は第１層３６の材料の軟化点温度より少なくとも２０％低くあることさえできる。例えば、第２層３８の材料は、上記の工業標準規格により規定したときに、約１５０℃より低い、若しくは約１２０℃より低いか、又は約１００℃より低くさえある「軟化点」を有する材料であることができる。
【００３８】
第１層３６及び第２層３８は、添加剤又は充填剤、すなわち、層３６及び／又は３８の電気的及び／又は機械的特性あるいは受動電気デバイスの電気的及び／又は機械的特性を何らかの方法で高める材料を含んでいても含んでいなくともよい。充填材は、有機若しくは無機の充填材、又はそれらの混合物を含むことができる。充填材は、絶縁粒子、半導体粒子、強誘電体粒子、又はそれらの混合物を含むことができる。充填材粒子は、二酸化ケイ素、窒化ホウ素、二酸化チタン、炭化ケイ素、マイカ、有機充填材、及び／又はセラミック材料、又はそれらの混合物を含むことができる。セラミック材料は、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム鉛、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウムネオジム、三酸化アルミニウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウムジルコニウム（strontium zirconium titanate）、チタン酸バリウムカルシウム、チタン酸カルシウムジルコニウム（calcium zirconium titanate）、及びそれらの混合物を含むことができる。粒子は、一般には、層３６及び／又は３８の材料と均質に混合することができ、例えば、層３６及び／又は３８のポリマーマトリックスと均質に混合することができる。充填材粒子は、複合層の電気的及び機械的特性を更に高めるために、１０ミクロン（μｍ）未満の平均粒度を有していることができ、又は３μｍ未満の平均粒度をさえ有していることができる。粒子は、球形、棒状、繊維状、微片（fleck）状、及び／又はひげ（whisker）状、又はそれらの組み合わせで提供することができる。本発明の或る観点において、層３６及び／又は層３８は、層の約１容量％〜８０容量％、例えば、約５容量％〜約５０容量％で存在する充填材、例えば、粒子を含んでいることができる。
【００３９】
図６、図７、図８、及び図９は、本発明の或る観点による受動電気デバイスの製造工程における各段階の模式図である。図６に示すように、本発明の観点によれば、第１層３６を導体３２に付与して、被覆導体３３、例えば、被覆された銅箔導体又は樹脂被覆された銅箔を提供することができる。何れかの慣用手段、例えば、塗布、積層、電着によって導体３２に第１層３６を付与することができるが、本発明の或る観点によれば、他の手段の中でもとりわけ、塗布によって導体３２に第１層３６を付与することができる。例えば、溶液、すなわち、ポリマー、オリゴマー、及び／又はモノマーと溶媒との液体混合物を導体３２上に塗布することにより導体３２に第１層３６を付与することができる。ポリマー、オリゴマー、及び／又はモノマーは、上記のポリマー、オリゴマー、及び／又はモノマーの１種以上であることができる。溶媒は、ジメチルアセトアミド、ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン、トルエン又はそれらの混合物を含む、何れかの慣用の溶媒であることができる。塗布は、本発明の一つの製造方法の観点として示すものであるが、本発明の観点は、塗布ではない方法によって、例えば、導体３２の表面への電着によって、ポリマー層又はフィルムの付与によって、又はポリマーの押出によって提供することができることを理解されたい。
【００４０】
塗布は、連続的に、例えば、誘電体の連続層を付与することによる導体箔の連続的塗布によって、実施することができる。計量装置、例えば、層３６の厚さを制御するためにドクターブレード、スロットダイ、リバースロール、グラビアロール、リップダイ、コンマダイ（comma die）、又は他の慣用手段を用いて、導体３２上に層３６を塗布することができる。或る観点において、ポリマー溶液が熱可塑性ポリマーを含んでいる場合には、層３６を実質的に完全に乾燥させることができる。
【００４１】
本発明の観点によれば、導体３２に第１層３６を、例えば、塗布によって付与した後、被覆導体３３を加熱して少なくとも溶媒の一部を蒸発させ及び層３６の材料を少なくとも部分的に硬化又は乾燥させて、導体３２と少なくとも部分的に硬化した層３６、又は、塗料溶液が熱可塑性ポリマーを含んでいる場合には乾燥した層３６、例えば、実質的に完全に乾燥した熱可塑性ポリマー層３６との積層構造物３５を形成することができる。或る観点において、溶媒の沸点を超える温度のオーブンに、未硬化又は未乾燥の被覆導体３３を通して、その結果、層３６から実質的に全ての溶媒を効果的に除去しそして層３６の材料を少なくとも部分的に硬化させることができる。或る観点において、加熱の間に、層３６の材料を実質的に完全に硬化させることができる。
【００４２】
図７に示すように、層３６の材料を少なくとも部分的に硬化させた後、積層構造物３５の第１層３６に第２層３８を付与する。本発明の観点によると、前記の工程と同様であることができる工程において、積層構造物３５の第１層３６に第２層３８を塗布により付与して、二重の絶縁層で被覆された導体３７、例えば、二重被覆された銅箔導体を提供することができる。再び、本発明の或る観点によると、任意の慣用手段によって第１層３６に第２層３８を付与することができるが、塗布、例えば、溶媒中のポリマー、オリゴマー、及び／又はモノマーの液体混合物を第１層３６上に塗布することによって第１層３６に第２層３８を付与することができる。ポリマー、オリゴマー、及び／又はモノマーは、上記のポリマー、オリゴマー、及び／又はモノマーの１種以上であることができる。溶媒は、上記の溶媒の１種以上を含む、任意の慣用の溶媒であることができる。
【００４３】
本発明の観点によれば、例えば、塗布によって、第１層３６に第２層３８を付与した後、二重被覆された導体３７を加熱して溶媒の少なくとも一部を蒸発させ及び層３８の材料を部分的に硬化させて導体３２と、部分的に硬化した層３６と、及び部分的に硬化した層３８との積層構造物３７を形成することができる。或る観点において、層３８から実質的に全ての溶媒を効果的に除去し及び層３８の材料を部分的に硬化させるように、溶媒の沸点を超える温度のオーブンに、未硬化の二重被覆導体３７を通すことができる。誘電体層３６及び３８の得られた全体の厚さは、少なくとも部分的に硬化された場合に、約３．５μｍ〜約１００μｍであることができる。
【００４４】
図８に示すように、層３８の材料を少なくとも部分的に硬化させた後、二重被覆されたラミネート３７に第２導体３４を付与して図９に示す積層された受動電気デバイス４０を製造することができる。慣用手段によって、例えば、積層によって、二重被覆ラミネート３７に第２導体３４、例えば、銅箔を付与することができる。本発明の観点によれば、積層は、圧力及び温度下に実施することができる。例えば、積層は、約１４０℃〜約３１０℃、例えば、約１６０℃〜２００℃の温度で圧力下に実施することができる。積層圧力は、約３．５キログラム／平方センチメートル（ｋｇ／ｃｍ２）（すなわち、約５０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ））〜約４２．３ｋｇ／ｃｍ２（すなわち、約６００ｐｓｉ）であることができ、そして一般には、約１０ｋｇ／ｃｍ２（すなわち、約１４２ｐｓｉ）〜約２５ｋｇ／ｃｍ２（すなわち、約３５５ｐｓｉ）であることができる。積層工程の時間は、約３０分間〜約１８０分間、例えば、約５０分間〜約９０分間の間で変化することができる。積層工程は、真空下で又は真空を用いないで実施することができる。例えば、真空下で実施する場合には、水銀（Ｈｇ）絶対圧力少なくとも７０センチメートル（すなわち、約２８インチ）の真空圧力を用いることができる。
【００４５】
本発明の或る観点によれば、図８及び図９に示した積層工程は、層３６の材料の軟化点温度より低い温度で実施することができる。例えば、層３６中の材料の移動又は流動を最小限にするか又は防止するような温度でラミネート３７上への導体３４の積層を実施することができ、それによって、導体３２と３４との間の望ましい分離を維持し、そして図３及び図４に概略的に示すような導体３２と３４とを横切る短絡を最小限にするか又は防止することができる。
【００４６】
図１０は、図９に示す細部１０により特定されるような、図９に示すラミネート受動電気デバイスの一部分の詳細図である。図１０に示されるように、本発明の観点によると、製造の間（例えば、積層の間）に受ける処理温度より高い軟化点温度を有する材料の層３６を設けることは、層３６中の材料の移動を防止し、それによって導体３２と３４との間の接触を最小限にするか又は除去する。図１０に示すように、本発明の観点によれば、より信頼することができる受動電気デバイス（例えば、コンデンサ）を提供することができる。比較的剛性の層３６が存在しない従来技術とは対照的に、製造の間で（例えば、積層圧力及び温度下で）、望ましくない破片が積層の間に存在している場合（図４に示すような場合）でさえも、導体３２と３４との間に電気的短絡が発生することはないと考えられる。本発明の観点は、電気的短絡の発生を最小限にするか又は除去する。
【００４７】
図１１は、本発明の或る観点による受動電気デバイス４０の製造工程５０の模式的なダイヤグラム図である。工程５０は、上記の図５〜図９に示される工程と同様である。図１１に示されるように、上記のように温度及び圧力下で、導体３２と、第１層３６と、第２層３８とを備えた二重被覆構造物３７を、導体３４と積層して積層受動電気デバイス４０を製造することができる。本発明の観点は、導体の間（例えば、箔導体３２と３４との間）に位置する２つの誘電体層（例えば、明確に区別することができる誘電体層３６及び３８）を具備した受動電気デバイス４０及び工程５０を含む。
【００４８】
図１２は、本発明の或る観点による受動電気デバイス７０の別の製造工程６０の模式的なダイヤグラム図である。図１２に示すように、工程６０は、導体３２と、第１層３６ａ（上記第１層３６と同様又は同一であることができる）と、上記のように温度及び圧力下に積層することができる第２層３８とを備えた二重被覆ラミネート構造物３７を、導体３４と層３６ｂ（上記第１層３６と同様又は同一であることができる）とを備えた単層被覆ラミネート構造物３９と積層して、積層受動電気デバイス７０を製造する。本発明の観点は、導体の間（例えば、箔導体３２と３４との間）に位置する３つの誘電体層（例えば、明確に区別することができる誘電体層３６ａ、３８、及び３６ｂ）を備えた受動電気デバイス７０及び工程６０を含む。
【００４９】
図１３は、本発明の或る観点による受動電気デバイス９０の別の製造工程８０の模式的なダイヤグラム図である。図１３に示すように、工程８０は、２つの二重被覆ラミネート構造物３７ａ及び３７ｂ（上記ラミネート構造物３７と同様又は同一であることができる）を含む。構造物３７ａは、導体３２と、第１層３６ａ（上記第１層３６と同様又は同一であることができる）と、第２層３８ａ（上記第２層３８と同様又は同一であることができる）とを含む。構造物３７ｂは、導体３４と、第１層３６ｂ（上記第１層３６と同様又は同一であることができる）と、第２層３８ｂ（上記第２層３８と同様又は同一であることができる）を含む。この観点によると、第２層３８ａと３８ｂとの間を接触させて、ラミネート構造物３７ａ及び３７ｂを上記のような温度及び圧力下で積層して、積層受動電気デバイス９０を製造することができる。本発明の観点は、導体の間（例えば、箔導体３２と３４との間）に位置する４つの誘電体層（例えば、４つの明確に区別することができる誘電体層３６ａ、３８ａ、３８ｂ、及び３６ｂ）を備えた受動電気デバイス９０及び工程８０を含む。
【００５０】
《実施例》
以下の記載は、本発明の観点による受動電気デバイスの或る典型的な製造方法及び本発明の或る観点による典型的な受動電気デバイスを示す。
【００５１】
厚さ３５ミクロン及び幅６０ｃｍを有する電着銅箔のロールを塗布機、例えば、ダイ塗布機の巻出ローラ（unwinding roller）上に取付ける。箔をテンションローラ（tensioning rollers）に通し、アイドラーローラに通してオーブン内に入れて、そして次に、巻返しローラ（rewind rollers）上に通す。約０．７ｋｇ／センチメートルまで箔に張力をかける。３区分オーブン乾燥機（3-zone oven drier）中の空気の温度を、一般には、８０℃、１２０℃、及び１６０℃にそれぞれ保持し、そしてそれらの温度を安定化させる。
【００５２】
駆動モータを巻返しローラにかみ合わせ、そして箔の線速度（line speed）を２メートル／分間に設定する。箔上に塗布するため、高い加熱撓み温度（heat distortion temperature）又は軟化点約２６０℃（ＴＭＡにより測定）を有するポリアミドイミド（ＰＡＩ）ポリマーのジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）溶媒中の溶液を調製する。塗布ダイと箔との間隙を調整して、望ましい厚さの乾燥した（すなわち、実質的に完全に硬化した）ポリマー層を生成する。塗布ダイにおいてポリマー溶液供給ポンプ圧力及び溶液の流れを維持して一定のフィルム厚さを作る。溶媒を蒸発除去しそして樹脂を乾燥させ、例えば、実質的に完全に乾燥させて、箔(例えば、導体３２)上に厚さ１０μｍの硬質樹脂層(例えば、第１層３６)を形成する。誘電体被覆箔、すなわち、樹脂被覆箔、例えば、樹脂被覆箔３５のロールを形成する。誘電体被覆箔の試料を取って塗り厚を測定する。被覆箔全体の厚さから箔の厚さを引き算することによって塗り厚を測定する。
【００５３】
次いで、誘電体の第１層（例えば、第１層３６）の上に、誘電体の第２層（例えば、第２層３８）を用いて、前記の樹脂被覆箔のロールを被覆する。積層条件下で接着／結合特性を有するエポキシ熱硬化性ポリマー及びメチルエチルケトン（ＭＥＫ）の第２溶液を作成する。上記と同様の方法により樹脂被覆箔３７の樹脂側、すなわち、第１層３６の上に第２溶液を付与して望ましい厚さのポリマーを得る。第２層を部分的に硬化させ（すなわち、「ｂ段階」のラミネートを与え）、続いて、第２導体３４（図１１に示す）、第１ポリマー層３６ｂ（図１２に示す）、又は別の第２ポリマー層３８ｂ（図１３に示す）を含む他の基板と前記第２層とを結合することができるようにする。温度及び塗布条件は、部分的に硬化した第２ポリマー層の厚さが約２．５μｍとなるように調整する。
【００５４】
本発明の或る観点において、この被覆箔の２つの片を、各基板の第２ポリマー層（３８ａ、３８ｂ）が向かい合うように積層することにより、容量デバイスを形成することができ、ここで、各ラミネート片は、銅箔／第１ポリマー層／第２ポリマー層の構成（例えば、図１３に示したラミネート３７ａ及び３７ｂによって示される）を有する。この積層工程は、銅箔／第１ポリマーの層／第２ポリマーの層／第２ポリマーの層／第１ポリマーの層／銅箔を含む多層構造物（例えば、図１３においてラミネート９０により示される）を形成する。積層工程は、１９０℃（３７４°Ｆ）及び２２．５ｋｇ／ｃｍ２（３２０ｐｓｉ）で９０分間の滞留時間にわたり及び７４ｃｍ（２９インチ）Ｈｇの真空下で油圧プレスにより実施する。
【００５５】
形成されたコンデンサ・ラミネートを或る大きさに切断、しそして銅の層に所望のパターンを与えるように処理する。得られたコンデンサを視覚によって検査し、そして５００ボルト（Ｖ）で電気的に検査しそして短絡がないことを確認する。得られたコンデンサは、容量密度少なくとも約５０ピコファラド／平方センチメートル（ｐＦ／ｃｍ２）、例えば、少なくとも約１３０ｐＦ／ｃｍ２、及び絶縁耐力少なくとも約２００キロボルト／ミリメートル（ｋＶ／ｍｍ）を有する。
【００５６】
図１４は、本発明の或る観点による、例えば、図１３に示す工程において説明したような、ラミネート構造物１００の横断面の顕微鏡写真である。図１５は、従来技術によるラミネート構造物１１０の横断面の顕微鏡写真である。構造物１００及び１１０はいずれも、圧力３２０ｐｓｉ、温度１９０℃、積層滞留時間９０分間、及び２９インチＨｇの真空下での積層工程により形成した。図１４に示すように、ラミネート構造物１００は、２つの銅導体１０２と、誘電体とを含み、ここで、前記誘電体は、高軟化点温度２６０℃を有する第１材料１０４であるＰＡＩの２つの層と、積層前に１５０℃より低い低軟化点温度を有する第２材料１０６であるエポキシ樹脂の２つの層とを含む。図１５に示すように、ラミネート構造物１１０は、２つの銅導体１１２と、誘電体とを含み、ここで、前記誘電体は、積層前に１５０℃より低い低軟化点温度を有する材料１１４であるエポキシ樹脂の単層を含む。
【００５７】
図１４と図１５との比較は、得られる誘電体１１４が本発明の観点と比べて従来技術による処理の間に如何に薄くなることがあるかを説明している。図１５に関して、材料１１４が積層温度１９０度より低い軟化点を有するので、材料１１４は積層温度及び圧力の間に軟性及び流動性となり、そのことにより材料１１４は薄くなり、そしてその結果、導体１１２に対するバリアが著しく薄くなって接触及び短絡が生ずる。本発明者らは、従来技術のこの欠点は材料１１４の厚さを増すことによっては改善できないことを見出した。図１５に示した結果的に薄くなることは、実質的に全ての低軟化点の材料の、より高温における積層の間での挙動を特徴付けている。対照的に、図１４に示すように、低軟化点材料１０６は同様に処理の間に薄くなる傾向があるが、高軟化点材料１０４は処理の間で明らかに薄くなることはなく、そのことにより導体１０２の間に接触及び短絡に対するより厚いバリアが設けられる。図１４及び図１５の精密な検査は、本発明の観点による構造物１００の導体１０２にはほとんど又は全く短絡の可能性がない一方で、構造物１１０の導体１１２は誘導体１１４を横切る短絡が繰り返される証拠を示している。
【００５８】
図１６は、図１４に示されるラミネート構造物１００の細部１２０のＳＥＭ写真である。図１７は、図１５に示されるラミネート構造物１１０の細部１３０のＳＥＭ写真である。図１６に示すように、ラミネート構造物１２０は、２つの銅導体１０２及び２つのポリマー層１０４、及び２つのポリマー層１０６を含む。図１６に明確に示されるように、本発明の或る観点によると、電気的短絡を引き起こすことがある導体１０２の間の接触はない。図１７に示すように、ラミネート構造物１３０は、２つの銅導体１１２、及び誘電体ポリマー層１１４を含んでいる。従来技術に係る図１７の精密検査は、誘電体１１４を横切る短絡が繰り返される証拠を構造物１１０の導体１１２が示していることを指摘する。
【００５９】
本発明の観点が、改善された電気性能を与える、具体的には、電気負荷下で短絡の可能性が低減された、改善された受動電気デバイス及び受動電気デバイスの改善された製造方法を提供することは、上記から当業者に明らかであろう。本発明の改善された受動電気デバイスは、薄い層状の電気デバイスが一般に見出されるあらゆる電気的用途に、例えば、個別的な装置又はプリント回路基板に埋め込まれた１つ以上の装置として用いることができる。本発明の観点は、電気回路、プリント回路基板、又は電気デバイス、例えば、マイクロエレクトロニクスデバイス、例えば、チップパッケージ、携帯電話、携帯情報末端（ＰＤＡ）、コンピュータ・ネットワーク・サーバー、他の電気デバイス等と結合させ又はそれらの中に埋め込むことができる。或る観点において、受動電気デバイスは剛性又は可撓性であることができる。当業者に理解されるように、本明細書に記載した種々の観点の特徴、特性、及び／又は利点は、種々の態様に適用し及び／又は広げる（例えば、それらのあらゆる部分に適用し及び／又は広げる）ことができる。
【００６０】
本明細書中に本発明のいくつかの観点を詳細に表現及び記載してきたが、本発明の精神から逸脱することなく種々の変更、付加、置換等を行なうことができることは関連した技術分野の当業者には明らかであろうから、これらは特許請求の範囲に記載された発明の範囲内にあると考えられる。
【図１】
0005303656.tif 000002
【図２】
0005303656.tif 000003
【図３】
0005303656.tif 000004
【図４】
0005303656.tif 000005
【図５】
0005303656.tif 000006
【図６】
0005303656.tif 000007
【図７】
0005303656.tif 000008
【図８】
0005303656.tif 000009
【図９】
0005303656.tif 000010
【図１０】
0005303656.tif 000011
【図１１】
0005303656.tif 000012
【図１２】
0005303656.tif 000013
【図１３】
0005303656.tif 000014
【図１４】
0005303656.tif 000015
【図１５】
0005303656.tif 000016
【図１６】
0005303656.tif 000017
【図１７】
0005303656.tif 000018