(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）２つの対向する主面を有する第１の自立基材と、
（ｂ）２つの対向する主面を有する第２の自立基材と、
（ｃ）ポリマーを含み、前記第１および第２の基材の間で約０．５乃至約１０μｍの範囲の厚さを有する電気絶縁性層または導電性層と、
を含む受動電気物品であって、
前記層と接触する前記第１の基材の主面、および前記層と接触する第２の基材の主面のＲＭＳ平均表面粗さが約１０乃至約３００ｎｍの範囲であり、ＲＭＳ平均を測定するために使用される基材面から上方または下方の距離であるｚのすべてが電気絶縁性層または導電性層の厚さの半分を超えることはなく、
前記受動電気物品の前記第１および第２の基材を剥離角９０°で分離するために必要な力が約３ポンド／インチ（約０．５ｋＮ／ｍ）を超えることを特徴とする受動電気物品。
【請求項２】
（１）２つの対向する主面を有し、破片または化学吸着または吸着した材料が実質的に存在しない第１の金属基材と、２つの対向する主面を有し、破片または化学吸着または吸着した材料が実質的に存在しない第２の金属基材と、を提供する工程と、
（２）樹脂を含む混合物を提供する工程と、
（３）前記第１の基材の第１の主面上に前記混合物をコーティングし、前記第２の基材の前記第１の主面を前記第１の基材の前記コーティングされた第１の主面に積層し、硬化または乾燥後に前記混合物によって約０．５乃至約１０μｍの範囲の厚さの電気絶縁性層または導電性層を形成する工程と、
（４）前記混合物を硬化または乾燥させる工程と、
を含む受動電気物品の製造方法であって、
前記第１および第２の基材は、工程（２）の前に焼きなましが行われるか、あるいは工程（４）の結果として焼きなまされ、
前記第１の基材の前記第１の主面、および前記第２の基材の前記第１の主面のＲＭＳ平均表面粗さが約１０乃至約３００ｎｍの範囲であり、ＲＭＳ平均を測定するために使用される基材面から上方または下方の距離であるｚのすべてが前記電気絶縁性層または導電性層の厚さの半分を超えることはなく、
前記受動電気物品の前記第１および第２の基材を剥離角９０°で分離するために必要な力が約３ポンド／インチ（約０．５ｋＮ／ｍ）を超えることを特徴とする受動電気物品の製造方法。
【請求項３】
（１）２つの対向する主面を有し、破片または化学吸着または吸着した材料が実質的に存在しない第１の金属基材と、２つの対向する主面を有し、破片または化学吸着または吸着した材料が実質的に存在しない第２の金属基材と、を提供する工程と、
（２）樹脂を含む混合物を提供する工程と、
（３）前記第１の基材の第１の主面と前記第２の基材の第１の主面に前記混合物をそれぞれコーティングし、前記混合物がコーティングされた前記第１の基材の第１の主面に前記混合物がコーティングされた前記第２の基材の第１の主面を重ね、硬化または乾燥後に前記重ね合わされた前記混合物によって約０．５乃至約１０μｍの範囲の厚さの電気絶縁性層または導電性層を形成する工程と、
（４）前記混合物を硬化または乾燥させる工程と、
を含む受動電気物品の製造方法であって、
前記第１および第２の基材は、工程（２）の前に焼きなましが行われるか、あるいは工程（４）の結果として焼きなまされ、
前記第１の基材の前記第１の主面、および前記第２の基材の前記第１の主面のＲＭＳ平均表面粗さが約１０乃至約３００ｎｍの範囲であり、ＲＭＳ平均を測定するために使用される基材面から上方または下方の距離であるｚのすべてが前記電気絶縁性層または導電性層の厚さの半分を超えることはなく、
前記受動電気物品の前記第１および第２の基材を剥離角９０°で分離するために必要な力が約３ポンド／インチ（約０．５ｋＮ／ｍ）を超えることを特徴とする受動電気物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、Ｐｌａｎａｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ  Ｌａｙｅｒ  Ｆｏｒ  Ｍｉｘｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  ＭＣＭｓ  Ｐｒｏｊｅｃｔの名称でＮａｖａｌ  Ｃｏｍｍａｎｄ，Ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  Ｏｃｅａｎ  Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ  Ｃｅｎｔｅｒ，ＲＤＴ  ＆  Ｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎによって発布されたＣｏｎｔｒａｃｔ  Ｎｕｍｂｅｒ  Ｎ６６００１−９６−Ｃ−８６１３の一環である政府援助による研究に基づいている。米国政府は、本発明に関する一部の権利を所有することができる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、受動電気物品、その回路物品、および受動電気物品を含む回路物品に関する。本発明の受動電気物品は、少なくとも２つの自立基材を含み、これらの基材間に電気絶縁性層または導電性層を有する。
【０００３】
発明の背景
エレクトロニクス産業における継続的な傾向は、電子回路の小型化、ならびに回路素子をより高密度化しようとする動きである。従来のプリント配線板では、表面積の大部分は表面に搭載されるコンデンサーと他の受動素子で占められる。回路素子密度をさらに増加させる１つの方法は表面に搭載される受動素子を除去し、回路基板自体に受動素子構造を埋め込むかあるいは組み込むことであることがこの産業では理解されている。これによって、はるかに能動素子に接近してコンデンサーが配置されることによって、導線の長さが短くなり導線インダクタンスも低下し、それによって回路速度が向上し信号ノイズが減少するという利点が得られる。埋め込みまたは組み込みコンデンサー物品の例は、米国特許第５，０１０，６４１号、第５，０２７，２５３号、第５，０７９，０６９号、第５，１５５，６５５号、第５，１６１，０８６号、第５，１６２，９７７号、第５，２６１，１５３号、第５，４６９，３２４号、第５，７０１，０３２号、第５，７４５，３３４号、および第５，７９６，５８７号に開示されている。
【０００４】
基本的なコンデンサー構造は、電気絶縁性の誘電材料の薄層で分離された２つの導電性電極からなる。現在の埋め込みコンデンサー技術では、誘電材料は通常、陽極処理またはスパッタ蒸着した酸化タンタルなどの金属酸化物、あるいはエポキシなどの熱的および機械的に安定性のポリマーのマトリックス中に分散させたチタン酸バリウムなどの高誘電率セラミックである。
【０００５】
十分な機械的強度と層間接着力とを有するポリマー系コンデンサーの場合、金属電極は粗面を有する必要があることが知られている。このような粗面は、２つの対面する電極面上の不規則な隆起が誘電層を横切る間隙を埋めて接触する可能性があるので、コンデンサー構造を横断する短絡（「ショート」）と高い漏れ電流をなくすために必要な最小厚さが制限される。
【０００６】
平行板コンデンサーの静電容量Ｃは式：
Ｃ＝ＫＡ／４πｄで与えられ、式中のＫは板の間の媒体の誘電率を表し、Ａは板の面積を表し、ｄは板の間の距離を表している。従って、単位面積当りの静電容量（通常は単位ｎＦ／ｃｍ２で測定される）は、コンデンサーの誘電層厚さ（電極間隔）を減少させるか、あるいは導電性電極間の誘電材料の誘電率を増加させるかによってのみ増加させることができる。従って、現代の高周波数で高速の回路に関してますます要求されている単位面積当りのより高い静電容量は、ポリマー系コンデンサーでは非常に高い誘電率を有する誘電体を使用することによってのみ実現可能であると考えられている。
【０００７】
２つの導電性電極シートの間に有機ポリマーに分散させた高誘電率セラミック層を配置することによってコンデンサーを作製可能であることが知られており、例えば銅箔の間にエポキシに分散させたチタン酸バリウム層が使用される。このようなコンデンサーシートまたは積層体は、表面に不連続に搭載されたコンデンサーの代わりにプリント配線板やマルチチップモジュールの層として使用することができる。このようなコンデンサーシートは現在も販売されているが、これらは低静電容量（通常１ｎＦ／ｃｍ２未満）であり、実用性が制限される。このような積層体の静電容量を増大させるための２つの公知の方法は、コーティング厚さを減少させることと、誘電率を増加させることである。有用性の観点からは、コーティング厚さは通常１〜１０マイクロメートル（μｍ）の範囲で使用セラミック体積が約５０％であることが必要である。市販のコンデンサー積層体は誘電層の厚さが５０〜１００μｍである。
【０００８】
発明の要約
当該産業では、回路製造および搬送過程に十分耐えられる機械的強度と耐薬品性；広い周波数範囲および温度範囲にわたって安定である高誘電率の誘電層；時として要求される高静電容量を実現するための薄い誘電層；相当広い誘電層面積（例えば数ｃｍ２）にわたってＤＣ電流接触または「短絡」が起らず使用時または品質認定試験における環境条件に影響されない低直流（ＤＣ）漏れ電流、低損失および高破壊電圧特性を備えたコンデンサー物品が現在も要求されている。
【０００９】
回路サイズを縮小し、導線インダクタンスを最小限にしようとする動向は、抵抗機能を有する同様の物品の開発においても活発になっている。
【００１０】
本発明は、回路内部に埋め込みまたは組み込み可能であるか、あるいは電気回路として機能しうるコンデンサーまたは抵抗器などの受動電気物品に関する。
【００１１】
実施態様の１つでは、本発明は、（ａ）２つの対向する主面を有する第１の基材と、（ｂ）２つの対向する主面を有する第２の自立基材と、（ｃ）ポリマーを含み第１および第２の基材の間で厚さが約０．５〜約１０μｍの範囲である電気絶縁性層または導電性層と、を含む受動電気物品に関する。層と接触する第１の基材の主面と、および層と接触する第２の基材の主面とは、平均の表面粗さが約１０〜約３００ｎｍの範囲である。９０°の剥離角で受動電気物品の第１と第２の基材を分離するために必要な力は約３ポンド／インチ（約０．５ｋＮ／ｍ）を超える。
【００１２】
本発明の受動電気物品は、電気回路を作製するためにパターン形成することができるし、あるいは電気回路を作製するために電気接点をさらに含むこともできる。さらに、本発明は、受動電気物品を含むプリント配線板またはフレキシブル回路、ならびに受動電気物品を含むプリント配線板またはフレキシブル回路を含む電気装置に関する。
【００１３】
本発明は、（１）破片あるいは化学吸着または吸着した材料を実質的に含まない２つの対向する主面を有する第１の金属基材と、破片あるいは化学吸着または吸着した材料を実質的に含まない２つの対向する主面を有する第２の金属基材とを提供する工程と、（２）樹脂を含む混合物を提供する工程と、（３）硬化または乾燥後に混合物が厚さの範囲が約０．５〜約１０μｍである層を形成するように混合物を第１の基材の第１の主面上にコーティングする工程と、（４）第２の基材の第１の主面または混合物をコーティングした第２の基材の第１の主面を第１の基材の第１の主面上に積層する工程と、（５）混合物を硬化または乾燥させる工程とを含む、受動電気物品の製造方法にも関する。第１および第２の基材は、工程（２）の前または工程（５）の結果として焼きなましが行われてもよい。第１の基材の第１の主面と第２の基材第１の主面とは、平均表面粗さが約１０〜約３００ｎｍの範囲である。受動電気物品の第１および第２の基材を剥離角９０°で分離するために必要な力は約３ポンド／インチ（約０．５ｋＮ／ｍ）を超える。
【００１４】
本発明の受動電気物品は、比較的薄い電気絶縁性層または導電性層と比較的平滑な基材との組み合わせを含み、さらに本明細書で記載されるような接着性が実現されることから、本発明は他に例のないものである。
【００１５】
発明の詳細な説明
本発明は、例えばＰＷＢまたはフレキシブル回路（フレキシブル回路はＰＷＢの種類の１つである）などの回路の素子として埋め込みまたは組み込みが可能なコンデンサーまたは抵抗器として機能しうる受動電気物品に関する。さらに、ある改良を行うと本発明の受動電気物品自体は電気回路として機能しうる。
【００１６】
受動電気物品
本発明の受動電気物品は、２つの対向する主面を有する第１の自立基材と、２つの対向する主面を有する第２の自立基材と、第１および第２の基材の間にあり２つの基材を接着させる働きをする電気絶縁性層または導電性層（全体を通して「層」とも呼ばれる）とを含む。コンデンサーの作製を目的とする場合には層は電気絶縁性であり、抵抗器の作製を目的とする場合には層は導電性である。
【００１７】
コンデンサーまたは抵抗器として機能する本発明の受動電気物品の用途は多様であり、所望の静電容量または抵抗の範囲はその用途次第である。図１Ａおよび１Ｂは、コンデンサーまたは抵抗器として機能しうる本発明の受動電気物品１０ａおよび１０ｂを説明するものである。受動電気物品１０ａは、第１の基材１１ａと、第２の基材１３ａと、電気絶縁性層または導電性層１２ａとを含む。受動電気物品１０ｂは、第１の基材１１ｂと、第２の基材１３ｂと、電気絶縁性層または導電性層１２ｂとを含む。層１２ｂは、拡大された図１Ｃに示されるようにポリマー１５中の複数の粒子１６を含む。粒子は互いに接触してもしなくてもよく、所望の最終用途応じて均一または不規則などの所定の形態で配列してもよい。
【００１８】
コンデンサーまたは抵抗器を作製するためには、第１の基材１１ａの主面１１ａ’、あるいは第１の基材１１ｂの主面１１ｂ’は導電性である必要がある。第２の基材１３ａの主面１３ａ’、または第２の基材１３ｂの主面１３ｂ’は、コンデンサーを作製するためには導電性でなければならないが、抵抗器を作製する場合は、意図する電流の流れの方向が、コンデンサーの場合のように電気絶縁性層または導電性層１２ａまたは１２ｂのそれぞれを横断するか、電気絶縁性層導電性層１２ａまたは１２ｂのそれぞれの面内にあるかに依存して、絶縁性でも導電性でもよい。
【００１９】
図１Ａまたは１Ｂにおいて受動電気物品が抵抗器である場合、層は導電性であり、抵抗器を横断する電流の流れが望ましい場合は、導電性層１２ａまたは１２ｂのそれぞれと接触する主面１３ａ’または１３ｂ’の少なくとも一部は導電性であろう。抵抗器の電流が導電性層１２ａまたは１２ｂの面内を流れることを意図する場合は、電流入力端子と出力端子（図示していない）はそれぞれ第１の基材１１ａまたは１１ｂに位置するか、あるいは任意に、それぞれ導電性層１２ａまたは１２ｂの側面１４ａおよび１４ｂに位置し、好ましくは第２の基材１３ａまたは１３ｂは絶縁性の不導体である。
【００２０】
図２は、３つ以上の基材と２つ以上の電気絶縁性層または導電性層を有する本発明の受動電気物品の実施例の１つを示しており、この場合はコンデンサーと直列につながれる抵抗器として有用である。受動電気物品２０は、例えば導電性である第１の基材２１と、複数の粒子（図示していない）を有する導電性層２２と、例えば導電性である第２の基材２３と、複数の粒子（図示していない）を有する電気絶縁性層２４と、例えば導電性である第３の基材２５とを含む。
【００２１】
受動電気物品の第１および第２の基材を剥離角９０°で分離するために必要な力は、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓより発行されるＩＰＣ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｍａｎｕａｌ、ＩＰＣ−ＴＭ−６５０、試験番号２．４．９（１９８８年１０月）に従って測定した場合、約３ポンド／インチ（約０．５キロニュートン／メートル（ｋＮ／ｍ））を超え、好ましくは４ポンド／インチ（０．７ｋＮ／ｍ）を超え、より好ましくは６ポンド／インチ（１ｋＮ／ｍ）を超える。本発明の受動電気物品に３つ以上の基材が存在する場合は、この力は１層の電気絶縁性層または導電性層によって区切られる任意の組の基材の分離に必要な力である。
【００２２】
基材
本発明の受動電気物品の基材は、１つの層を含んでもよいし、積層体など複数の層を含んでもよい。基材は、黒鉛、銀粒子を含有するポリマーマトリクスなどの複合材料、銅やアルミニウムなどの金属、それらの組み合わせ、またはそれらの積層体を含むことができる。多層基材の例としては、銅表面に有するポリイミドが挙げられる。第１および第２の基材は同種の場合も異種の場合もある。
【００２３】
本発明による基材は自立型である。「自立基材」という用語は、支持のための担体を使用せずに基材のコーティングおよび取り扱いが可能であるように構造保全性を有する基材を意味する。基材は可撓性であることが好ましいが、剛性基材も使用することができる。
【００２４】
通常、コンデンサーを作製する場合、電気絶縁性層と接触する第１の基材の主面と電気絶縁性層と接触する第２の基材の主面とは導電性である。接着性を向上させるために、例えば、酸化、または末端に官能基を有するシランなどのカップリング剤との反応によって、これらの主面に材料を加えることによる表面を使用することができる。基材の主面上に残る材料自体は導電性である必要はなく、基材自体が導電性であればコンデンサーが作製される。
【００２５】
通常、抵抗器を作製する場合、導電性層と接触する第１の基材の主面は導電性であり、導電性層と接触する第２の基材の主面は導電性または非導電性のいずれかであり、電流の流れが抵抗性中間層を横断するかまたは面内を通過するかのいずれが望ましいかに依存する。これらの主面は、コンデンサーの作製に関して記載したように表面処理することも可能であり、第１の基材が導電性であり第２の基材が導電性または非導電性のいずれかであれば抵抗器が作製される。
【００２６】
電気絶縁性層または導電性層と接触する第１の基材の主面、および電気絶縁性層または導電性層と接触する第２の基材の主面は、平均表面粗さが約１０〜約３００ｎｍの範囲であり、好ましくは１０〜１００ｎｍ、より好ましくは１０〜５０ｎｍの範囲である。電気絶縁性層または導電性層の厚さが１μｍ以下の場合、平均表面粗さは１０〜５０ｎｍの範囲が好ましい。平均表面粗さ（ＲＭＳ）は、平均値［（ｚ１）２＋（ｚ２）２＋（ｚ３）２＋．．．（ｚｎ）２］／ｎの平方根を求めることによって測定され、式中のｚは平均の基材面から上方または下方への距離であり、ｎは測定点の数であり、この数は少なくとも１０００である。測定される面積は少なくとも０．２ｍｍ２である。すべてのｚｎが電気絶縁性層または導電性層の厚さの半分を超えないことが望ましい。
【００２７】
好ましくは、基材の厚さは０．５〜３ミル（約１０〜８０μｍ）の範囲であり、より好ましくは０．５〜１．５ミル（約１０〜３８μｍ）の範囲である。
【００２８】
基材が金属である場合、その金属の焼きなまし温度は電気絶縁性層または導電性層の硬化温度以下であることが望ましく、そうでない場合は金属の焼きなましの後で電気絶縁性層または導電性層がコーティングされる。
【００２９】
好ましい基材は銅である。代表的な銅としては、Ｃａｒｌ  Ｓｃｈｌｅｎｋ，ＡＧ（Ｎｕｒｎｂｅｒｇ、ドイツ）より入手可能な銅箔が挙げられる。
【００３０】
電気絶縁性層または導電性層
１つ以上の層を含むことができる本発明の受動電気物品の電気絶縁性層または導電性層はポリマーを含むことができる。好ましくは、電気絶縁性層または導電性層はポリマーと複数の粒子を含む、樹脂と粒子を混合することによって作製される。
【００３１】
基材材料および基材の表面粗さに関して、電気絶縁性層または導電性層は、得られる受動電気物品の第１および第２の基材を分離するために前述の力が必要となるように選択される。本発明の受動電気物品に３つ以上の基材が存在する場合は、２つ以上の電気絶縁性層または導電性層が存在することができ、それぞれの電気絶縁性層または導電性層についてこの接着性が得られるように選択される。
【００３２】
コンデンサーまたは抵抗器の作製に使用することができる電気絶縁性層または導電性層に好適な樹脂としては、エポキシ、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ベンゾシクロブテン、ポリノルボルネン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリレート、およびそれらの混合物が挙げられる。市販されるエポキシとしては、Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）より商品名「Ｅｐｏｎ  １００１Ｆ」および「Ｅｐｏｎ  １０５０」として入手可能なエポキシが挙げられる。通常のはんだリフロー操作で到達する温度、例えば、約１８０〜約２９０℃の範囲の温度に樹脂が耐えられることが好ましい。これらの樹脂を乾燥または硬化させることによって電気絶縁性層または導電性層を形成することができる。
【００３３】
代表的な混合物としては、エポキシ混合物が挙げられ、好ましくはビスフェノールＡのジグリシジルエーテルとノボラックエポキシの混合物、例えば、樹脂の全重量を基準にして９０〜７０重量％の「Ｅｐｏｎ  １００１Ｆ」と１０〜３０重量％の「Ｅｐｏｎ  １０５０」の混合物が挙げられる。
【００３４】
粒子が使用される場合、粒子は誘電性（または絶縁性）粒子、または導電性粒子、またはそれらの混合物の場合がある。粒子の分布は、不規則な場合もあるし規則的な場合もある。通常、コンデンサーとして機能するように設計された受動電気物品は誘電性または絶縁性粒子を含む。抵抗器として機能するように設計された受動電気物品は、導電性樹脂または電気絶縁性樹脂中の導電性粒子を含むことができるし、あるいは導電性樹脂中の誘電性粒子を含むことができる。前述したように、樹脂層の全体的な効果がコンデンサーの場合に絶縁性であり、抵抗器の場合に導電性であるなら、粒子の混合物が好適である。
【００３５】
代表的な誘電性または絶縁性粒子としては、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、酸化チタン、チタン酸鉛ジルコニウム、およびそれらの混合物が挙げられる。市販のチタン酸バリウムは、Ｃａｂｏｔ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｂｏｙｅｒｔｏｗｎ，ＰＡ）より商品名「ＢＴ−８」として入手可能である。
【００３６】
代表的な導電性粒子としては、金属が銀、ニッケル、または金などである金属粒子または合金粒子；ニッケルをコーティングしたポリマー粒子；金をコーティングしたポリマー粒子（ＪＣＩ  ＵＳＡ  Ｉｎｃ．（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ）より製品番号「２０  ＧＮＲ４．６−ＥＨ」で市販される）；黒鉛、ＴａＮまたはＴａ２Ｎなどの窒化タンタル；酸窒化タンタル（ＴａＮｘＯｙ）；ドープシリコン；炭化ケイ素；ＭＳｉＮｘ（式中ＭはＴａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、またはＮｂなどの遷移金属である）などの金属ケイ素窒化物；またはそれらの混合物などの導電性または半導体材料を挙げることができる。
【００３７】
粒子は任意の形状であってよく、規則的な形状でも不規則な形状でもよい。代表的な形状としては、球形、小板、立方体、針状、偏球、回転楕円体、角錐、角柱、フレーク、棒状、板状、繊維状、チップ、ウィスカー、およびそれらの混合物が挙げられる。
【００３８】
粒径、すなわち粒子の最小寸法は、通常約０．０５〜約１１μｍの範囲、好ましくは０．０５〜０．３μｍの範囲、より好ましくは０．０５〜２μｍの範囲である。好ましくは、コンデンサーの場合、または面内電導が使用される抵抗器の場合、電気絶縁性層または導電性層の厚さの範囲内で垂直に少なくとも２〜３個の粒子を積み重ねることができる寸法を粒子が有する。比較的大きな導電性粒子、すなわち導電性層の最終コーティング厚さよりもわずかに大きな粒径を有する粒子を使用すると、抵抗器が横断する電導形態で使用される場合、すなわち電流が導電性層を横断する場合に２つの導電性基材の間の間隙を個々の導電性粒子によってつなぐことができる。積層中に、これらの比較的大きな粒子は圧縮力を受けて表面が変形し、粒子−基材界面で「ワイピング」効果が起り、これによって表面の酸化物層が剥離する場合がある。さらに、粒子と樹脂マトリックスの間に熱膨脹係数の差にもかかわらず、硬化樹脂層が温度サイクルにさらされる間でも安定に維持される良好な電気接点を得ることができる。この効果は、米国特許第５，６８６，７０３号および第５，７１４，２５２号、ならびに同時係属中の米国特許出願第０８／６８５１２５号（ＷＯ  ９８／０４１０７号としても公開されている）に記載されている。
【００３９】
ポリマーへの粒子の充填量は、電気絶縁性層または導電性層の全体積を基準にして通常２０〜６０体積％、好ましくは３０〜５５体積％、より好ましくは４０〜５０体積％である。
【００４０】
通常、電気絶縁性層または導電性層の厚さ（１つ以上の層を含む）は約０．５〜約１０μｍの範囲、好ましくは１〜５μｍの範囲、より好ましくは１〜４μｍの範囲である。
【００４１】
受動電気物品の製造方法
本発明による受動電気物品の製造方法は、２つの対向する主面を有し、破片または化学吸着または吸着した材料が実質的に存在しない第１の基材を提供し、樹脂を含む混合物を提供し、第１の基材の第１の主面上にこの混合物をコーティングし、２つの対向する主面を有する第２の基材を第１の基材の第１の主面上の混合物と積層し、混合物を硬化または乾燥させることを含む。別の方法では、第２の基材は、その第１の主面上に樹脂を含む混合物を含むことができ、第１および第２の基材を第１および第２の基材のそれぞれの第１の主面が互いに連結するように積層することができ、すなわち各基材の混合物をコーティングした面を互いに積層することができる。好ましくは、前述したように、第１および第２の導電性基材の少なくとも１つは金属などの導電性材料である。
【００４２】
電気絶縁性層との接着性を最大限にするために、基材は破片または化学吸着または吸着した材料を実質的に含まないことが好ましい。このようなことは、例えば、基材表面上の残留有機物の量を減少させたり、基材表面から破片を除去することによって実現される。代表的な方法としては後述するような表面処理が挙げられる。
【００４３】
第１および第２の基材としての銅箔と、エポキシとチタン酸バリウム粒子から作製される電気絶縁性層とを含むコンデンサーの作製に関して本発明の工程のさらなる詳細を説明する。
【００４４】
有機防食剤（例えば、ベンゾトリアゾール誘導体）やローリング工程の残留油などの材料が表面に存在する可能性のある銅箔は、例えば電気絶縁性層と銅箔基材の間の接着性を良好にするために表面処理が行われる。除去は例えば、アルゴン−酸素プラズマまたは空気コロナで箔を処理することによって行うことができるし、あるいは当技術分野で公知のように湿式化学処理を使用することもできる。箔の両面に付着する粒子は、例えばＷｅｂ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃ．（Ｂｏｕｌｄｅｒ，ＣＯ）より商品名「Ｕｌｔｒａｃｌｅａｎｅｒ」で市販される超音波／減圧ウェブクリーナーを使用して除去することができる。起りうるコーティングの問題およびコーティングの欠陥を避け、コーティングが不均一であったり短絡が起ったりする物品、例えば短絡するコンデンサーが作製されないようにするために、この表面処理の工程中は銅箔を延伸したり、くぼませたり、あるいは曲げたりしないことが好ましい。
【００４５】
混合物は、エポキシなどの樹脂と、任意にチタン酸バリウムなどの複数の誘電性または絶縁性粒子と、任意に触媒とを提供することによって調製することができる。製造工程で残る粒子上の吸着水または炭酸塩などの残留物質は、使用前に粒子表面から除去することができる。除去は、空気中で特定の温度で特定の時間（例えば３５０℃で１５時間）粒子を加熱することによって行うことができる。加熱後、混合物に使用する前に粒子をデシケーター中で保存することができる。
【００４６】
チタン酸バリウム粒子とエポキシの混合物は、チタン酸バリウムと、エポキシのケトン溶液と、分散剤とを互いに混合することによって調製することができる。通常、高剪断ローター−ステーター混合機を６０００ｒｐｍで運転して使用し、混合物は氷水浴で冷却される。従来のボールミル混練ももう１つの代表的な方法である。続く工程でフィルターが詰らないようにするため、混合物を静置して容器底部に凝集物を沈降させる。通常、沈降には約１２時間以上かかる。別の方法として、粗いフィルター、例えば最終ろ過工程で使用されるメッシュサイズの約１０倍のメッシュサイズのフィルターを使用して混合物をろ過することもできる。最終ろ過工程では、例えばメッシュサイズが約２〜約５μｍのステンレス鋼メッシュフィルターまたは同等物で混合物がろ過される。ろ過された混合物は、固形分の比率とチタン酸バリウム／エポキシ比を求めるために分析される。ろ過したさらなる溶剤および／またはエポキシを加えることによって所望の組成を得ることができる。混合物は溶剤系でコーティングすることができるし、あるいは有機バインダーがコーティングを行うために十分低粘度である液体の場合は溶剤を使用しなくてもよい。
【００４７】
混合物は、分散剤（電気絶縁性層が望まれる場合には陰イオン性分散剤が好ましい）などの添加剤、および溶剤を含むことができる。分散剤の例としては、例えばポリエステルとポリアミンのコポリマーであり、ＩＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）より市販される商品名「Ｈｙｐｅｒｍｅｅｒ  ＰＳ３」が挙げられる。溶剤の例としては、例えば、メチルエチルケトンとメチルイソブチルケトンが挙げられ、どちらもＡｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より市販されている。好ましい系では他の添加剤は必要ではないが、粘度を変化させる物質や均一なコーティング層が得られる物質などのさらなる成分を使用することもできる。
【００４８】
触媒または硬化剤を混合物に加えることができる。触媒または硬化剤が使用される場合、触媒または硬化剤はコーティング工程の前に添加することができる。好ましくは、触媒または硬化剤はコーティング工程の直前に添加される。
【００４９】
代表的な触媒としては、アミン類とイミダゾル類が挙げられる。塩基性すなわちｐＨが７を超える表面が粒子に存在しない場合は、代表的な触媒としてスルホニウム塩などの酸性種すなわちｐＨが７未満の化学種を生成する触媒を挙げることができる。市販の触媒としては、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より市販される２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールが挙げられる。通常、触媒は樹脂の重量を基準にして約０．５〜約８重量％の範囲の量、好ましくは０．５〜１．５重量％の範囲の量で使用される。２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールが使用される場合、樹脂の重量を基準として０．５〜１重量％の量が好ましい。
【００５０】
硬化剤の例としては、ポリアミン、ポリアミド、ポリフェノール、およびそれらの誘導体が挙げられる。市販の硬化剤としては、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）より市販される１，３−フェニレンジアミンが挙げられる。通常、硬化剤は樹脂の重量を基準にして約１０〜約１００重量％の範囲の量で使用され、好ましくは１０〜５０重量％の範囲の量で使用される。
【００５１】
グラビアコーターなどの任意の好適な方法を使用して混合物が清浄にした銅箔にコーティングされる。好ましくは、汚染を最小限にするためにコーティングはクリーンルームで行われる。乾燥厚さは、混合物中の固形分の比率、グラビアロールとコーティングされる基材の相対速度、使用されるグラビアのセル体積に依存する。通常、約０．５〜約２μｍの範囲の乾燥厚さを得る場合、固形分の比率は２０〜６０重量％の範囲である。コーティング層はコーターのオーブンでタックのない状態まで乾燥させられ、通常は約１００℃未満の温度で行われ、好ましくはコーティング層は約３０℃の温度で開始し約１００℃の温度で終了するように段階的に乾燥させられ、続いてロールに巻取られる。より高い最終乾燥温度、例えば約２００℃までの温度を使用することができるが、必要なものではない。一般に、硬化工程では架橋はほとんど起らず、可能な限り多くの溶剤を除去することがこの工程の主な目的である。溶剤が残留すると、コーティング層をロール上に保管する場合にブロッキング（すなわち不要な層間接着）が生じたり、積層時の接着が弱くなったりする場合がある。
【００５２】
欠陥を避けるためのコーティング技術としては、コーティング混合物のインラインでのろ過および脱気（気泡を除去するため）が挙げられる。さらに、樹脂の硬化が必要な場合は、電気絶縁性層をコーティングした２つの基材を積層する前に、電気絶縁性層または導電性層の少なくとも１つを部分的に硬化（好ましくは空気中で）ことが好ましい。特に、基材の接着性は、積層前にコーティング層を熱処理することによって向上させることができる。特により高温の場合は、熱処理の時間は短いことが好ましく、例えば約１０分間未満で行われる。
【００５３】
前述のようにコーティングされた２つの基材を使用して積層を行うことが好ましい。コーティングされた基材の１つは積層装置に送られる前に、例えば約１５０〜約１８０℃の範囲の温度のオーブンに約２〜約１０分間通すことができる。この予備加熱工程は、コーティングされた基材の一方または両方で行うことができる。５分間より長く加熱が行われる場合は、コーティングされた基材の一方のみに加熱が行われる。好ましくは、積層中には電気絶縁性層に何も触れないようにするべきであり、積層はクリーンルームで行われるべきである。本発明の受動電気物品を作製する場合、約１５０〜約２００℃の範囲の温度、好ましくは約１５０℃に加熱した２つのニップローラーを有する積層装置を使用して、電気絶縁性層または導電性層が電気絶縁性層または導電性層と重なるようにコーティングされた基材が積層される。積層装置のロールに好適な空気圧がかけられ、好ましくはその圧力は５〜４０ｐｓｉ（３４〜２８０ｋＰａ）の範囲であり、好ましくは１５ｐｓｉ（１００ｋＰａ）である。ローラー速度は任意の好適な値に設定することができ、好ましくは１２〜３６インチ／分（０．５〜１．５ｃｍ／秒）の範囲であり、より好ましくは１５インチ／分（０．６４ｃｍ／秒）である。この工程はバッチ方式でも同様に行うことができる。
【００５４】
積層された材料は所望の長さのシートに切断したり、好適な芯上に巻き付けたりすることができる。積層が完了すると、好適なクリーンルーム設備はもはや必要としない。
【００５５】
樹脂の硬化が必要な場合は、続いて積層された材料の硬化が行われる。代表的な硬化温度としては約１４０〜約２００℃の範囲の温度、好ましくは１４０〜１７０℃の範囲の温度が挙げられ、代表的な硬化時間としては約６０〜約１５０分間、好ましくは６０〜１００分間が挙げられる。
【００５６】
コーティング時に金属が十分に軟質であるか、積層および／または硬化中に軟質となる場合、すなわちコーティング前に箔の焼きなましが行われるか、あるいは後の工程中に焼きなましが進行する場合に、電気絶縁性層または導電性層の金属基材への接着性が向上しうる。焼きなましはコーティング工程の前に基材を加熱することによって行うことができるし、焼きなまし温度が樹脂の硬化温度以下である場合には硬化または乾燥工程の結果として焼きなましが進行する場合もある。硬化または乾燥および積層が行われる温度よりも低温の焼きなまし温度を有する金属基材が使用されることが好ましい。焼きなまし条件は使用される金属基材に依存して変動する。銅の場合には、工程のこれらの段階のいずれかにおいて、金属基材の１０ｇの荷重を使用した場合のビッカース硬度（Ｖｉｃｋｅｒｓ  ｈａｒｄｎｅｓｓ）が約７５ｋｇ／ｍｍ２未満となることが好ましい。銅がこの硬度を実現するために好ましい温度範囲は、約１００〜約１８０℃であり、より好ましくは１２０〜１６０℃である。
【００５７】
抵抗器物品は、銀粒子；ニッケル粒子；ニッケルをコーティングしたポリマー球状粒子；金をコーティングしたポリマー球状粒子（例えばＪＣＩ  ＵＳＡ  Ｉｎｃの２０  ＧＮＲ４．６−ＥＨ）；スズはんだ球；黒鉛や、ＴａＮまたはＴａ２Ｎなどの窒化タンタルなどのより抵抗率の高い材料；酸窒化タンタル（ＴａＮｘＯｙ）；金属ケイ素窒化物（ＭＳｉＮｘ）（ここでＭはＴａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、またはＮｂなどの遷移金属である）；あるいはより高い抵抗率が望まれる場合には半導体；およびそれらの混合物などの半導体粒子または導電性粒子を使用して作製することができる。
【００５８】
電気絶縁性層または導電性層のコーティング厚さは、粒子の大きさとほぼ同じかそれ以上であることが好ましい。粒子は積層後に各粒子が両方の基材と接触するために十分な大きさであってもよく、その場合２つの導電性基材の間を横断するように電流が流れる。あるいは、より小さい導電性粒子を高い体積分率で使用することもでき、この場合接触する粒子がつながって、基材の導電性部分の所望の電流入力接点と出力接点の間に電気接点が形成される。この方法は、横断方向または面内方向のいずれの方向の電流方向の構成にも使用することができる。抵抗器が横断方向で導電性となる構成で使用される場合（電流は層を通過して２つの基材間に流れる）、導電性粒子を含有する層と接触する両方の基材の主面が導電性である必要がある。抵抗器が面内で導電性となる構成で使用される場合は、一方の基材のみが導電性面を有する必要がある。導電性面は積層後にパターン形成を行って、電気的に分離した電流入力および出力部分を形成することができ、これらの部分は導電性粒子を含有する層によって電気的に接続される。
【００５９】
本発明の受動電気物品はそのままで機能させることができるが、受動電気物品は後述するようにパターン形成されることが好ましく、これによって例えば側方の導電性を制限するために分散した島を形成したり領域を除去したりすることができる。パターン形成された受動電気物品はそれ自体を回路物品として使用することができるし、あるいは後述するように回路物品の素子として使用することもできる。
【００６０】
パターン形成
接触可能な受動電気物品の第１または第２の基材の面を、例えば電気的にトレースすることによって接触させて、第１または第２の基材が電極として作用するように電気接点を形成することができる。さらに、電気絶縁性層または導電性層と接触する第１または第２の基材の主面に電気接点を形成するか、あるいはスルーホール接点を作製すると望ましい場合もある。スルーホール接点は受動電気装置との相互作用を望まない場合に有用である。第１または第２の基材の主面を電気絶縁性層または導電性層と接触させるため、あるいはスルーホール接点を形成するために、受動電気物品にパターン形成することができる。
【００６１】
当技術分野で公知の任意の好適なパターン形成技術を使用することができる。例えば、受動電気物品のパターン形成は、当技術分野で公知であるフォトリソグラフィおよび／またはレーザーアブレーションによって行うことができる。
【００６２】
フォトリソグラフィは、受動電気物品にフォトレジストを適用し、次に露光して現像し、受動電気物品の基材に覆われた領域と露出した領域のパターンを形成することによって行うことができる。次に受動電気物品を、基材を化学的に腐食または溶蝕することが知られている溶液に露出すると、基材の選択された領域を除去することができる。続いて、水酸化カリウムなどのストリッピング剤を使用してフォトレジストの残留領域が除去される。この工程によって、回路構造に不要な基材の領域を除去することができる。
【００６３】
レーザーアブレーションは、受動電気物品、例えば電気絶縁性層または導電性層から材料を選択的に熱的に除去するレーザーを使用して行うことができる。フォトリソグラフィとレーザーアブレーションは組み合わせて使用されてもよい。
【００６４】
電気絶縁性層または導電性層の厚さによっては、この層自体が基材を機械的に支持できない場合があるので、本発明の受動電気物品のパターン形成可能な方法が制限されうる。少なくとも１つの基材が受動電気物品を常に支持するように電極にパターンを形成することができる。受動電気物品の第１の基材にパターン形成して、第２の基材は連続的のまま維持して（すなわちパターン形成しないで）それによって受動電気物品を「構造保全性」にする、すなわち物品を支持用担体なしに取り扱い可能で自立状態のまま維持することができる。通常、受動電気物品は二重にパターン形成される、すなわち両面にパターンが形成され、支持体を使用せずに受動電気物品に構造保全性が付与される。
【００６５】
回路物品
本発明の受動電気物品自体が、ある変形では回路物品として機能する場合もある。ある場合では、受動電気物品にパターン形成することができる。この場合、本発明の受動電気物品を作製し、前述のように受動電気物品にパターン形成して電気的接続のための接点を形成することによって回路物品を作製することができる。受動電気物品の一面または両面のいずれかにパターンが形成されて、第１および第２の基材の各主面にアクセスできるようになり、スルーホール接点が形成される。
【００６６】
実施態様の１つでは、本発明の受動電気物品を提供する工程と、少なくとも１つの電気接点を形成する工程と、動電気物品の少なくとも１つの基材と接点を接続する工程とを含む方法によって回路物品を作製することができる。
【００６７】
本発明の受動電気物品は、ＰＷＢまたはフレキシブル回路を作製するなどの目的で、１つ以上のさらなる層をさらに含むことができる。さらなる層は剛性の場合もあるし可撓性である場合もある。剛性層の例としては、Ｐｏｌｙｃｌａｄ（Ｆｒａｎｋｌｉｎ，ＮＨ）より商品名「ＰＣＬ−ＦＲ−２２６」で市販されるガラス繊維／エポキシ複合材料、セラミック、金属、またはそれらの組み合わせが挙げられる。代表的な可撓性層は、ポリイミドまたはポリエステル、金属箔、またはそれらの組み合わせなどのポリマーフィルムを含む。ポリイミドはｄｕＰｏｎｔより商品名「Ｋａｐｔｏｎ」として市販され、ポリエステルはＭｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（３Ｍ）（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より商品名「Ｓｃｏｔｃｈｐａｒ」として市販される。これらのさらなる層は、層の上面に位置するかまたは層の内部に埋め込まれる導電性トレースも含むことができる。「導電性トレース」という用語は、電流を流すために設計された導電性材料のストリップまたはパターンを意味する。導電性トレースとして好適な材料としては、銅、アルミニウム、スズはんだ、銀ペースト、金、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【００６８】
この実施態様では、回路物品の好ましい作製方法は、受動電気物品の少なくとも一方の側にパターンが形成された本発明の受動電気物品を提供する工程と、さらなる層を提供する工程と、受動電気物品にこの層を取付ける工程と、受動電気物品の少なくとも１つの基材に少なくとも１つの電気接点を形成する工程とを含む。第２のさらなる層が提供されて受動電気物品に取付けられることが好ましい。
【００６９】
プリント配線板およびフレキシブル回路
本発明の受動電気物品は、コンデンサーおよび／または抵抗器として機能する素子としてＰＷＢ、例えばフレキシブル回路に使用することができる。受動電気物品はＰＷＢまたはフレキシブル回路への埋め込みまたは組み込みが可能である。
【００７０】
通常、ＰＷＢは材料の２つの層を含み、例えば１つまたは２つの銅表面を有することができるエポキシとガラス繊維の積層体を含み、接着剤またはプリプレグの層がはさまれる。通常、フレキシブル回路は、銅でコーティングされたポリイミド層などの可撓性層と、ポリイミド上の接着剤層とを含む。任意の好適なＰＷＢまたはフレキシブル回路における本発明の受動電気物品の位置、および任意の好適なＰＷＢまたはフレキシブル回路への本発明の受動電気物品の埋め込みまたは組み込み方法は当技術分野では公知である。特に、ＰＷＢまたはフレキシブル回路のいずれの場合でも、ＰＷＢまたはフレキシブル回路の層または素子の位置合わせに注意する必要がある。
【００７１】
前述したように、電気絶縁性または導電性層の厚さによって、コンデンサーにパターン形成できる方法が決まる場合がある。受動電気物品がＰＷＢまたはフレキシブル回路に組み込まれる場合、ＰＷＢまたはフレキシブル回路層は受動電気物品をさらに支持することができ、そのためさらなる独特のパターン形成技術が実施可能となる。
【００７２】
例えば、二重パターン形成および積層工程を使用することができる。二重パターン形成および積層工程は、前述の１つの基材のフォトリソグラフィパターン形成の後に行うことができる工程を含む。この工程では、パターンが形成された基材のパターン形成された面と、回路基板層（例えばＦＲ４）などの支持材料が対面するように積層される。電気絶縁性層または導電性層とパターン形成された基材は支持材料によって十分に支持されるため、実質的に同様の技術によってもう一方の基材にパターンを形成することができる。次に、第２の基材の露出面上に第２の積層を行うことでこの工程が完了する。
【００７３】
図３Ａと３Ｂは、それぞれ図１ａまたは１ｂの受動電気物品を含むＰＷＢの実施例３０ａまたは３０ｂを示している。ＰＷＢ３０ａまたは３０ｂは、それぞれの接着剤またはプリプレグ層３１ａまたは３１ｂと、それぞれの第１の基材３３ａまたは３３ｂ、電気絶縁性層または導電性層（「層」）３４ａまたは３４ｂ、および第２の基材３５ａまたは３５ｂで示されコンデンサーまたは抵抗器として機能する本発明の受動電気物品とをはさむ、エポキシ／ガラス繊維などの材料の２つの層３２ａまたは３２ｂをそれぞれ含む。
【００７４】
図３Ｃは、図１ａまたは１ｂの受動電気物品を含むＰＷＢの実施例３０ｃを示している。ＰＷＢ３０ｃは、接着剤またはプリプレグ層３１ｃと、抵抗器として機能し第１の基材３３ｃ、導電性層（「層」）３４ｃ、および絶縁性の第２の基材３５ｃを含む本発明の受動電気物品とをはさむ、エポキシ／ガラス繊維などの材料の２つの層３２ｃを含む。
【００７５】
図３Ａは、コンデンサーまたは抵抗器として機能する本発明の受動電気物品を含むＰＷＢ３０ａを示しており、受動電気物品との接触を防止するＰＷＢ３０ａの上面３８ａから下面３９ａまでの導電性経路を形成するためにスルーホール接点が形成されている。図３Ａでは、信号または電流は、銅が電気めっきされて表面銅構造３７ａが形成された穴３６ａからＰＷＢ３０ａを通過する。表面銅構造３７ａは、ＰＷＢ３０ａの上面３８ａのトレース（図示していない）からＰＷＢ３０ａの下面３９ａに信号を伝達する。表面銅構造３７ａは、第１の基材３３ａの穴３６ａ、層３４ａ、および第２の基材３５ａを貫通して形成されている。従って図３Ａでは、第１の基材３３ａ、層３４ａ、または第２の基材３５ａとの相互作用が起らずに、ＰＷＢ３０ａの上面３８ａからＰＷＢ３０ａの下面３９ａまで信号が伝達される。
【００７６】
図３Ｂは、コンデンサーまたは抵抗器として機能しうる本発明の受動電気物品を含むＰＷＢ３０ｂを示しており、第１の基材および独立に第２の基材と接触することによって、コンデンサーまたは抵抗器と電気的に接続されている。図３Ｂの場合、銅が電気めっきされてそれぞれ表面銅構造３７ｂおよび３７ｂ’が形成された穴３６ｂまたは穴３６ｂ’によって、信号または電流はＰＷＢ３０ｂを通過する。表面銅構造３７ｂおよび３７ｂ’によって、ＰＷＢ３０ｂの上面３８ｂのトレース（図示していない）からＰＷＢ３０ｂの下面３９ｂまで信号が伝達される。表面銅構造３７ｂは第１の基材３３ｂと接触しているが、あらかじめパターン形成された第２の基材３５ｂのより大きな穴３６ｂ”は通過するので、表面銅構造３７ｂと第１の基材３３ｂの間を直接接続することができる。表面銅構造３７ｂ’は第２の基材３５ｂと接触するが、あらかじめパターン形成された第１の基材３３ｂのより大きな穴３６ｂ’’’は通過するので、表面銅構造３７ｂ’と第２の基材３５ｂを直接接続することができる。層３４ｂが絶縁体である場合は、第１の基材３３ｂと第２の基材３５ｂが重なり合うために、容量性関係が３７ｂと３７ｂ’の間に形成される。層３４ｂが導体である場合は、第１の基材３３ｂと第２の基材３５ｂが重なり合うことによって、抵抗性の関係が３７ｂと３７ｂ’の間に形成される。
【００７７】
図３Ｃは、層の面内での信号の電導が望まれる抵抗器として機能する本発明の受動電気物品を含むＰＷＢ３０ｃを示している。図３Ｃでは、銅を電気めっきすることによってそれぞれ表面銅構造３７ｃおよび３７ｃ’が形成された穴３６ｃおよび穴３６ｃ’によって信号または電流がＰＷＢ３０ｃを通過する。表面銅構造３７ｃおよび３７ｃ’によって、ＰＷＢ３０ｃの上面３８ｃのトレース（図示していない）からＰＷＢ３０ｃの下面３９ｃまで信号が伝達される。第１の基材３３ｃにはパターン形成が行われ、層３４ｃの一部を覆うパッド３３ｃ’および３３ｃ”が形成されている。パッド３３ｃ’と３３ｃ”は層３４ｃの部分３４ｃ’によって連結している。表面銅構造３７ｃおよび３７ｃ’はそれぞれパッド３３ｃ’および３３ｃ”を接続するために使用され、それによって２つのパッド３３ｃ’および３３ｃ”の間の層３４ｃの部分３４ｃ’の形状（長さと幅）に基づいて制御された抵抗がパッド３３ｃ’と３３ｃ”の間で測定される。
【００７８】
図４は、接着剤またはプリプレグ層６２と、図２のコンデンサーおよび抵抗器の両方として機能し、パターン形成された層：第１の基材４１、第１の層４２、第２の基材４３、第２の層４４、および第３の基材４５を有し、第１の基材と第３の基材が接触する受動電気物品とをはさむ、エポキシ／ガラス繊維などの材料６１を含むＰＷＢ４０を示している。図４において、銅が電気めっきされ表面銅構造４７および４７’がそれぞれ形成された穴４６または４６’によって信号または電流がＰＷＢ４０を通過する。表面銅構造４７および４７’によって、ＰＷＢ４０の上面４８のトレース（図示していない）からＰＷＢ４０の下面４９まで信号が伝達される。表面銅構造４７は第１の基材４１と接触し、第２の基材４３、第２の層４４、および第３の基材４５のそれぞれにあらかじめパターン形成されたより大きな穴４３’、４４’、および４５’を通過する。表面銅構造４７’は第３の基材４５と接触し、第１の層４２および第２の基材４３のそれぞれにあらかじめパターン形成されたより大きい穴４２”および４３”を通過する。従って、４７と４７’の間に抵抗性および容量性の関係が形成される。
【００７９】
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、および４を参照すると、当業者であれば、基材および層の種々の組み合わせが可能であり、基材に種々の接続を形成して種々の機能を得ることができることが理解できるであろう。
【００８０】
図５Ａおよび５Ｂは、コンデンサーまたは抵抗器として機能しうる本発明の受動電気物品５０の平面図と断面図をそれぞれ示しており、いかにして本発明の物品がパターン形成されフレキシブル回路（図示していない）と接続することができるかの例を示している。受動電気物品５０は、それぞれ第１の基材５１、第２の基材５３、および層５２を含む。
【００８１】
穴Ａと環状リングＢは、例えば第１の基材５１と層５２にパターン形成を行うことによって形成される。穴ＣおよびＤは、例えば層５２と第２の基材５３にパターン形成を行うことによって形成される。受動電気物品５０に穴を形成する、すなわちパターン形成することによって、単に説明的なものであるが接点５４、５５、および５６が形成される。さらに、接点５７および５８は第１の基材５１の主面５１’上にあり、接点５９は第２の基材５３の主面５３’上にある。図５Ｂに簡略的に示される接点の位置は単に代表的なものであって、単に簡略化のため図５Ａでは省略している。
【００８２】
受動電気物品５０は、接点５４、５５、５６、５７、５８、および５９の少なくとも１つをフレキシブル回路（図示していない）のトレース（図示していない）と接触させることによってフレキシブル回路内で作動させることができる。好適なトレース接続は、例えばＷＯ９４／２９８９７号に記載されるようなはんだ玉によって行うことができる。接点５６と５８の接続は、図３Ａの穴の場合と同様にして行うことができる。受動電気物品の容量的および抵抗的機能を利用するために、接点５５または５７のいずれかを接点５４または５９のいずれかと組み合わせて接続することができる。当業者であれば、所望の用途に応じて接点５４、５５、５６、５７、５８、または５９の任意の１つの接続が可能であることが理解できるであろう。
【００８３】
本発明は、本発明による受動電気物品を含むＰＷＢまたはフレキシブル回路の電気回路として機能する、本発明の受動電気物品を含む電気装置も包含している。電気装置としては、容量性または抵抗性素子を有するＰＷＢまたはフレキシブル回路を通常使用する任意の電気装置を挙げることができる。代表的な電気装置としては、携帯電話、電話、ファックス装置、コンピューター、印刷装置、ポケットベル、ならびに当業者に公知の他の装置が挙げられる。本発明の受動電気物品は、空間が重要となる電気装置において特に有用である。
【００８４】
以下の実施例によって本発明を説明するが、これらの実施例における特定の物質およびそれらの量、ならびにその他の条件や詳細については、本発明が不当に制限されることを意図するものではない。
【００８５】
実施例
実施例１：電気絶縁性層中の粒子を含有するコンデンサー物品
厚さ１．４ミル（３６μｍ）、焼きなまし温度１４０℃、および平均表面粗さ（ＲＭＳ）８ｎｍであるＣａｒｌ  Ｓｃｈｌｅｎｋ，ＡＧ（Ｎｕｒｎｂｅｒｇ、ドイツ）より入手可能な銅箔を入手した。Ｐｌａｓｍａ  Ｓｃｉｅｎｃｅ（Ｆｏｓｔｅｒ  Ｃｉｔｙ，ＣＡ）の装置を使用して酸素／アルゴンプラズマ中で化学吸着物質を除去し、プラズマ中の箔の滞留時間は約６分間であった。Ｗｅｂ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃ．（Ｂｏｕｌｄｅｒ，ＣＯ）より商品名「Ｕｌｔｒａｃｌｅａｎｅｒ」で市販される減圧／超音波ウェブクリーナーで粒子状破片を除去した。
【００８６】
Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）より商品名「Ｅｐｏｎ  １００１Ｆ」で市販されるエポキシ６．４ｇと、Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙより商品名「Ｅｐｏｎ  １０５０」で市販されるエポキシ１．６ｇとを、１８ｇのメチルエチルケトン（ＭＥＫ）および２７ｇのメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）（両者ともＡｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より市販される）に溶解した。ポリエステルとポリアミンのコポリマーでありＩＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）より商品名「Ｈｙｐｅｒｍｅｅｒ  ＰＳ３」で市販される分散剤０．８ｇをこの混合物に加えた。
【００８７】
Ｃａｂｏｔ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｂｏｙｅｒｔｏｗｎ，ＰＡ）より商品名「ＢＴ−８」で市販される平均粒径が０．２μｍのチタン酸バリウム粒子４７ｇを空気中３５０℃で１５時間加熱したものを、Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｒｏｓｓ  ＆  Ｓｏｎｓ（Ｈａｕｐｐａｕｇｅ，ＮＹ）より市販されるＲｏｓｓ実験室用混合機／乳化機をローター／ステーターヘッド速度２０００回転／分（ｒｐｍ）で使用してゆっくりと加えた。すべてのチタン酸バリウムを加えてから、速度を６０００ｒｐｍに上昇させ、混合物の温度上昇を防止するために氷浴で冷却される容器内で２０分間チタン酸バリウムを分散させた。得られた混合物は固形分５５重量％であり、チタン酸バリウムとエポキシの体積比が５５：４５であった。
【００８８】
うまく分散しなかった凝集物を沈降させるために、混合物を終夜静置した。次に、混合物を２μｍのステンレス鋼メッシュフィルターでろ過して、第１混合物を得た。第１混合物の固形分重量％を測定すると５３重量％であり、第１混合物に充填されたチタン酸バリウムの体積％を測定すると５３体積％となり、どちらの測定も重量測定によって行った。
【００８９】
「Ｅｐｏｎ  １００１Ｆ」の７０重量％ＭＥＫ溶液８．４ｇと、「Ｅｐｏｎ  １０５０」の８０重量％ＭＥＫ溶液１．８ｇと、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールの５重量％溶液５．４ｇとを、０．４５μｍフィルターでろ過した後、これを２３８ｇの第１混合物に加えて、第２混合物を調製した。この混合物を撹拌するかボールミルの容器ロール（ボールは使用せず）を使用するかによって均一にすると、この第２混合物の最終固形分は４３重量％であった。第２混合物のチタン酸バリウムとエポキシの体積比は４５：５５であった。超音波浴を５分間使用して第２混合物を脱気した。
【００９０】
マイクログラビアコーターをウェブ速度２５フィート／分（１２．７ｃｍ／秒）およびグラビアロール速度４０フィート／分（２０ｃｍ／秒）で使用して（クリーンルーム中）、２つの銅箔に別々に第２混合物をコーティングした。グラビアロールは乾燥コーティング層厚さが１〜１．５μｍとなるように選択した。コーティング層を９５℃で乾燥させたのち、コア上に巻き付けてロールを作製した。
【００９１】
次にクリーンルーム中で、１５０℃のローラーの速度１５インチ／分（０．６４ｃｍ／秒）、ローラーに適用される空気圧２０ｐｓｉ（１４０ｋＰａ）でＷｅｓｔｅｒｎ  Ｍａｇｎｕｍ（Ｅｌ  Ｓｅｇｕｎｄｏ，ＣＡ）より市販される積層装置を使用して、混合物がコーティングされた２枚の銅箔を、コーティング面どうしが重なるように互いに積層した。この積層体を空気中で１８０℃で８０分間硬化させた。
【００９２】
硬化させた積層体について、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓより発行されるＩＰＣ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｍａｎｕａｌ、ＩＰＣ−ＴＭ−６５０、試験番号２．４．９（１９８８年１０月）に記載される９０°剥離試験を使用して試験を行った。この銅箔を分離するためには３．４ポンド／インチ（６００Ｎ／ｍ）の力が必要であった。硬化積層体の静電容量を以下の試験方法によって測定した：標準的なフォトリソグラフィ手順および銅エッチング手順を使用して積層体の片側に２ｃｍ×２ｃｍの電極をエッチングし、Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ（Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，ＣＡ）より入手可能なモデル番号４２６１ＡのＬＣＲメーターを使用して１キロヘルツ（ｋＨ）における静電容量を測定した。測定された静電容量は６ｎＦ／ｃｍ２であり、散逸率は０．００４であった。６０個のコンデンサーを作製し、この方法で試験を行うと、良好な（短絡が起らない）コンデンサーが作製される比率は全６０個のコンデンサーの８６．７％であった。
【００９３】
実施例２：粒子を含まない電気絶縁性層を有するコンデンサー物品
厚さ１．４ミル（３６μｍ）、焼きなまし温度１７５℃、表面粗さ（ＲＭＳ）２４ｎｍでありＣａｒｌ  Ｓｃｈｌｅｎｋ，ＡＧ（Ｎｕｒｎｂｅｒｇ、ドイツ）より入手可能な銅箔基材を入手した。実施例１に記載されるようにしてこの箔を清浄にした。
【００９４】
実施例１に概説される手順を使用して、１８重量％のＥｐｏｎ  １００１ＦエポキシおよびＥｐｏｎ  １０５０エポキシ（比率８：２）と触媒を含むケトン溶液を、２つの銅箔上に別々にコーティングした。触媒の２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールは、エポキシ樹脂１００ｇに対して触媒１ｇの濃度であった。チタン酸バリウムやその他の粒子は添加しなかった。
【００９５】
実施例１に記載されるように積層および硬化を実施した。得られた積層体について、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓより発行されるＩＰＣ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｍａｎｕａｌ、ＩＰＣ−ＴＭ−６５０、試験番号２．４．９（１９８８年１０月）に記載される９０°剥離試験を使用して試験を行った。このホイルの分離には３．１ポンド／インチ（５４０Ｎ／ｍ）の力が必要であった。静電容量測定は行わなかった。エポキシ混合物の誘電率が３であると仮定してこの積層体の静電容量を計算すると、積層体のエポキシ層の厚さが約２μｍの場合には静電容量は１．３ｎＦ／ｃｍ２となる。
【００９６】
実施例３：アルミニウム基材または銅−ポリエステル基材を有するコンデンサー
誘電層をコーティングする基材として銅箔以外の導体を使用することができる。以下の実施例でこのことが説明され、アルミニウム箔および銅をコーティングしたポリエステルフィルムの両方に後述の混合物をコーティングし試験を実施した。
【００９７】
Ｒｅｐｕｂｌｉｃ  Ｆｏｉｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｄａｎｂｕｒｙ，ＣＴ）より厚さ１．４ミル（３６μｍ）のアルミニウム箔（グレード１１４５，Ｈ１９熱処理）を入手した。この箔のＲＭＳ粗さは１９ｎｍであり、さらなる清浄化は行わずに入手したままのものを使用した。
【００９８】
実施例１の手順に従ってチタン酸バリウム／エポキシ混合物を調製した。実施例１に記載されるグラビアコーターを使用してこの混合物をアルミニウム箔にコーティングした。
【００９９】
混合物をコーティングした２枚のシートを空気中において１７５℃で２分間加熱した。アルミニウムシートのコーティングされた側が互いに接触するようにこれらのシートを重ね合わせた。次にこの重ね合わせたシートを、２００℃および３００ｐｓｉ（２ＭＰａ）に設定した実験室用プレス機（Ｃａｒｖｅｒ，Ｍｅｎｏｍｏｎｉｅ，ＷＩ）で積層した。この試料を１時間プレス機にかけた後で、取り出して加圧せずに１７５℃でさらに１時間硬化させた。られた積層体の接着力を、実施例１に記載される９０°剥離試験を使用して測定すると、得６．０ポンド／インチ（１１００Ｎ／ｍ）であった。
【０１００】
さらに、アルミニウム箔のシート（積層していないもの）にコーティングを行い、空気中１７５℃で１時間硬化させた。直径５ｍｍの穴からなるマスクを通して、混合物をコーティングした面にパラジウム／金電極をスパッタリングすることによって、コンデンサーを作製した。これらのコンデンサーは静電容量が２１．２ｎＦ／ｃｍ２、散逸率が０．０１９、であり１９％のコンデンサーで短絡が起らなかった。
【０１０１】
さらに、均一に蒸着させた２００ｎｍの銅の層を有する２ミル（５０μｍ）のポリエステルフィルムを基材として使用する。チタン酸バリウム／エポキシ混合物とコーティング技術は、実施例１に記載のものと同様にした。コーティング層を窒素雰囲気下１７５℃で１．５時間硬化させ、前述と同様に直径５ｍｍのパラジウム／金電極をスパッタリングした。静電容量は１５．２ｎＦ／ｃｍ２であり、散逸率は０．０４４であり、良好なコンデンサーが作製される比率は８８％であった。接着力試験は実施しなかった。
【図面の簡単な説明】
添付の図面を参照にしながら本発明がさらに説明されるが、数個の図面で同様の構造が同様の番号で参照され、層の厚さは必ずしもその寸法である必要はない。
【図１Ａ】  コンデンサーまたは抵抗器として機能しうる本発明の受動電気物品の断面図である。
【図１Ｂ】  コンデンサーまたは抵抗器として機能しうる本発明の受動電気物品の断面図である。
【図１Ｃ】  図１Ｂの電気絶縁性層または導電性層の拡大図である。
【図２】  コンデンサー機能および抵抗機能を有する本発明の多層受動電気物品の断面図である。
【図３Ａ】  本発明の受動電気物品が実装されるプリント配線板（ＰＷＢ）の断面図である。
【図３Ｂ】  本発明の受動電気物品が実装されるプリント配線板（ＰＷＢ）の断面図である。
【図３Ｃ】  本発明の受動電気物品が実装されるプリント配線板（ＰＷＢ）の断面図である。
【図４】  図２の物品を実装するＰＷＢの断面図である。
【図５Ａ】  フレキシブル回路の作製に使用することができる本発明のコンデンサーまたは抵抗器として機能しうる受動電気物品の平面図である。
【図５Ｂ】  図５Ａの物品の線５Ｂ−５Ｂに沿った断面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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