介电结构制造技术

一种介电结构，具有介电层，包括充分量之能促使导电层镀覆在该介电层上的镀覆掺杂物。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

通常而言，本专利技术是有关介电结构的领域。尤其是，本专利技术是有关适用于电容器制造的介电结构的领域。此种由印刷电路板表面移除无源元件可通过将无源元件埋入至积层印刷电路板的结构之中而得以实现。埋入型电容在形成非个别电容或“共享式”电容的电容平面的文章中已有论述。电容平面是由两积层金属薄片以聚合物为主的介电层绝缘所构成。共享式电容需要利用其它元件来逐渐使用该电容。此种共享式电容无法适当满足对于能保持个别元件功能的埋入型电容的需求。美国专利第6,268,782号(Brandt等)揭示一种个别埋入型电容器的形成方法，该方法包含下列步骤将底部电极材料上方的光可成像的低介电常数材料图案化，通过填充或部分填充该图案来沉积电容介电材料，然后制作电容器的顶部电极。此种电容器介电材料通常具有高介电常数，例如陶瓷或金属氧化物。使用此种陶瓷或金属氧化物的一项问题为上述材料可能难以金属化，亦即使用印刷电路板业现有所用的技术难以在上述材料之上制作电极。半导体的能量储存装置包含具有特定掺杂物(例如金)的介电层已有揭示。例如参见美国专利第6,180,252 B1(Farrell等)，该专利揭示含单一介电层的半导体电容器，该单一介电层包含有掺杂钛酸钡的金，因此该电容器具有比现有电容器更为增加的电容。该能量储存装置并未教示可用于印刷电路板领域中的埋入型电容器。因此，对于电容器，尤其是对于具有比在现有高介电常数电容介电材料上更容易制作电极的高介电常数电容介电材料的埋入型电容器的需求仍殷。本专利技术提供具有第一介电层与第二介电层的多层介电结构，其中，该第一介电层包括充分量之能促使导电层镀覆在该第一介电层上的镀覆掺杂物。具有包含充分量之能促使导电层镀覆在介电层上的镀覆掺杂物的介电层的介电结构也在本专利技术考虑之列。包含此种介电结构的电容器也进一步地在本专利技术考虑之列。本专利技术亦提供起催化作用与经镀覆的电极对介电层附着力的改善方法，包括下列步骤将含有充分量之能促使导电层镀覆在第一介电层上的镀覆掺杂物的介电层沉积在基材上，以及将导电层镀覆在该介电层表面上。此种方法亦使用于电容器制造中。在此种电容器中，一般而言，基材的顺序为底部导电层和底部介电层，及沉积在底部介电层上的介电层。本专利技术提供含有埋入型电容材料的印刷电路板，其中，该埋入型电容材料包括含有第一介电层与第二介电层的多层介电结构，其中，该第一介电层包含能促使导电层镀覆在第一介电层上的镀覆掺杂物。上述印刷电路板的制造方法也在本文考虑之列。“印刷线路板”与“印刷电路板”在本说明书全文中可交替使用。“沉积”与“镀覆”在本说明书中可交替使用，并且包含无电电镀与电解电镀。“多层”是关于两层或更多层。“介电结构”是关于单层或多层的介电材料。“烷基”是关于线型、分枝或环状烷基。所有的百分比均为重量百分比，除非另外指明。除了该数值范围显然受限于加总达100％之外，所有的数值范围均为内含而且可以任意顺序组合。本专利技术提供具有包含充分量之能促使导电层镀覆在介电层上的镀覆掺杂物的介电层的介电结构。本文中所用的“镀覆掺杂物”是关于包含充分量之能促使导电层镀覆在介电层表面的镀覆掺杂物的介电层中存在的任何传导性元素或化合物。此种介电结构特别适用于电容器的制造，尤其更适用于在积层印刷电路板中埋入的电容器的制造。此种电容器包含一对在电容器介电材料相对侧并与该电容器介电材料紧密接触的电极(导电层或金属层)。电容密度是由电极表面面积、介电材料的介电常数与电容器厚度所决定。本专利技术对已知的几何面积增加其电极面积，并且在不增加短路可能性的情况下减少介电材料的厚度。通常而言，用于本专利技术介电结构的介电材料为任何适合用来作为电容器介电材料。可根据电容器的设计需求而适当使用相当多种的介电材料。适合的介电材料包含具有2或是更大的介电常数。特别适合的介电材料为具有3或是更大的介电常数。于一具体例中，该介电材料具有高介电常数。“高”介电常数意指介电常数≥7，较佳为＞7。可适当使用的相当多种的介电材料包含，但不限于聚合物、陶瓷、金属氧化物及其结合。适合的聚合物包括，但不限于环氧树脂、聚酰亚胺、聚胺酯、包括聚芳香烃醚的聚芳香烃、聚砜、聚亚砜、氟化聚酰亚胺、氟化聚芳香烃等。适合的陶瓷与金属氧化物包括，但不限于二氧化钛(“TiO2”)，钽氧化物，例如Ta2O5，具有化学式BaTibOc的钛酸钡，其中a和b独立为0.75至1.25，c为2.5至5，例如SrTiO3的钛酸锶，钛酸钡锶，例如PbZryTi1-yO3的钛酸铅锆，具有化学式(PbxTi1-x)(ZryTi1-y)O3，其中M是例如碱土金属及过渡金属，例如钡及镧，各种金属其中任何一种，其中x表示铅含量且y表示锆含量，氧化锂铌，例如LiNbO3，钛酸铅镁，例如(PbxMg1-x)TiO3，以及氧化铅镁铌，例如(PbxMg1-x)NbO3及钛酸铅锶(PbxSr1-x)TiO3。当该电容器介电材料包含BaaTibOc时，较佳a及b皆为1且c为3，亦即BaTiO3。较佳该介电材料包含陶瓷或金属氧化物。该介电材料可以用于各种晶体结构中，包含但不限于，钛钙矿(ABO3)、烧绿石(A2B2O7)、金红石及其它结构具有适用于当作电容器介电材料的电气性质的多形体。使用聚合物/陶瓷或金属氧化物复合材料电容器介电材料时，该陶瓷或金属氧化物材料可能以粉末方式与该聚合物掺混。使用陶瓷或金属氧化物而不使用聚合物时，该陶瓷或金属氧化物可通过各种方法沉积，例如，但不限于，溶胶凝胶、物理方式及/或反应性蒸发、溅镀、以激光为主的沉积技术、化学气相沉积(「CVD」)、燃烧化学气相沉积(「CCVD」)、经控制气氛的燃烧化学气相沉积(「CACCVD」)、氢化物蒸气相沉积、液相磊晶及电解磊晶。该陶瓷或金属氧化物材料较佳是使用溶胶凝胶技术的方式沉积。于该溶胶凝胶过程中，本文中列举钛酸钡电容器介电材料的沉积，非烷氧化钛水溶液与钡前驱物以所欲的化学计量反应且可以溶剂/水溶液控制水解。然后通过浸涂或1,000至3,000转/分的旋涂将经水解的烷氧化物水溶液(或「溶胶」)之薄的、附着薄膜施涂于该基材。为增加膜厚可能需要多重涂层；该薄膜以5至10分从200℃加热至600℃以挥发该有机物种且保留该干燥的「凝胶」薄膜。然而加热至500℃时，该有机物质及水大部分会自该薄膜移除；该钛酸钡薄膜仍仅具有部分结晶性。接着将该薄膜退火一段时间以移除挥发性有机物质。所希望的退火温度为650℃持续大约1小时。较好将该薄膜再进一步退火以改良该薄膜的结晶性。后面的步骤是关于例如于干燥氮气下以200℃/小时加热该薄膜至最终退火温度600至900℃，较佳850℃，直到所欲之结晶性达到为止。当作该烷氧化钛较佳是异丙氧基钛。一般而言，「钡前驱物」是二醇与氧化钡的反应产物。典型的二醇是乙二醇及丙二醇。典型地于添加该烷氧化钛之前，该二醇-氧化钡反应产物是以醇、二醇醚等稀释。适用于当作稀释剂的醇包含，但不限于，乙醇、异丙醇、甲醇、丁醇及戊醇。于该溶胶凝胶过程期间，该复合材料的厚度是旋转速率及溶液黏度的函数。一般而言，该复合材料的厚度为至少100纳米，更通常至少250纳米，又更通常至少500纳米。尤其有用的厚度介于450至700纳米，更佳475至600纳米。该极大厚度，代替平面薄膜复合材料，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：C·S·艾伦，M·A·热扎尼克，S·M·凯恩斯，
申请(专利权)人：希普利公司，
类型：发明
国别省市：