無源電制品的制作方法

文檔序號：8169944閱讀：354來源：國知局

專利名稱：無源電制品的制作方法
無源電制品
背景技術：
電子工業(yè)的持續(xù)性趨勢是，使電子電路小型化和相應地增加電子電路的電路元件密度。在常規(guī)印刷電路板上，大部分的板表面積被表面安裝式無源電氣裝置如電阻器、電容器和感應器所占據。一種增加電子電路內的電路元件密度的方式是，從電路板的表面除去無源裝置，并將該無源裝置嵌入或整合到電路板本身中。這具有這樣的附加優(yōu)點使無源裝置更接近有源電路組件，因此降低了電引線的長度和引線電感、提高了電路速度并降低了信號噪聲。信號噪聲可導致信號完整性和電磁干擾(EMI)的問題。將無源組件嵌入電路板中可以降低板中層的尺寸、厚度和數量，這可以顯著地降低電路板的成本。電路板的尺寸和厚度的降低以及表面安裝式組件和與其相關的通路和焊接點的去除，可以使重量明顯降低，并提供改善的可靠性。最后，隨著信號上升時間、頻率和電流以及板的密度持續(xù)提高，需要在印刷電路板水平上的改善的熱耗散。薄的、嵌入的無源層也可以提供改善的熱耗散。
發(fā)明概述
本發(fā)明的一方面提供了一種無源電制品。在一個實施方案中，所述無源電制品包括具有主表面的第一導電基板和具有主表面的第二導電基板，所述第二基板的主表面面向所述第一基板的主表面。電阻層位于所述第一基板的主表面和所述第二基板的主表面中的至少一個表面上。電絕緣層介于所述第一基板和所述第二基板之間，并與所述電阻層接觸。所述絕緣層包含厚度為約lpm至約2(Him的聚合物。所述絕緣層具有基本上恒定的厚度。
本發(fā)明的另一方面提供了一種形成無源電制品的方法。在一個實施方案中，該方法包括提供一種層狀結構，其包括具有主表面的
第一導電基板；具有主表面的第二導電基板，所述第二基板的主表面面向所述第一基板的主表面；位于所述第一基板的主表面和所述第二基板的主表面中的至少一個表面上的電阻層；以及介于所述第一基板和所述第二基板之間、并與所述電阻層接觸的電絕緣層，所述絕緣層包含厚度為約lpm至約20um的聚合物，其中所述絕緣層具有基本上恒定的厚度。所述第一基板、所述第二基板和所述電阻層中的至少一種被電路化(circuitized)以形成電阻器、電容器和感應器中的至少一種。
本發(fā)明的另一方面提供了一種嵌入有電路化層狀結構的印刷電路。在一個實施方案中，所述層狀結構包括具有主表面的第一導電基板；具有主表面的第二導電基板，所述第二基板的主表面面向所述第一基板的主表面；位于所述第一基板的主表面和所述第二基板的主表面中的至少一個表面上的電阻層；以及介于所述第一基板和所述第二基板之間、并與所述電阻層接觸的電絕緣層，所述絕緣層包含厚度為約lum至約20um的聚合物，其中所述絕緣層具有基本上恒定的厚度。
附圖簡述
本發(fā)明將參照附圖進行進一步說明，其中貫穿幾幅附圖中的相同結構用相同數字表示，其中層的厚度不一定是按尺寸繪制的，以及其中

圖1A-1C是本發(fā)明的無源電制品的剖視圖，所述無源電制品可以用作電容器、電阻器、感應器或其組合。
圖1D是圖1C中的電絕緣層的擴展圖。
圖2A至2M示出了使用本發(fā)明的無源電制品形成電阻器的示例性方法。
圖3A至3E示出了嵌入有本發(fā)明無源電制品的PCB的示例性實施方案，其中所述無源電制品被圖案化以用作電阻器(圖3A)、電容器 (圖3B和3C)和感應器(圖3D和3E)。
圖4A至4F示出了根據本發(fā)明一個實施方案的具有單個電阻層的
無源電制品的示例性實施方案，所述制品被圖案化以用作無源電元件的各種組合。
圖5A至5D示出了根據本發(fā)明一個實施方案的具有兩個電阻層的無源電制品的示例性實施方案，所述制品被圖案化以用作無源電元件的各種組合。
發(fā)明詳述
在下面的詳細說明中參照附圖，其形成所述詳細說明的一部分，在附圖中以圖解的方式示出了本發(fā)明可以實施的具體實施方案。在這點上，參照所述附圖的取向來使用方向術語，例如 "頂"、"底"、 "前"、"后"、"引導"、"拖尾"等。由于本發(fā)明實施方案的組件可以以多個不同的方向來定位，因此方向術語只是用于示例的目的，而沒有限制的含義?？梢岳斫?，可以利用其它實施方案，并在不背離本發(fā)明范圍的情況下可以進行結構或者邏輯的變化。因此，下面的詳細說明并不是以一種限制的含義進行的，本發(fā)明的范圍由所附的權利要求書限定。
本發(fā)明涉及一種無源電制品，其可以被圖案化以用作電容器、電阻器、感應器或其任意組合，并且其可以在例如印刷電路板(PCB)或柔性電路(柔性電路是一類PCB)中被嵌入或整合為電路的組件。另外，無源電制品本身在進行一些改變后可以用作電路。
無源電制品
無源電制品本發(fā)明無源電制品的一個實施方案包括具有主表面的第一導電基板；具有主表面的第二導電基板，所述第二基板的主表面面向第一基板的主表面；位于第一基板的主表面和第二基板的主表面中的至少一個表面上的電阻層；以及介于第一基板和第二基板之間、并與電阻層接觸的電絕緣層。第一基板、第二基板、電阻層和絕緣層被選擇性圖案化以形成無源元件，包括電容器、電阻器、感應器及其組合。根據本發(fā)明用作電容器、電阻器、感應器或其任意組合的無源電制品的
潛在應用是各式各樣的，并且所需電容、電阻和電感的范圍根據預期的應用而變化。
圖1A-1C分別示出了本發(fā)明無源電制品10a、10b和10c的示例性
實施方案，所述無源電制品可用作電容器、電阻器、電感器或其任意組合。參照圖1A，無源電制品10a包括第一基板12a、電阻層14a、電絕緣層16a和第二基板18a的層壓材料。參照圖1B，無源電制品10b 的結構與無源電制品10a類似，但是在層壓材料中包括另外的電阻層 (其可以具有不同的電阻率)，使得電阻層被定位成與兩個基板相鄰。
特別地，無源電制品10b包括第一基板12b、電阻層14b、電絕緣層16b、第二電阻層14b'和第二基板18b?，F(xiàn)在參照圖1C，無源電制品10c的結構與無源電制品10a類似。特別地，無源電制品10c包括第一基板 12c、電阻層14c、電絕緣層16c和第二基板18c。絕緣層16c包括在聚合物22中的多個粒子20，如擴展圖1D所示。粒子20可彼此接觸或者可彼此不接觸，并且可根據所需的最終應用以預定的方式(例如均勻地或無規(guī)地)排列。在一個實施方案中，粒子20基本上是球形的，在另一個實施方案中，粒子20具有其它的非球形形狀。在一個實施方案中，粒子20具有規(guī)則的形狀和尺寸，另一個實施方案中，粒子20 具有不規(guī)則的形狀和/或尺寸。
為了清楚和方便地描述，除非另有特別說明，本文中無源電制品 10a、 10b和10c，第一基板12a、 12b和12c，電阻層14a、 14b、 14b，和14c，絕緣層16a、 16b和16c，以及第二基板18a、 18b和18c通常被稱為無源電制品10、第一基板12、電阻層14、絕緣層16和第二基板18。
第一基板12和第二基板18是導電性的，以使無源電制品10可被用作電容器、電阻器、電感器或其任意組合?；蛘?，至少第一基板12 的主表面24和第二基板18的主表面26是導電性的。電阻層14也是導電性的，但是導電性分別低于相鄰的第一基板12或第二基板18的導電性。第一基板12和第二基板18與電阻層14的導電性差異可源于材料的性能和/或尺寸的差異。在一個實施方案中，第二基板18最初并未被包括在包含無源電制品的層壓材料中，相反，第二基板包括與所述無源電制品連接的印刷電路層。在圖1A-1C中的每一個實施方案中，絕緣層16具有基本上恒定的厚度。在一個實施方案中，第一基板12、第二基板18、電阻層14和絕緣層16中的每一種均具有基本上恒定的厚度。
在圖1A-1C中，當無源電制品IO被圖案化以形成電阻器時，電流在電阻層14平面內流過電阻層14。電流輸入和輸出接觸墊(未示出) 形成于第一基板12中，電流在接觸墊之間流動。如果在與第二基板18 相鄰的位置也提供有電阻層14，那么可在制品的第二側面上類似地形成電阻器。當無源電制品IO被圖案化以形成電容器時，對置的電容板 (未示出)形成于第一基板12和第二基板18中。在一些實施方案中，電阻層14 (也是導電性的，但是導電性低于基板12、 18)可將電容板延伸超出圖案化的基板12、 18的邊緣。當無源電制品IO被圖案化以形成電感器時，具有輸入和輸出接觸(未示出)的盤繞結構形成于基板12、 18中的一個或兩個基板中。
圖1A-1C中所示的無源電制品10的各層可抗分離、抗分層或抗內聚衰壞。在一個實施方案中，根據IPC Test Method Manual ， IPC-TM-650，試驗號2.4.9( 1988年10月，the Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits出版)測定，以90度的剝離角使層分離或引起無源電制品10的任意一層的內聚衰壞所需的力大于約3磅/ 英寸(約0.5千牛頓/米(kN/m))，優(yōu)選大于4磅/英寸(0.7kN/m)，更優(yōu)選大于6磅/英寸(lkN/m)。需要這種力使包括無源電制品10的層壓材料中的任意相鄰的層分離，例如使基板12、 18與相鄰的絕緣層16 分離，使基板12、 18與相鄰的電阻層14分離，或使絕緣層16與相鄰的電阻層14分離，或者引起基板12、 18、電阻層14或絕緣層16內的內聚衰壞。
在一個實施方案中，制品10的電容密度大于約lnF/in2，優(yōu)選大于約4nF/in2，更優(yōu)選大于約10nF/in2。
基板
無源電制品10的基板12、 18可包含單層或多層，例如層壓材料。基板12、 18可以包含石墨、復合材料例如聚合物母體中的銀粒子；金屬例如銅或鋁；它們的組合；或它們的層壓材料。多層基板的例子包括聚酰亞胺上的銅。第一基板12和第二基板18的材料和結構可以是相同的或不同的。
根據本發(fā)明，基板12、 18中的至少一種基板是自支撐基板。如本文所使用的，術語"自支撐基板"是指具有足夠的結構完整性從而能夠在沒有支撐載體的情況下被涂覆和處理的基板。基板12、 18優(yōu)選是柔性的，但是也可以使用剛性基板。在一個實施方案中，基板12、 18 的厚度為約5至80μm，更優(yōu)選約10至40μm。當要求能夠散布高的熱負荷或處理高強度電流時，厚度更高的基板是優(yōu)選的，例如厚度為至少約70μm。
通常，與電阻層14接觸的第一基板12的主表面24是導電性的，與電絕緣層16 (在圖1A)或電阻層14 (在圖1B)接觸的第二基板18 的主表面26也是導電性的?？梢允褂帽砻嫣幚?通過例如氧化或者與偶聯(lián)劑例如使用官能團封端的硅垸反應將材料添加這些主表面24、 26 中)以促進相鄰層之間的粘附。在基板12的主表面24和基板18的主表面26上的所得材料本身可不必是導電性的。特別地，如果主表面與絕緣層16 (不是電阻層14)接觸，主表面上的材料不必是導電性的，因為只要基板本身是導電性的，就可以形成電容器。
在一個實施方案中，第一基板12的主表面24和第二基板18的主表面26的平均表面粗糙度均為約10nm至約300nm，優(yōu)選10nm至100nm，更優(yōu)選10nm至50nm。如果電絕緣層16的厚度為lpm或更低，平均表面粗糙度優(yōu)選為10nm至50nm。平均表面粗糙度RMS是通過如此測得的:將平均值[(Zl) 2+ (z2) 2+ (z3)、…(zn) 2]/n取平方根，其中z是高于或低于基板表面均值的距離，n是測量點的數目，并且至少為1000。測量面積為至少0.2mm2。優(yōu)選的是，Zn不大于電絕緣層或電阻層厚度的一半。
當基板是金屬時，金屬的退火溫度優(yōu)選等于或低于電絕緣層16的固化溫度，或者金屬在電絕緣層14被涂覆前被退火。
優(yōu)選的基板是銅。示例性的銅包括銅箔，其來自Carl Schlenk， AG， Nurnberg ， Germany ，或者來自 Olin Corporation's Somers Thin Strip/Brass Group, Waterbury， Connecticut。
電阻層
無源電制品10的電阻層14包含高歐姆材料的薄膜。示例性高歐姆材料包括但不限于鎳-鉻(MCr)、鎳-鉻-鋁-硅(NiCrAlSi)、鎳-磷 (NiP)或摻雜的導體，例如摻雜的鉑。在一個實施方案中，電阻層14 由具有高磁導率的材料例如鐵氧體材料、鎳-鐵合金例如坡莫合金、硅鋼或鈷合金形成。當無源制品被圖案化以形成電感器時，為了提供更大的電感，相對磁導率大于10的材料是優(yōu)選的，相對磁導率大于100 的材料是更優(yōu)選的。在一個實施方案中，電阻層14的厚度小于約2pm。在一個實施方案中，電阻層14的電阻率大于約25Q/Sq，優(yōu)選大于約 250 Q/Sq，更優(yōu)選大于約500 Q/Sq。
在一個實施方案中，電阻層14通過下述方法提供在基板12、 18 中的一個或兩個基板上濺射法、物理氣相沉積法、化學氣相沉積法、電鍍法或本領域已知的任何其它適用于電阻層14與基板12、 18的特定材料的合適方法。銅基板上合適的電阻層包括整合有薄膜電阻器的銅基板，商品名為TCR和TCR+，來自Gould Electronics Inc.,Chandler, Arizona; INSITE Embedded Resistors, 來自Rohm & Haas Electronic Materials, Marlborough, Massachusetts;禾口 OHMEGA-PLY Resistor-Conductor Material, 來自Ohmega Technologies, Inc., Culver City, California。
與絕緣層16對接的電阻層14的表面30的表面粗糙特性類似于上述第一基板12的主表面24和第二基板18的主表面26的表面粗糙特性。特別地，在一個實施方案中，表面30的平均表面粗糙度為約10nm 至約300nm，優(yōu)選10nm至100nm，更優(yōu)選10nm至50nm。如果電絕緣層16的厚度為1pm或更低，平均表面粗糙度優(yōu)選為10nm至50nm。平均表面粗糙度RMS是如上所述測定的。
電絕緣層
無源電制品10的電絕緣層16本身可包含一層或多層，且包含聚合物。優(yōu)選地，電絕緣層16包含聚合物和多個粒子，并且是由樹脂和粒子的共混物制得的。
對于基板材料12、 18和電阻層14的表面粗糙度，選擇電絕緣層 16以提供這樣的無源電制品，該無源電制品需要上述的力以將相鄰的層(即基板或電阻層)與絕緣層16分離。
適用于電絕緣層16的樹脂包括環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚偏二氟乙烯、氰乙基支鏈淀粉、苯并環(huán)丁烯、聚降冰片烯、聚四氟乙烯、丙烯酸酯、聚苯醚(PPO)、氰酸酯、雙馬來酰亞胺三嗪(BT)、烯丙基化聚苯醚(APPE)及其共混物。U.S.專利公開號2004/0222412中所述的有機聚合物是適用于絕緣層16的材料的進一步的例子，所述專利是與本申請共同轉讓的，其全文以引用的方式并入本文。
市售的環(huán)氧樹脂包括以商品名為EPON 1001F和EPON 1050來自 Resolution Performance Products, Houston, Texas的那些。優(yōu)選地，樹脂可以承受在通常的焊料回流操作中遇到的溫度，例如約180至約 290°C。這些樹脂可以被干燥或固化以形成電絕緣層或導電層。
示例性的共混物包括環(huán)氧樹脂的共混物，優(yōu)選雙酚A 二縮水甘油醚和酚醛清漆樹脂的共混物，例如占樹脂的總重量90至70重量％的 EPON 1001F和10至30重量％的EPON 1050的共混物。
當存在粒子時，粒子是介電(或絕緣)粒子或導電粒子或它們的混合物。粒子分布可以是無規(guī)的或有序的。通常，絕緣層中的粒子包含介介電或絕緣粒子。但是，只要樹脂和粒子共混物的總效果是絕緣的，那么粒子的混合物是合適的。
示例性的介電或絕緣粒子包括鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、二氧化鈦、鈦酸鋯鉛及其混合物。市售的鈦酸鋇可來自Nippon Chemical Industrial Co. ， Tokyo， Japan,商品名為AKBT。
粒子可以是任何形狀的，并且可以被規(guī)則地或不規(guī)則地成形。示例性的形狀包括球、板狀、管狀、針狀、扁圓狀、橢圓體狀、錐體狀、棱柱狀、薄片狀、棒狀、盤狀、纖維狀、碎片狀、須狀及其混合。
粒度，即粒子的最小尺寸，通常為約0.05至約l(Him，優(yōu)選為0.05 至5pm，更優(yōu)選為0.05至2 pm。優(yōu)選地，粒子的尺寸允許至少兩個到三個粒子在電絕緣層厚度內被垂直堆疊。粒度稍大于電絕緣層厚度的相對大的粒子不期望地使單個粒子橋接在絕緣層任意一側上的層之間的間隙。在層疊過程中，這些相對大的粒子在粒子-基板界面處或粒子-電阻層界面處產生壓縮力，導致表面變形和"擦拭"作用，這可除去表面氧化層。
聚合物中粒子載荷通常占電絕緣層總體積的20 70體積％，優(yōu)選 30 60體積％，更優(yōu)選40 50體積％。
在一個實施方案中，電絕緣層16 (包括一個或多個層)的厚度為
約1 約2(Him。在另一個實施方案中，電絕緣層16的厚度為約8至約 16fim。
在一個實施方案中，絕緣層16的介電常數大于約4，優(yōu)選大于約 11，更優(yōu)選大于約15。
在一個實施方案中，絕緣層16的熱導率大于約0.2W/m-K，優(yōu)選大于約0.35 W/m-K,更優(yōu)選大于約0.5W/m-K。
制造無源電制品的方法
一種制造本發(fā)明無源電制品10的方法包括提供具有主表面24 的第一基板12，所述主表面24基本上不含碎屑或化學吸附的或吸附的材料；以及提供位于第一基板12的至少主表面24上的電阻層14?？?以通過濺射法、物理或化學氣相沉積法、電鍍法或本領域已知的任何其它合適的方法將電阻層14提供到主表面24上。提供包含樹脂的共混物，并將其涂覆到電阻層14的表面30上，將第二基板18的主表面 26層壓到該共合物上。然后固化或干燥該共混物。或者，可以將共混物涂覆到第二基板18的主表面26上，將第二基板18的涂覆有共混物的表面26層疊到第一基板12上的電阻層14的表面30上?；蛘?，可以將共混物涂覆到電阻層14的表面30和第二基板18的主表面26上，將涂覆有共混物的表面30、 26層疊在一起。巳知上述制造無源電制品 IO的方法產生圖1C所示的實施方案。在其它實施方案中，也可以將電阻層14提供到第二基板18的主表面26上，和/或可以使用不同的材料以形成絕緣層16，以便形成圖1A或1B的無源電制品。
為了使與電阻層14和電絕緣層16的粘附力最大化，基板12、 18 優(yōu)選基本上不含碎屑或化學吸附的或吸附的材料。例如，這可以通過降低基板表面24、 26上的殘余有機物的量，并從基板表面24、 26上除去碎屑而獲得。示例性方法包括下述的表面處理法。
另外，參照銅箔作為第一基板12和第二基板18、摻雜的鉑作為電阻層14以及由環(huán)氧樹脂和鈦酸鋇粒子形成的電絕緣層16，詳細地描述本發(fā)明的步驟。
銅箔被提供用于第一基板12和第二基板18。第一基板12的銅箔預先涂覆有摻雜的鉑電阻器層14 (來自Rohm & Haas Electronic Materials, Marlborough, Massachusetts的INSITE Resistor Material)。銅箔基板12、 18和摻雜的鉑電阻層14 (在它們暴露的表面上可以存在材料，例如有機抗蝕劑(如苯并三唑衍生物)和/或來自輥壓過程的殘余油)經受例如表面處理，以確保電絕緣層16和第一銅箔基板12上的摻雜的鉑電阻層14的表面30之間良好的粘附，也確保絕緣層16和第二銅箔基板18的表面26之間良好的粘附。例如可以通過使用氬氣-氧氣等離子體或使用空氣電暈處理銅箔基板和/或摻雜的鉑電阻器層，可以有效地進行除去，或者可以使用本領域所熟知的濕式化學處理法。可以使用例如超聲/真空網(vacuum web)清潔裝置(購自Web Systems Inc., Boulder, CO，商品名為ULTRACLEANER)除去粘附到銅箔基板和摻雜的鉑電阻層的暴露表面上的粒子。為了避免可能的涂覆問題和涂覆缺陷(這可能導致不均勻的涂層或短路的制品，例如短路的電容器)，優(yōu)選地，銅箔和電阻層在該表面處理步驟中沒有被刮擦、弄凹或彎曲。
用于絕緣層16的共混物可以通過提供樹脂例如環(huán)氧樹脂、任選的多個介電或絕緣粒子例如鈦酸鋇和任選的催化劑而制備。在使用前，可以從粒子表面上除去粒子上吸附的水或殘余的材料，如碳酸鹽(源自制造過程)。除去處理可通過如下完成將粒子在空氣中、在特定的溫度下加熱某一段時間，例如在35(TC下加熱15小時。加熱后，粒子可在用于共混物前儲存于干燥器中。
鈦酸鋇粒子和環(huán)氧樹脂的共混物可按如下步驟制備。首先將鈦酸鋇粒子與包含分散劑的酮溶劑混合。常規(guī)的混合設備可以為漿式攪拌器。組分的重量比通常為85%的鈦酸鋇、13.5%的溶劑和1.5%的分散
劑。為了獲得分散體并打破團塊，可以使用均質器(例如APV， Lake Mills銷售的Gaulin均質器)碾磨混合物。過濾濃縮的分散體以除去未分散的粒子。通常，一系列步驟中最后的過濾器為IO微米的絕對過濾器。這種過濾的、濃縮的分散體可隨后與環(huán)氧聚合物溶液和其它添加劑混合，以產生適于涂覆的分散體共混物。優(yōu)選地，就在涂覆步驟之前再一次過濾最終涂覆用分散體。
共混物可以包含添加劑，例如分散劑(優(yōu)選非離子分散劑)和溶劑。分散劑的例子包括(例如)購自Avecia Pigments & Additives, Manchester, UK，商品名為SOLSPERSE 24000的聚酯和聚胺的共聚物。溶劑的例子包括(例如)購自Aldrich Chemical, Milwaukee, WI的甲
乙酮和甲基異丁基酮。在優(yōu)選體系中，不需要其它添加劑；但是可以使用另外的組分，例如改變粘度或產生平坦涂層的試劑。
催化劑或固化劑可以添加到混合物中。如果使用催化劑或固化劑，可以在涂覆步驟之前添加催化劑或固化劑。優(yōu)選地，就在涂覆步驟之前添加催化劑或固化劑。
示例性的催化劑包括胺和咪唑。如果具有堿性(即pH大于7)表面的粒子不存在，那么示例性催化劑可包含產生酸性(即pH小于7) 物種的那些，例如锍鹽。市售催化劑是購自Aldrich Chemical Milwaukee, WI的2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚。通常，催化劑的用量占樹脂重量的約0.5 約8重量％，優(yōu)選0.5 1.5重量％。當使用2，4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚時，其優(yōu)選占樹脂重量的0.5 1重量％。
示例性固化劑包括聚胺、聚酰胺、多酚及其衍生物。市售固化劑購自E. L DuPont de Nemours Company, Wilmington, DE的1,3-苯二胺。通常，固化劑的用量占樹脂重量的約10 約100重量％，優(yōu)選10 50
重量％。
通過任何合適的方法例如凹版涂布機，用共混物對清潔的摻雜的
鉑電阻層14的表面30和清潔的銅箔基板18的表面26進行涂覆。優(yōu) 選地，涂覆在潔凈室中進行以使污染最小化。涂層的干厚度取決于共混物中的固體百分比、凹印輥和涂覆用基板的相對速度以及使用的凹印輥的單元體積。通常，為了使干厚度為約0.5至約l(Him，固體百分比為20至60重量％。涂層在涂布機的烘箱中、通常在低于約10(TC的溫度下被干燥至沒有粘性的狀態(tài)，優(yōu)選地，涂層在初始溫度為約3(TC、結束溫度為約IO(TC的階段中被干燥，然后繞到輥上。可以使用更高的最終干燥溫度，例如高達約20(TC，但并不是必須的。通常，在干燥步驟中發(fā)生非常少的交聯(lián)，其目的主要是為了盡可能多的除去溶劑。當涂層存儲在輥上時，剩余溶劑可導致粘連(即不需要的層間粘附)，并導致層壓材料的弱粘附。
克服缺陷的涂覆技術包括涂料混合物的管線內(in-line)過濾和排氣(除去氣泡)。在一個實施方案中，在將涂覆有電絕緣層的兩塊基板層疊之前，如果使用需要固化的樹脂，電絕緣層中的至少一個被部分固化，優(yōu)選在空氣中被部分固化。特別地，基板的粘附可通過在層疊前對涂層進行熱處理而改善。特別地，在更高的溫度下，熱處理的時間優(yōu)選很短，例如少于約10分鐘。
涂覆有電絕緣層的表面26、 30的層疊通過下述步驟進行在到達層壓機前，使其上具有絕緣涂層的基板12、 18中的一個或兩個基板通過例如低于層疊溫度約5至25。C的烘箱。優(yōu)選地，電絕緣層在層疊過程中不應該接觸任何東西，并且層疊應該在潔凈室中進行。為了制造本發(fā)明的無源電制品，使用層壓機并將兩個軋輥加熱至約150至約200 'C、優(yōu)選約15(TC的溫度，將涂覆的基板在電絕緣層對著電絕緣層的情況下進行層疊。對層壓機的輥提供合適的氣壓，優(yōu)選為5至40psi (34
至280KPa)，優(yōu)選為15psi (lOOKPa)。輥速可設定為任何合適的值，優(yōu)選為12至72英寸/分鐘(0.5至3.0厘米/秒)，更優(yōu)選為15至36 英寸/分鐘(0.64至1.5厘米/秒)。這個方法也可以以分批的方式進行。
層疊材料可以被切削為所需長度的薄片或巻繞到合適的芯上。一旦層疊完成，就不再需要優(yōu)選的潔凈室設施。
當樹脂需要固化時，那么就固化層疊材料。示例性的固化溫度包括溫度約140 約20(TC，優(yōu)選160 19(TC，示例性的固化時間包括時間約60 約180分鐘，優(yōu)選60 100分鐘。
如果金屬在涂覆時足夠軟或者在層疊和/或固化過程中變軟，那么電絕緣層16與摻雜的鉑電阻層14的表面30和銅箔18的表面26的粘附可得到改善；S卩，箔片和/或電阻層在涂覆前被退火或者在隨后的加工過程中被退火。退火可通過在涂覆步驟前進行加熱而完成，或者如果金屬的退火溫度等于或小于樹脂的固化溫度，退火可以作為固化或干燥步驟的結果。優(yōu)選使用退火溫度小于發(fā)生固化或干燥和層疊時的溫度的金屬基板。退火條件隨著使用的金屬基板的變化而變化。優(yōu)選地，對于銅，在該方法的任一階段中，使用10g負載，金屬基板獲得的維氏硬度小于約75kg/mm^銅獲得這種硬度的優(yōu)選溫度范圍為約100 至約180。C，更優(yōu)選120至160°C。
盡管本發(fā)明的無源電制品在被制作時可具有功能，但是為了限制橫向導電性，無源電制品可優(yōu)選如下所述被圖案化，例如以形成分散的島狀物或除去的區(qū)域。如下所示，圖案化的無源電制品可用作電路制品本身或電路制品的組件。
圖案化處理
電阻器元件、電容器元件和電感器元件可通過圖案化第一基板12、第二基板18或電阻層14而制得。其它部件例如電路跡線(包括連接
電阻器、電容器或感應元件的那些)、通孔接觸墊和通孔間隙(其中不需要電連接)也可以通過圖案化第一基板12、第二基板18、電阻層
14或絕緣層16而制得。應該注意，術語"通孔"的用途是用作一般術
語，以包括所有垂直互連的幾何形狀，例如通孔、掩埋孔和盲通路。
可以使用本領域已知的任何合適的圖案化技術。例如，無源電制品的圖案化可通過光刻法和/或通過本領域熟知的激光燒蝕法來進行。
基板12、 18的光刻法可通過下述步驟進行向無源電制品中施加光刻膠，然后曝光并顯影以在無源電制品上形成隱蔽和暴露的基板區(qū) 域的圖案。如果無源電制品然后暴露于已知可化學侵蝕或蝕刻基板的溶液中，就可以除去基板的被選擇的區(qū)域。然后使用剝除劑例如氫氧化鉀以除去光刻膠的剩余區(qū)域。這種方法允許除去電路結構中不需要的基板的區(qū)域。
在基板12和電阻層14都被除去的區(qū)域中，如果需要，電阻層14 可以在基板12之后立即被蝕刻。對于一些電阻材料，基板層12和電阻層14可能使用相同的蝕刻劑。
可以進行相同或類似的光刻法以圖案化電阻層14。電阻層14的光刻可以通過將光刻膠施加到已經具有一部分曝光(例如通過基板12 的曝光)的電阻層14的無源電制品上而進行。這種方法允許除去電路結構中不需要的電阻層的區(qū)域。優(yōu)選地，基板12、 18和電阻層14被選擇性蝕刻。即，用于蝕刻基板12、 18的溶液不會蝕刻電阻層14，用于蝕刻電阻層14的溶液不會蝕刻基板12、 18。
激光燒蝕法可以通過如下進行使用激光從無源電制品的任意一層或所有層上選擇性熱除去材料。光刻法和激光燒蝕法可以聯(lián)合使用。
電絕緣層16的厚度可限制本發(fā)明的無源電制品可如何被圖案化，
因為絕緣層16本身可能不會機械性支撐基板12、 18。電極可被圖案化到基板12、 18中，使得基板12、 18中至少一個基板一直支撐無源電制品。無源電制品的第一基板12可以被圖案化，而第二基板18可以保持持續(xù)(或未圖案化的)，使得無源電制品具有"結構完整性"，即，制品能夠在沒有支撐載體的情況下被處理并保持為自立的。通常，只要無源電制品具有結構完整性，無源電制品是雙圖案化的，S卩，在不使用支撐物的情況下在兩側上被圖案化。
圖2A-2M示出了由圖1A或1C所示的無源電制品IO形成電阻器的示例性光刻法的步驟。(圖2A)提供了一種無源電制品10，其包括第一導電基板12、電阻層14、電絕緣層16和第二導電基板18的層壓材料，將光刻膠40施加到導電基板12、 18上(圖2B)。將光刻膠40 的選擇部分例如通過暴露于紫外線而曝光(圖2C)，并將光刻膠40 顯影以除去光刻膠的未曝光部分(圖2D)。使用第一蝕刻液蝕刻導電層12、 18的顯露部分(圖2E)，使用第二蝕刻液蝕刻電阻層14的顯露部分(圖2F)。但是應該注意，對于一些電阻材料，導體和電阻材料可以使用相同的蝕刻劑。將光刻膠40從制品上剝除(圖2G)，并將新的光刻膠層44施加到目前的顯露表面上(圖2H)。選擇性曝光新的光刻膠層44(圖2D ，并將光刻膠44顯影以除去光刻膠的未曝光部分46(圖2J)。蝕刻導電基板12、 18的顯露部分(在實施例中，僅僅基板12的部分是顯露的)以限定兩個分離的電極48、 50(圖2K)，并再一次剝除光刻膠(圖2L)。電阻器52此處限定于導電基板12中的電極48、 50之間。最后，具有電阻器52的圖案化制品被層疊到印刷電路54 (例如印刷電路板)中(圖2M)。制品10的導電基板12、 18與印刷電路板54的導電層56、 58通過介電材料60而絕緣。電極 48、 50可通過導電通路(未示出)與導電層56、 58選擇性連接，這是本領域已知的。
應該注意圖2E和2F (其中導電基板層12、 18和電阻層14分別被蝕刻)可以在另一個實施方案中與圖2K (其中導電基板層12和18
被蝕刻)交換。也可以在該方法中合適的位置處進行另外的步驟(例如清潔以促進抗蝕劑粘附性、烘烤以除去水分、提供銅表面處理以改善與電介質相鄰的外部導體表面等)。使用類似的技術可形成各種類型的無源電氣裝置，包括電容器、電阻器、電感器及其組合。另外，如果電阻器需要精確的容差，可以使用諸如激光微調法之類的方法。
電路制品
本發(fā)明的無源電制品本身可在進行一些改進的情況下用作電路制品。在一個例子中，無源電制品IO可以被圖案化。在這個例子中，電路制品可通過下述步驟制備提供本發(fā)明的無源電制品10，并如上所述圖案化該無源電制品10,以提供電連接的接觸。無源電制品10的基板12、 18中的一個或兩個基板被圖案化，以允許到達第一基板12和
第二基板18的各個表面，并提供通孔接觸。
在另一個實施方案中，電路制品可通過包括如下步驟的方法制備.-
提供本發(fā)明的無源電制品10，提供至少一個電接觸以及使該接觸與無源電制品IO的至少一個基板12、 18連接。
例如，本發(fā)明的無源電制品可進一步包括一個或多個附加層，以制備印刷電路板或柔性電路。附加層可以是剛性的或柔性的。示例性剛性層包括購自Polyclad, Franklin, NH、商品名為PCL-FR-226的玻璃纖維/環(huán)氧樹脂復合材料、陶瓷、金屬或其組合。示例性柔性層包括諸如聚酰亞胺或聚酯之類的聚合物膜、金屬箔或其組合。聚酰亞胺可購自E.I. DuPont de Nemours Company, Wilmington, DE,商品名為 KAPTON，聚酯可購自3M Company, St. Paul, Minnesota,商品名為 SCOTCHPAR。這些附加層也可以包含位于層上或嵌入層中的導電跡線。術語"導電跡線"指被設計用于傳輸電流的導電材料的條帶或圖案。合適的導電跡線材料的例子包括銅、鋁、錫焊料、銀膏、金及其組合。
在這個實施方案中，優(yōu)選的制備電路制品的方法包括如下步驟提供本發(fā)明的無源電制品；將所述無源電制品的基板12、 18中的至少一個基板圖案化；提供附加層，并使所述層連接到無源電制品IO上；以及將至少一個電接觸提供到無源電制品的基板12、 18中的至少一個基板上。優(yōu)選地，提供第二附加層并使其連接到無源電制品上。
印刷接線板和柔性電路
本發(fā)明的無源電制品可在印刷電路板或柔性電路中用作組件，起到電容器、電阻器、電感器或其任意組合的作用。無源電制品可以被嵌入或整合到印刷電路板或柔性電路中。
PCB通常包含兩層材料，例如環(huán)氧樹脂和玻璃纖維的層壓材料(可具有一層或兩層銅表面)，其中夾有粘合劑或預浸料層(預浸料的層可以具有多于一個層預浸料"層")。柔性電路通常包含柔性層，例如涂覆銅的聚酰亞胺層和聚酰亞胺上的粘合劑層。本發(fā)明的無源電制品在任何合適的PCB或柔性電路中的位置和將本發(fā)明的無源電制品嵌入或整合到任何合適的PCB或柔性電路中的方法是是本領域所熟知的。特別地是，對于PCB或柔性電路，必須注意使PCB或柔性電路層 /組件對齊。
如上所述，電絕緣層16的厚度可決定制品IO是如何被圖案化的。當無源電制品10被包括到PCB或柔性電路中時，PCB或柔性電路層可給予無源電制品進一步的支持，允許使用另外的獨特的圖案化技術。
例如，可以使用雙圖案化和層疊法。雙圖案化和層疊法包括如下步驟，所述步驟可發(fā)生在上述基板12、 18中的一個基板被光刻圖案化之后。在該方法中，圖案化的基板被層疊到支撐材料例如電路板層(例如FR4)上，圖案化側面向支撐材料。由于電絕緣層16和圖案化的基板不能充分被支撐材料支撐，其它基板可以通過基本上類似的技術被圖案化。然后在第二基板的暴露面上進行第二次層疊以完成該方法。
圖3A-5D示出了圖1A-1C中的無源電制品被圖案化以形成電容
器、電阻器、電感器及其各種組合的例子。
圖3A至3C分別示出了嵌入有圖案化的圖1A或1C的無源電制品 (其中提供單個電阻層14)的PCB 100a、 100b和100c的例子。PCB 100a、 100b和100c均包括兩個材料(例如環(huán)氧樹脂/玻璃纖維)層102、絕緣粘合劑或預浸料的夾層104和本發(fā)明的無源電制品10，該制品在圖3A中用作電阻器，在圖3B中用作電容器，在圖3C中用作電感器。圖3A-3D的實施方案僅僅是示意性的，并不希望是限制性的。例如，在其它實施方案中可以省略層102中的一層或兩層。
圖3A示出了PCB 100a，其包含用作電阻器的本發(fā)明無源電制品 10。在圖3A中，信號或電流通過通孔110和IIO'穿過PCB 100a傳送，所述通孔110和110'是通過(例如)使用銅電鍍以分別形成表面銅結構112、 112，而制成導電性的。表面銅結構112、 112，在PCB 100a的上表面114或下表面116上的導電跡線(未示出)之間傳送信號。第一基板12、第二基板18和電阻層14被圖案化以形成覆蓋部分電阻層14 的墊118、 118，。(第二基板18已經在無源制品IO的示出區(qū)域中被完全除去)。墊118、 118'通過電阻層14的部分14'連接。表面銅結構112、 112'分別用于與墊118、 118'接觸，使得基于兩個墊118、 118'之間的電阻層14的部分14'的幾何形狀(長度和寬度)，可在墊118、 118' 之間測得受控的電阻。在其它實施方案中，可以利用不同的結構和方法來制備與墊118、 U8，的電連接，包括(例如)盲導電通路法。在其它實施方案中，墊118、 118'與PCB內部的跡線電連接。在其它實施方案中，層102、 104包含柔性材料，使得完成的電路制品是柔性的。
圖3B示出了 PCB 100b，其包含用作電容器本發(fā)明無源電制品10。在圖3B中，信號或電流通過通路120、 120'穿過PCB 100b傳送，所述通路120、 120，是通過(例如)使用導電材料122填充通路120、 120，
或例如使用銅電鍍而制成導電性的。導電通路120、 120'在PCB 100b 的上表面114或下表面116上的導電跡線(未示出)之間傳送信號。第一基板12、第二基板18和電阻層14被圖案化以在絕緣層16的每一側都形成電容板。在其它實施方案中，可以利用不同的結構和方法來制備與墊導電基板12、 18的電連接。在其它實施方案中，導電基板12、 18與PCB內部的跡線電連接。在其它實施方案中，層102、 104包含柔性材料，使得完成的電路制品是柔性的。
圖3C示出了本發(fā)明無源電制品IO的另一個實施方案，其用作電容器。在圖3C中，信號或電流通過通孔IIO和IIO'穿過PCB 100c傳送，所述通孔110和110'是通過(例如)使用銅電鍍分別形成表面銅結構112和112'而制成導電性的。表面銅結構112、 112'在PCB 100c 的上表面114或下表面116上的導電跡線(未示出)之間傳送信號。第一基板12、第二基板18和電阻層14被圖案化以在絕緣層16的兩側形成電容板123a和123b。在其它實施方案中，可以利用不同的結構和方法制備與墊導電基板12、 18的電連接。在其它實施方案中，導電基板12、 18電連接PCB內部的跡線。在其它實施方案中，層102、 104 包含柔性材料，使得完成的電路制品是柔性的。
圖3D和3E示出了 PCB 100c，其包含用作電感器的本發(fā)明無源電制品10。在圖3D中，信號或電流通過通路120和120'穿過PCB 100d 傳送，所述通路120和120'是通過(例如)使用導電材料122填充通路120、 120'或例如使用銅電鍍而制成導電性的。導電通路120、 120' 在PCB100d的上表面114或下表面U6上的導電跡線(未示出)之間傳送信號。第一基板12、第二基板18和電阻層14被圖案化以在絕緣層16具有接觸墊124和124'的一側形成盤繞感應元件。(第二基板18 已經在無源制品IO示出的區(qū)域中被完全除去)。在一個實施方案中，電阻層14是高磁導率的材料，例如鐵氧體材料，并且其被圖案化以至少部分延伸至導電基板12的圖案化線圈之間，使得高磁導率的材料位于感應線圈的磁芯中，因此賦予電感器更高的電感。在另一個實施方
案中，電阻層14的寬度與導電基板12的寬度相同。導電通路120、 120' 分別用于與墊124和124'電接觸。在其它實施方案中，可利用不同的結構和方法來制備與墊124和124'的電連接。在其它實施方案中，墊 124、 124'與PCB內部的跡線電連接。在其它實施方案中，層102、 104 包含柔性材料，使得完成的電路制品是柔性的。
圖4A至4F是圖1A或1C的無源電制品(其中提供單個電阻層 14)是如何被圖案化以提供各種電氣元件、特別是各種組合的無源電路元件的示意性例子。為了清楚起見，與上述圖3A-3C—樣，圖案化的制品未示出嵌入PCB或柔性電路中。但是，應該理解圖4A-4F的圖案化的制品是希望用于這種用途的。
圖4A示出了一種與電容器串聯(lián)的電阻器。參照上述圖3A所述，電阻元件形成于導電墊130和132之間。參照上述圖3B所述，電容元件形成于導電墊132和134之間。
圖4B示出了另一個與電容器串聯(lián)的電阻器的實施方案。電阻元件和電容元件均形成于導電墊136和138之間。由于導電墊136、 138彼此補償，所以電阻層14 (該層也是導電性的，但是導電性比基板12、 18差)既起到電阻元件的作用，又起到導電墊136的電容板的延伸件作用。
圖4C示出了另一種電阻-電容結構。電阻元件形成于導電墊140 和142之間。電阻材料層14形成電容器的頂電極，電容器的底電極是導電墊144。
圖4D示出了一種與電阻器串聯(lián)的電感器。感應元件形成于導電墊 146和148之間，電阻元件形成于導電墊148和150之間。
圖4E示出了一種與電容器串聯(lián)的電感器。感應元件形成于導電墊152和15之間，電容元件形成于導電墊154和156之間。
圖4F示出了一種與電阻器和電容器串聯(lián)的電感器。感應元件形成于導電墊158和160之間，電阻元件形成于導電墊160和162之間，以及電容元件形成于導電墊162和166之間。如果需要，電阻元件、電容元件和感應元件也可以相互并聯(lián)連接。
圖5A至5D是圖1B的無源電制品(其中基板12、 18上均提供有電阻層14)是如何被圖案化以提供各種電氣元件、特別是各種組合無源電路元件的示意性例子。為了清楚起見，與上述圖3A-3C—樣，圖案化的制品未示出嵌入PCB或柔性電路中。然而，應該理解圖5A-5D 的圖案化制品是希望用于這種用途的。
圖5A示出了一種在絕緣層16的兩側均具有電阻器的制品。分離的電阻元件形成于導電墊168、 170之間和導電墊172、 174之間。以這種方式，多個無源元件可位于印刷電路的相同的X-Y區(qū)域內。這些電阻元件可以彼此是電絕緣的，或如果需要，它們可以是串聯(lián)連接或并聯(lián)連接的。
圖5B和5C示出了一種在絕緣層16的兩側上均具有電感器的制品。分離的電阻元件形成于導電墊176、 178之間和導電墊180、 182 之間。在圖5C的制品中，電阻層14、 14'是高磁導率的材料，并且延伸至導電層12、 18的線圈之間，以提供更高的電感。電阻層14、 14' 的高磁導率材料可以是與電感器的導電線圈電連接的，或者是與導電線圈電絕緣的。例如，圖5C示出了層14的高磁導率的材料，其與層 12的導電線圈電連接；以及層14'的高磁導率的材料，其與層18的導電線圈電絕緣。
圖5D示出了與電容器串聯(lián)的電阻器。電阻元件形成于導電墊184、 186之間，電容元件形成于導電墊186、 188之間。
本發(fā)明也包括一種電氣裝置，其包含本發(fā)明無源電制品，所述無源電制品用作包含本發(fā)明無源電制品的PCB或柔性電路的電路。該電氣裝置可包括任何電氣裝置，其通常使用具有電容或電阻組件的PCB 或柔性電路。示例性電氣裝置包括手機、電話、傳真機、計算機、打印機、尋呼機和本領域技術人員已知的其它裝置。本發(fā)明無源電制品特別適用于內部空間非常寶貴的電氣裝置。
下面通過實施例描述本發(fā)明，但是在這些實施中所引述的具體的材料和量以及其他的條件和細節(jié)不應該被理解為對本發(fā)明構成不必要
的限制。
實施例1
在市售的砂磨機中，使用聚酯/聚胺共聚物分散劑制備0.3微米的鈦酸鋇在甲乙酮/甲基異丁基酮中的分散體。添加足量的環(huán)氧樹脂粘結
劑溶液(EPON 1001F和EPON 1050),使鈦酸鋇與環(huán)氧樹脂的體積比為45:55。使用凹版涂布機將所得分散體(固體含量為60%w/w)涂覆到35微米(一盎司)的銅箔上，該銅箔先前已經涂覆有不足lpm的慘雜的鉑電阻器層，其標定電阻率為每方(square)1000歐姆，商品名為 INSITE ，來自Rohm & Haas Electronic Materials ， Marlborough ， Massachusetts。干燥后，鈦酸鋇/環(huán)氧樹脂層的厚度為5至6微米。也使用相同的條件涂覆35微米的銅箔的第二樣品，所述樣品不具有電阻器層。在條件設定為約135°C、 5.93x103 m/s (14英寸/分鐘(ipm)) 的輥式層壓機中，將兩種涂層在涂覆面對著涂覆面的情況下層疊在一起。將該層壓材料在19(TC的烘箱中固化4小時。
使用90度剝離試驗測定了固化的層壓材料的粘附強度。電阻材料與電介質的粘附強度為至少3.156kN/m (6磅/線性英寸(pli))。由于電阻-電介質界面處失效，而電阻-銅界面處沒有失效，因此電阻材料與其銅基板的粘附強度也為至少3.156kN/m (6pli)。電介質與銅的粘附
強度為約1.578 kN/m (3pli)。也測試了固化的層壓材料在19(TC下另外熱烘烤4小時(以模擬PCB過程中的兩次層疊循環(huán))后的粘附強度。任何界面的粘附強度均無明顯的變化。
也測試了固化的層壓材料的電性能。使用本領域熟知的光刻法，將電容器和電阻器結構圖案化到導電材料和電阻材料中。用LCR計在頻率為lKHz的條件下測定了電阻和電容。電阻率發(fā)現(xiàn)平均為約1000 歐姆/方。因此，由層壓材料的制備方法或圖案化方法，電阻率沒有明顯的變化。測定電容，發(fā)現(xiàn)其為約0.0155 nF/mm2 (10nF/in2)。也測定了溫度由23T升至18(TC又降至23'C期間電容的變化。在溫度由23 。C升至180℃期間電容的增加小于15%。當樣品溫度回到23'C時，電容沒有凈變化。
實施例2
使用與上述相同的方法和材料，在35um(—盎司)的銅箔上涂覆 5至6pni厚的介電層。接著，在條件為約135°C、 5.93x103 m/s ( 14 ipm) 的熱輥式層壓機中，將這些層中的兩個層在涂覆面對著涂覆面的情況下層疊在一起。將兩個銅箔中的一個從層壓結構中剝離，這導致介電涂層轉移到另一個涂覆電介質的銅。然后將涂覆電介質的銅基板(電介質厚度為約10 11pm)層疊到18pm(二分之一盎司)具有不足lpm 的濺射的鎳-鉻電阻材料(電介質側面向電阻材料)的銅箔上，電阻薄片的電阻率為25歐姆/方。其上具有電阻材料的銅箔是來自Gould Electronics, Inc., Chandler, AZ的Gould TCR電阻導體材料。將該層壓材料在190℃固化4小時。
使用90度剝離角測定層壓材料的粘附強度。電阻材料與電介質的粘附強度發(fā)現(xiàn)為至少3.156kN/m (6pli)。與實施例1 一樣，由于電阻 -電介質界面處失效，而電阻-銅界面處沒有失效，因此電阻材料與其銅基板的粘附強度也為至少3.156 kN/m(6pli)。銅與電介質的粘附強度發(fā)現(xiàn)為約2.104kN/m (4pli)。也測試了固化的層壓材料在190℃下另外熱烘烤4小時(以模擬PCB過程中的兩次層疊循環(huán))后的粘附強度。任何界面的粘附強度均無明顯的變化。
也測試了固化的層壓材料的電性能。使用本領域熟知的光刻法，將電容器和電阻器結構圖案化到導電材料和電阻材料中。用LCR計在
頻率為lKHz的條件下測定了電阻和電容。電容測定為約0.0155 nF/mm2 (10nF/in2)。層壓材料的薄片電阻率測定為約25歐姆/方。
實施例3
使用與實施例1和2所述類似的方法，將與實施例1和2的配方相同的介電材料涂覆到35um (—盎司)銅箔，不同之處在于介電涂層的厚度為約8pm。在這種情況下，通過將涂覆電介質的銅箔與具有不足lnm厚的電鍍的鎳-磷電阻材料(電介質側面向電阻材料)的35um 銅箔層疊在一起并固化，制備了固化的層壓材料，電阻薄片的電阻率為25歐姆/方。具有電阻材料的銅箔是來自Ohmega Technologies, Inc., Culver City, CA的OHMEGA-PLY電阻電容材料。將該層壓材料在 2.07xl06N/m6 (300 psi)的壓力下在真空層壓機中層疊，在177'C的溫度下固化2小時。
實施例4
使用與實施例1和2所述類似的方法，將與實施例1和2的配方相同的介電材料涂覆到35um (—盎司)銅箔，不同之處在于介電涂層的厚度為約4pm。使用熱輥式層壓機在溫度為135°C、速度為305 mm/m(12ipm)、輥壓為1.03xl05N/m2 (15 psi)的條件下，將涂覆電介質的銅箔層疊到來自實施例3的涂覆電阻的銅箔上(電介質面向電阻器材料)。將最初涂覆有4pm厚的電介質的銅箔以180度角剝離，這使介電層從銅箔轉移到電阻表面。在另一個樣品上重復該過程，以產生兩個4pm厚的涂覆電介質的電阻-導體材料薄片。然后將這兩個薄片在電介質對著電介質的情況下層疊到一起，以在電介質和兩個銅箔中的每一個銅箔之間產生厚度為8pm的電介質和電阻層。將該層壓材料
在180℃的烘箱中固化4小時。
使用90度剝離角法測定了層壓材料的粘附強度。電阻材料與電介質的粘附強度發(fā)現(xiàn)為至少約2.367 kN/m (4.5pli)。與實施例1 一樣，由于電阻-電介質界面處失效，而電阻-銅界面處沒有失效，因此電阻材料與其銅基板的粘附強度也為至少約2.367 kN/m (4.5pli)。
雖然本文中示出并描述了具體實施方案，但是本領域的技術人員應當理解，各種適當的替代和等同裝置可以替代本文中示出和描述的具體實施方案而不脫離本發(fā)明的范圍。本申請旨在覆蓋本文中所討論的具體實施方案的任何修改和變化。因此希望的是本發(fā)明僅由權利要求及其等同形式限定。
權利要求
1.一種無源電制品，其包括具有主表面的第一導電基板；具有主表面的第二導電基板，所述第二基板的主表面面向所述第一基板的主表面；電阻層，所述電阻層位于所述第一基板的主表面和所述第二基板的主表面中的至少一個表面上；以及電絕緣層，所述電絕緣層介于所述第一基板和所述第二基板之間，并與所述電阻層接觸，所述絕緣層包含厚度為約1μm至約20μm的聚合物；其中所述絕緣層具有基本上恒定的厚度。
2. 如權利要求l所述的無源電制品，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一個基板是自支撐的。
3. 如權利要求2所述的無源電制品，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一個基板的厚度為至少約10μm。
4. 如權利要求l所述的無源電制品，其中所述電阻層的厚度小于約2μm。
5. 如權利要求l所述的無源電制品，其中所述第一基板和所述第二基板包含至少如下的一層，該層含有石墨、金屬及其組合中的一種。
6. 如權利要求5所述的無源電制品，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一個基板是銅。
7. 如權利要求5所述的無源電制品，其中所述金屬是在聚合物母體中的。
8. 如權利要求l所述的無源電制品，其中所述第一基板或所述第二基板包含多層層壓材料。
9. 如權利要求8所述的無源電制品，其中所述層壓材料包含銅層和聚酰亞胺層。
10. 如權利要求1所述的無源電制品，其中所述第一基板和所述第二基板的主表面的平均表面粗糙度小于約300nm。
11. 如權利要求l所述的無源電制品，其中以90度的剝離角使所述第一基板和所述第二基板中的一個基板與所述絕緣層分離所需要的力大于約3磅/英寸(約0.5kN/m)。
12. 如權利要求l所述的無源電制品，其中以90度的剝離角使所述電阻層與所述絕緣層分離所需要的力大于約3磅/英寸(約0.5kN/m)。
13. 如權利要求l所述的無源電制品，其中以90度的剝離角使所述電阻層與所述基板分離所需要的力大于約3磅/英寸(約0.5 kN/m)。
14. 如權利要求1所述的無源電制品，其中所述絕緣層包含干燥的或固化的樹脂，所述樹脂包括環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚偏二氟乙烯、氰乙基支鏈淀粉、苯并環(huán)丁烯、聚降冰片烯、聚四氟乙烯、丙烯酸酯、聚苯醚(PPO)、氰酸酯、雙馬來酰亞胺三嗪(BT)、烯丙基化聚苯醚(APPE)、或其共混物。
15. 如權利要求14所述的無源電制品，其中所述絕緣層包含含有環(huán)氧樹脂共混物的固化樹脂。
16. 如權利要求14所述的無源電制品，其中所述絕緣層包含介電粒子、導電粒子及其混合物。
17. 如權利要求16所述的無源電制品，其中所述介電粒子的尺寸小于約10 (im。
18. 如權利要求16所述的無源電制品，其中所述粒子選自鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、二氧化鈦、鈦酸鋯鉛、銀、鎳、涂鎳的聚合物球、涂金的聚合物球、錫焊料、石墨、一氮化鉭、和金屬硅氮化物或其混合物。
19. 如權利要求16所述的無源電制品，其中粒子載荷占所述絕緣層總體積的20 70體積％。
20. 如權利要求1所述的無源電制品，其中所述絕緣層的介電常數大于約4。
21. 如權利要求1所述的無源電制品，其中所述制品的電容密度大于約1 nF/in2。
22. 如權利要求1所述的無源電制品，其中所述絕緣層的熱導率大于約0.2 W/m-K。
23. 如權利要求1所述的無源電制品，其中電阻層的電阻率大于約25 Q/Sq。
24. 如權利要求1所述的無源電制品，其中電阻層的相對磁導率大于約10。
25. 如權利要求1所述的無源電制品，其中所述第一基板、所述第二基板、所述電阻層和所述絕緣層中的至少一種被圖案化以形成電阻器、電容器和電感器中的至少一種。
26. —種形成無源電制品的方法，該方法包括提供層壓結構，其包括具有主表面的第一導電基板；具有主表面的第二導電基板，所述第二基板的主表面面向所述第一基板的主表面；位于所述第一基板的主表面和所述第二基板的主表面中的至少一個表面上的電阻層；以及介于所述第一基板和所述第二基板之間、并與所述電阻層接觸的電絕緣層，所述絕緣層包含厚度為約lpm至約 2(Him的聚合物，其中所述絕緣層具有基本上恒定的厚度；所述第一基板、所述第二基板和所述電阻層中的至少一種被電路化以形成電阻器、電容器和電感器中的至少一種。
27. 如權利要求26所述的方法，還包括將所述電路化的層壓材料嵌入印刷電路中。
28. 如權利要求27所述的方法，其中所述印刷電路是剛性印刷電路板。
29. 如權利要求27所述的方法，其中所述印刷電路是柔性電路。
30. 如權利要求26所述的方法，還包括將多個所述電路化的層壓材料嵌入印刷電路中。
31. —種嵌入有電路化的層狀結構的印刷電路，所述層狀結構包括具有主表面的第一導電基板；具有主表面的第二導電基板，所述第二基板的主表面面向所述第一基板的主表面；位于所述第一基板的主表面和所述第二基板的主表面中的至少一個表面上的電阻層；以及介于所述第一基板和所述第二基板之間、并與所述電阻層接觸的電絕緣層，所述絕緣層包含厚度為約lpm至約2(Him的聚合物，其中所述絕緣層具有基本上恒定的厚度。
32. 如權利要求31所述的印刷電路，其中所述層狀結構被電路化以形成電阻器、電容器和電感器中的至少一種。
33. 如權利要求31所述的印刷電路，其中所述層狀結構被電路化以形成電阻器和電容器。
34. 如權利要求31所述的印刷電路，其中所述層狀結構被電路化以形成電容器和電感器。
35. 如權利要求31所述的印刷電路，其中所述層狀結構被電路化以形成電阻器和電感器。
36. 如權利要求31所述的印刷電路，其中所述層狀結構被電路化以形成電阻器、電容器和電感器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無源電制品，其包括具有主表面的第一導電基板和具有主表面的第二導電基板。所述第二基板的主表面面向所述第一基板的主表面。電阻層位于所述第一基板的主表面和所述第二基板的主表面中的至少一個表面上。電絕緣層介于所述第一基板和所述第二基板之間，并與所述電阻層接觸。所述絕緣層是厚度為約1μm至約20μm的聚合物。所述絕緣層具有基本上恒定的厚度。
文檔編號H05K1/16GK101204126SQ200680022566
公開日2008年6月18日申請日期2006年6月21日優(yōu)先權日2005年6月21日
發(fā)明者喬爾·S·派弗, 內爾松·B·歐′布賴恩申請人:3M創(chuàng)新有限公司

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