三井金属开发新薄膜电容器材料

　　三井金属开发出了静电容量高达1μF/cm2的薄膜电容器材料“AEC-1”。适用于部件内置底板。这是一种单层薄膜电容器，在厚20μm的铜电极和厚50μm的镍电极之间夹有厚0.6μm的钛酸钡陶瓷电介质层。目的是用来取代个人电脑微处理器等高频LSI的半导体内侧封装的合计数十μF的积层陶瓷电容器（MLCC）。可以把面积为1cm2左右的该产品嵌入到半导体封装的底板内。与积层陶瓷电容器相比，还可以减小ESL（等效串联电感、自感）的尺寸。今后将用于半导体工艺设计规则微细化至32nm和25nm时的去耦电容器。

　　单层薄膜电容器的ESL之所以比MLCC小，其原因在于夹有电介质层的电极结构不同。该公司目前正在详细测量ESL，预计嵌入面积1cm2、静电容量1μF左右的AEC-1后，可取代数十μF的MLCC。

　　原来的薄膜电容器，单位面积的静电容量小，即使嵌入底板中也无法提供充足的静电容量。此次单层薄膜电容器的容量之所以能够增大，是因为开发出了在金属箔上嵌入陶瓷电介质的技术。通过改进使陶瓷结晶所需要的焙烧工艺，并采用耐热的镍作为另一侧电极，从而能够在金属箔上直接焙烧陶瓷层。陶瓷的焙烧需要在高温环境下进行，而金属箔不耐高温。因此，原来首先在焙烧并结晶后的陶瓷中掺入树脂然后涂布在金属箔上，并利用树脂将金属箔铺在陶瓷层上，以防止在高温下加热金属箔。这样一来面临的课题是，只有树脂部分的相对介电常数下降，无法确保充足的静电容量。

　　另外，单层薄膜电容器还面临着一个课题，即：漏电流大。此次产品加载10V时的漏电流只有0.5μA/cm2，实际使用时不会有问题。

　　该产品能够以与使用覆铜板的普通多层底板基本相同的制造方法封装在底板上。具体做法是，首先，通过蚀刻将所需静电容量和形状的电极以及连接端子等刻到AEC-1内外的金属箔上。然后使用树脂通过热压接等将已设计好电路的覆铜板与金属箔贴合在一起。由于陶瓷层很薄，处理时多少会产生一些变形，但只要不起褶，电气特性就不会改变。

　　目前，含电极时，厚度已降至约35μm。这与目前印刷底板内部铜布线层的厚度相同，还可以减小底板的厚度。

　　目前正在检测实际嵌入后的电气特性。如果不在LSI芯片下面整面配置电容器就无法获得去耦效果，因此目前的设想用途是在底板的部分绝缘层上钻孔，然后内置薄膜电容器。如果能够设计一层薄膜电容器层来取代绝缘层，估计底板将更加容易制造。今后，还将考察这种情况下的电气特性。

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