专利名称：用于自组装单层(sam)的介电保护层的制作方法
用于自组装单层的介电保护层本发明涉及用于自组装单层(Self Assembling Monolayer, SAM)的保护-和 /或平面化(Planarisierimg)层，所述自组装单层如特别是在电路板制造中在铜坯 (Kupferplatinen)的功能化中所使用的，例如在制造无源构件例如电容器或电阻器中所使用的。电路板制造中的集成密度随着微型化而增加，因此产生了将特别是无源构件如电阻器和电容器直接整合进入电路板中的需求。向“三维组装(3D-BestUCkimg) ”的过渡所节省的空间反过来对成本状态有积极的作用。在日用产品如电脑主板、移动电话主板中的循环频率的上升，以及越来越宽的数据总线，表明对电容谷(kapazitive Senken)的需求增加，从而确保各构件之间可靠的通信 (信噪比)。尽管电容器和电阻器之间的比例以前在1 1的水平，但是现在该比例增加到了 3 1。为了增加SAM的机械稳定性(这基本上决定了构件如电容器的泄漏电流特性)， 例如DE 102008048446,出于稳定化和/或局部平面化电容器或构件的目的，向自组装单层上施用支持聚合物，也即聚合物薄层。该层在下文中称为保护层。典型的，使用已知的保护层，对于有效聚合物层厚为约550-600nm而言生成了 50pF/mm2的集成密度以及3. 17的介电常数，对于有效层厚为180-200nm而言生成了 150pF/mm2的集成密度。可以向谷(knke) 中引入更大量的聚合物，同时各峰(Spitzen)携带更薄的聚合物膜(参见
图1)。到目前为止，为了平面化已经使用了各种所需的聚合物作为支持聚合物，条件是它们与电路板工艺相容。现有技术的一个劣势在于保护层的介电常数低，这确定了集成密度，而如上所述， 出于微型化和提供更广泛的电容谱的目的必须提高集成密度。因此，本发明的目的在于提供一种用于自组装单层(SAM)的介电保护层，其具有提高的介电常数。该保护层应当在获得薄膜的同时还优选可由溶液加工。借助该新型的保护层可以实现直至超过lOnF/mm2的集成密度。该目的的实现通过权利要求书、附图和说明书给出。相应地，本发明提供了一种用于自组装单层的保护层，其包括具有较高介电常数的氧化性纳米颗粒，其中所述氧化性颗粒具有小于50nm的平均粒径并且具有稳定使其不团聚和聚集的保护壳。本发明还提供了一种基于有机电子器件的构件，其集成在电路板 (Leiterplatte)、预浸料坯(ft·印reg)或板坯(Platine)上，其中所述电路板、预浸料坯或板坯用作衬底，在所述衬底上施用用于具有本发明保护层的自组装单层的有机化合物。本发明最后提供了一种通过形成保护壳制备经稳定的纳米颗粒的方法。作为基于有机电子器件的构件，特别考虑的是电容器。此外，通过本发明可以改进，例如，有机场效应晶体管(其中有机场效应晶体管的闸级介电层(Gatedielektrikum) 适于直接集成进入电路板)，或者有机发光二极管(OLED)(其中OLED的电极沉积在薄绝缘层上)，特别是由于顶发射OLED的铜层是密封的。术语OLED还包括发光电化学电池 (LEEC)。
最后，与OLED的结构类似，层顺序还可用于太阳能电池，并且这种基于有机电子器件的构件根据本发明不仅包括电容器还至少包括有机场效应晶体管、OLED和有机太阳能电池。原则上，本发明适于所有种类的有机绝缘夹层(Zwischenschicht)。具体地，可以廉价地将构件直接构造在酸洗的铜表面上。图1显示了一种这种电容器结构作为实例。平均粒径小于50nm范围的氧化性纳米颗粒可以例如经由已知为溶胶-凝胶合成的工艺获得，这可以从包括DE 10338465和DE 102004016131的文献已知。在其中所述的方法中，为了制备纳米颗粒，特别制备了金属的非水性醇溶液，使其与具有更高价态的第二金属的氢氧化物化合物和/或烷氧基化合物反应，得到了平均粒径小于50nm、甚至在5至 IOnm范围的颗粒。在DE 102004016131中，金属醇盐和金属芳基氧化物与醇反应，并且类似地得到了纳米颗粒。上述两篇引用文献的公开内容在此也构成了本发明的一部分。非水性溶胶-凝胶合成法特别地实现了生成高结晶度和纯度的多种金属氧化物如Ti02、ZrO2和 BaTiO3的及其小的< IOnm的纳米颗粒。同时该合成法可以廉价地实施，并且带来了高产率。 但是，使用这些技术，得到了高度团聚的纳米颗粒，不能够加工成薄膜并且因此加工成薄膜电容器。为了防止团聚和聚集并得到尽可能均勻分布的纳米颗粒，根据本发明提供了保护纳米颗粒不聚集的“有机保护壳”。出人意料地，已经发现用于包裹纳米颗粒形成保护壳的稳定剂不仅不会影响颗粒的有效介电常数而且阻止了纳米颗粒的团聚并因此实现了将其加工成薄膜。更特别地，所关注的稳定剂为有机化合物，其围绕单个颗粒设置并且在沉积薄膜后可以通过范德华力相互作用稳定该膜。根据本发明一个优选的实施方案，这些有机化合物还包括适于交联的官能团，其稳定沉积后的保护层。为了制备经稳定的纳米颗粒，它们-例如在溶胶-凝胶合成法之后-经历稳定处理，从而形成了包裹纳米颗粒的保护壳。在这种情况中，在稳定剂于合适溶剂中形成的溶液中于室温搅拌纳米颗粒多个小时直至数天。接着，使其经历例如洗涤步骤，从而除去过量的稳定剂。此外，可以实施机械分散处理以破坏团聚。根据本发明一个优选的实施方案，该包裹纳米颗粒的保护壳包括羧酸、聚醚羧酸和/或磷酸衍生物。在沉积作为膜的保护层后，保护壳通过包裹纳米颗粒的这些分子而形成，并包含 “稳定剂”，通过范德华相互作用稳定该膜。适于构成包裹纳米颗粒的保护壳的稳定剂的实例有
权利要求
1.用于自组装单层的保护层，其包括具有较高介电常数的氧化性纳米颗粒，其中所述氧化性纳米颗粒具有小于50nm的平均粒径并且具有稳定使其不团聚和聚集的保护壳。
2.根据权利要求1的保护层，其中所述氧化性纳米颗粒包括无机材料。
3.根据权利要求2的保护层，其中所述纳米颗粒包括陶瓷材料。
4.根据前述权利要求中任一项的保护层，其中所述纳米颗粒选自以下化合物Ti02、 Zr02> BaTiO3^ BaZrO3O
5.根据前述权利要求中任一项的保护层，其中围绕所述纳米颗粒的保护壳包括有机化合物。
6.根据前述权利要求中任一项的保护层，其中围绕所述纳米颗粒的保护壳包括羧酸、 聚醚羧酸和/或磷酸衍生物。
7.根据前述权利要求中任一项的保护层，其中所述保护壳包括选自以下化合物的稳定
8.根据前述权利要求中任一项的保护层，其中所述纳米颗粒包埋于基体中。
9.通过形成保护壳制备经稳定的纳米颗粒的方法，其中在稳定剂于合适溶剂中的溶液中在室温下搅拌所述纳米颗粒多个小时至数天。
10.根据权利要求8的方法，其中所述经稳定的纳米颗粒经历洗涤步骤。
11.根据权利要求8或9的方法，其中用于分散所述纳米颗粒的溶剂选自以下溶剂
12.根据权利要求8至11中任一项的方法，其中用于清洗所述纳米颗粒的溶剂选自
13.基于有机电子器件的构件，其集成在电路板、预浸料坯或板坯上，其中所述电路板、 预浸料坯或板坯用作衬底，在所述衬底上形成具有根据权利要求1至12中任一项的保护层的自组装单层(SAM)。
全文摘要
本发明涉及介电保护层，其中包埋有纳米颗粒以增加介电常数，该纳米颗粒由保护壳包裹以防止团聚，从而获得了用于沉积超薄膜的小粒径。
文档编号H01G4/12GK102577638SQ201080046764
公开日2012年7月11日 申请日期2010年7月29日 优先权日2009年8月17日
发明者D.塔洛塔, G.加恩威特纳, G.施米德, T.齐玛 申请人:西门子公司