[發明專利]疊片式金屬化薄膜電容及其制備方法

有效

• 申請號: 201110386265.6
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102394177A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 鄧朝勇;馬亞林;石健;張安邦
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: H01G4/33
• 分類號: H01G4/33;H01G4/10;H01G4/005
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 李亮;程新敏

技術領域

本發明涉及一種電子元件及其制備方法，尤其是一種電容及其制備方法。

背景技術

薄膜電容容量范圍廣，工作電壓范圍極寬，溫度特性好，穩定性高，可實現金屬化，具有自愈性，被廣泛用于汽車電子、航天、通訊、軍事等多個行業。隨著超大規模集成電路的廣泛應用，電子元件逐步向著全固化、小型化、薄膜化和片式化方向發展，這使得傳統的塑料薄膜和二氧化硅作為主要電容介質材料的發展空間受到了一定的制約。現在的電容存在介質的介電常數低，耐熱差，成膜性差，機械強度低等問題。

發明內容

本發明的目的是：提供一種疊片式金屬化薄膜電容及其制備方法，它的各項性能優秀，成本低廉，易于產業化，以克服現有技術的不足。

本發明是這樣實現的：疊片式金屬化薄膜電容，包括絕緣基板，在絕緣基板上設有金屬薄膜電極????????????????????????????????????????????????及金屬薄膜電極，在金屬薄膜電極與金屬薄膜電極之間設有將它們完全分隔的介質薄膜，防止電容短路，金屬薄膜電極、金屬薄膜電極及介質薄膜組成疊片式結構，金屬薄膜電極?上設有引出電極，在金屬薄膜電極上設有引出電極；在疊片式結構的外部設有鈍化保護層。

金屬薄膜電極/介質薄膜/金屬薄膜電極的結構組成一個結構單元，根據需要重復上述結構單元，構成疊片式金屬化薄膜電容。

絕緣基板為二氧化硅、氧化鋁、氮化鋁或絕緣陶瓷基片。也可以是在某種襯底上沉積了絕緣材料的復合結構，一般要求基板具有良好的絕緣性能和熱傳導性能。

所述的金屬薄膜電極I?和金屬薄膜電極II的材料為鉭、鈮、鋁、銅或銀等金屬中的一種或幾種的組合，或上述幾種金屬所構成的合金，或者金屬與合金所構成的復合結構。

所述的介質薄膜的材料為五氧化二鉭、五氧化二鈮或氧化鋁中的一種或幾種的組合。

疊片式金屬化薄膜電容的制造方法，

步驟一，在絕緣基板上采用掩膜技術沉積出金屬薄膜電極I，并對金屬薄膜電極I進行熱處理；

步驟二，在步驟一的基礎上，采用掩膜技術沉積出介質薄膜，對沉積后的介質薄膜行熱處理；

步驟三，在步驟二的基礎上，采用掩膜技術在介質薄膜上沉積出金屬薄膜電極II；沉積后對金屬薄膜電極II進行熱處理；

步驟四，重復步驟一、二、三的工藝，得到金屬薄膜電極II/介質薄膜/金屬薄膜電極I/介質薄膜/金屬薄膜電極II/介質薄膜/金屬薄膜電極I/襯底的疊層結構；具體的層數由電容器的電容量等電容設計參數確定；

步驟五，在步驟四的基礎上，采用掩膜技術在疊層結構的外部沉積鈍化保護膜，并露出引出電極。

鈍化保護膜材料可選二氧化硅，氮化硅或其他材料，其特征是具有較好的絕緣性能和溫度穩定性。

步驟六，在步驟五的基礎上，進行平面切割，將整塊襯底上多個電容器分割成單個電容器件。

上述的對金屬薄膜電極I、介質薄膜及金屬薄膜電極II/進行的熱處理是根據選用的材料特性和產品的性能需要來決定具體處理的工藝參數；?

金屬薄膜電極I和金屬薄膜電極II采用磁控濺射法進行沉積；介質薄膜層和鈍化保護層采用磁控濺射法或PECVD法沉積。

五氧化二鉭具有很高的介電常數（五氧化二鉭為27，二氧化硅為3.8，塑料薄膜約為3）、熔點高(1800℃)、化學性能穩定，耐腐蝕和熱穩定性好。以五氧化二鉭等為電介質的薄膜電容器CV密度大（即同樣電壓條件下，單位體積的電容量大）,?等效串聯電阻（ESR）小，漏電流小。沉積的金屬薄膜電極具有自身恢復性能，抵抗絕緣破壞的可靠性較高，可以在高溫或低溫等特種條件下使用，具有長期的穩定性。這種薄膜電容可以應用在電子、航天、軍事等眾多的高科技領域。

本發明提供一種簡單易行、易于產業化的疊片式金屬化薄膜電容結構設計及其制造方法。與傳統的通過卷繞單個電容器所制造的卷繞型電容器相比工時大幅減小，在同樣的電介質厚度和外形尺寸下,?疊片芯子的電容量比卷繞式的提高20%以上；由于滯留電感極小,?使疊片式金屬化薄膜電容器具有較好的頻率響應特性、較強的抗電磁干擾和抗射頻干擾能力,?脈沖上升速率和脈沖特性優異,?因而耐電流脈沖能力比常規卷繞式大10倍以上。