[發(fā)明專利]疊片式金屬化薄膜電容及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110386265.6
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102394177A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧朝勇;馬亞林;石健;張安邦
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 李亮;程新敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(shù)

薄膜電容容量范圍廣，工作電壓范圍極寬，溫度特性好，穩(wěn)定性高，可實(shí)現(xiàn)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(yè)。隨著超大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)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(fā)展，這使得傳統(tǒng)的塑料薄膜和二氧化硅作為主要電容介質(zhì)材料的發(fā)展空間受到了一定的制約。現(xiàn)在的電容存在介質(zhì)的介電常數(shù)低，耐熱差，成膜性差，機(jī)械強(qiáng)度低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)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(xiàng)性能優(yōu)秀，成本低廉，易于產(chǎn)業(yè)化，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：疊片式金屬化薄膜電容，包括絕緣基板，在絕緣基板上設(shè)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(shè)有將它們完全分隔的介質(zhì)薄膜，防止電容短路，金屬薄膜電極、金屬薄膜電極及介質(zhì)薄膜組成疊片式結(jié)構(gòu)，金屬薄膜電極?上設(shè)有引出電極，在金屬薄膜電極上設(shè)有引出電極；在疊片式結(jié)構(gòu)的外部設(shè)有鈍化保護(hù)層。

金屬薄膜電極/介質(zhì)薄膜/金屬薄膜電極的結(jié)構(gòu)組成一個結(jié)構(gòu)單元，根據(jù)需要重復(fù)上述結(jié)構(gòu)單元，構(gòu)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(fù)合結(jié)構(gòu)，一般要求基板具有良好的絕緣性能和熱傳導(dǎo)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(gòu)成的合金，或者金屬與合金所構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

所述的介質(zhì)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(shù)沉積出金屬薄膜電極I，并對金屬薄膜電極I進(jìn)行熱處理；

步驟二，在步驟一的基礎(chǔ)上，采用掩膜技術(shù)沉積出介質(zhì)薄膜，對沉積后的介質(zhì)薄膜行熱處理；

步驟三，在步驟二的基礎(chǔ)上，采用掩膜技術(shù)在介質(zhì)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(jìn)行熱處理；

步驟四，重復(fù)步驟一、二、三的工藝，得到金屬薄膜電極II/介質(zhì)薄膜/金屬薄膜電極I/介質(zhì)薄膜/金屬薄膜電極II/介質(zhì)薄膜/金屬薄膜電極I/襯底的疊層結(jié)構(gòu)；具體的層數(shù)由電容器的電容量等電容設(shè)計參數(shù)確定；

步驟五，在步驟四的基礎(chǔ)上，采用掩膜技術(shù)在疊層結(jié)構(gòu)的外部沉積鈍化保護(hù)膜，并露出引出電極。

鈍化保護(hù)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(wěn)定性。

步驟六，在步驟五的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(zhì)薄膜及金屬薄膜電極II/進(jìn)行的熱處理是根據(jù)選用的材料特性和產(chǎn)品的性能需要來決定具體處理的工藝參數(shù)；?

金屬薄膜電極I和金屬薄膜電極II采用磁控濺射法進(jìn)行沉積；介質(zhì)薄膜層和鈍化保護(hù)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(shù)（五氧化二鉭為27，二氧化硅為3.8，塑料薄膜約為3）、熔點(diǎn)高(1800℃)、化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕和熱穩(wěn)定性好。以五氧化二鉭等為電介質(zhì)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(lián)電阻（ESR）小，漏電流小。沉積的金屬薄膜電極具有自身恢復(fù)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(wěn)定性。這種薄膜電容可以應(yīng)用在電子、航天、軍事等眾多的高科技領(lǐng)域。

本發(fā)明提供一種簡單易行、易于產(chǎn)業(yè)化的疊片式金屬化薄膜電容結(jié)構(gòu)設(shè)計及其制造方法。與傳統(tǒng)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(zhì)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(yīng)特性、較強(qiáng)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(yōu)異,?因而耐電流脈沖能力比常規(guī)卷繞式大10倍以上。