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[發(fā)明專利]疊片式金屬化薄膜電容及其制備方法有效

專利信息
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
地址: 550025 貴州省貴*** 國省代碼: 貴州;52
權(quán)利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 疊片式 金屬化 薄膜 電容 及其 制備 方法
【說明書】:

技術(shù)領(lǐng)域

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。

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