CN103177871B - 一种具有复合基板的薄膜电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有复合基板的薄膜电容器，其自下往上具有复合基板、电介质层和电极层，其中，复合基板具有双层结构，该双层结构包括铜基板以及形成在该铜基板上的含有微量杂质的镍基板。
Description
技术领域
本发明属于薄膜电容器领域，特别是涉及一种具有复合基板的薄膜电容器。
背景技术
现有薄膜电容器中，由于对电容器的电容量提出了更高的要求。现有技术中，薄膜电容器一般包括基板、电介质层以及电极层。电介质层的微观结构是决定电容器性能的关键因素。因此，对于薄膜电容器基板的材料构造有严格的要求。
现有的薄膜电容器基板多有采用金属镍来构成。为了在提高电容量的同时不影响电容器的性能，镍基板的纯度和杂质构成就不能忽视。若镍基板中含有不期望的杂质，或者其纯度不足，将限制薄膜电容器的电容量提高，并且可能增加其泄露电流，从而影响薄膜电容器的品质。
而且，薄膜电容器一般都通过嵌入形式而结合在印刷电路板上，现有印刷电路板的线路图案一般都由金属铜来构成，因此，现有镍基板薄膜电容器与印刷电路板结合依然存有缺陷。
发明内容
本发明针对现有技术中采用金属镍作为基板的薄膜电容器存在的问题，提出了一种采用复合基板的薄膜电容器，从而提高薄膜电容器的性能，并且使其能够更好的与印刷电路板结合。
本发明提出的具有复合基板的薄膜电容器自下往上具有复合基板、电介质层和电极层，其中，复合基板具有双层结构，该双层结构包括铜基板以及形成在该铜基板上的含有微量杂质的镍基板；
其中，所述铜基板采用高纯度的纯铜来形成，其纯度为99.999%；
其中，镍基板按照重量百分比计，具有如下配比的材料：镍的含量大于或等于99.98重量%。其余0.02重量%为多种杂质。所述多种杂质包括：0.0005-0.0008重量%的锰，0.005-0.008重量%的铝、0.001-0.002重量%的银、0.0005-0.001重量%的铬，0.004-0.006重量%的铁、0.0005-0.0012重量%的硅以及0.001-0.002重量%的锑以及0.001-0.002重量%的钽；
电介质层为钙钛矿结构的四方相锆钛酸铅PZT薄膜，其中该PZT薄膜的分子式为PbZr1-xTixO3，其中x取值是：0<x<1，优选x为0.05≤x≤0.85，该电介质层的厚度为1-5微米，优选2微米。
电极层为金属电极层，可用的金属材料例如金、铜、铝等。该电极层的厚度为100-200微米，优选120微米。
附图说明
图1为用于本发明提出的具有复合基板的薄膜电容器的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1：
参见图1，具有复合基板的薄膜电容器自下往上具有复合基板、电介质层和电极层，其中，复合基板具有双层结构，该双层结构包括铜基板以及形成在该铜基板上的含有微量杂质的镍基板；
其中，所述铜基板采用高纯度的纯铜来形成，其纯度为99.999%；
其中，镍基板按照重量百分比计，具有如下配比的材料：镍的含量大于或等于99.98重量%。其余0.02重量%为多种杂质。所述多种杂质包括：0.0005-0.0008重量%的锰，0.005-0.008重量%的铝、0.001-0.002重量%的银、0.0005-0.001重量%的铬，0.004-0.006重量%的铁、0.0005-0.0012重量%的硅以及0.001-0.002重量%的锑以及0.001-0.002重量%的钽；
电介质层为钙钛矿结构的四方相锆钛酸铅PZT薄膜，其中该PZT薄膜的分子式为PbZr1-xTixO3，其中x取值是：0<x<1，优选x为0.05≤x≤0.85，该电介质层的厚度为1-5微米，优选2微米。
电极层为金属电极层，可用的金属材料例如金、铜、铝等。该电极层的厚度为100-200微米，优选120微米。
需要说明的是，本发明提出的薄膜电容器用复合基板中，并没有限定铜基板和镍基板的厚度比例，各种厚度比例都是合适的（例如铜基板和镍基板的厚度比例为1:1、1:2、1:3、2:3等），只要该复合基板由铜基板和镍基板结合而成即可。也就是说，只要复合基板的厚度达到要求即可，其无需具体限定铜基板和镍基板分别占复合基板总厚度的百分比，因为本领域技术人员可以根据实际需要来分配铜基板和镍基板的厚度，以应对各种不同的场合。
下面介绍该具有复合基板的薄膜电容器的制造方法，所述方法依次包括如下步骤：
（1）准备如下配比的原料：大于或等于99.98重量%的镍。其余0.02重量%为多种杂质。所述多种杂质包括：0.0005-0.0008重量%的锰，0.005-0.008重量%的铝、0.001-0.002重量%的银、0.0005-0.001重量%的铬，0.004-0.006重量%的铁、0.0005-0.0012重量%的硅以及0.001-0.002重量%的锑以及0.001-0.002重量%的钽；
（2）第一次轧制：将上述原料熔融后，对其进行第一次轧制，该第一次轧制所得的镍基板为箔片状，其厚度为3-5毫米；
（3）第一次热退火，步骤（2）所得的镍基板箔片进行第一次热退火，退火温度为650-800℃，退火时间为60分钟；
（4）第二次轧制，对步骤（3）所得的镍基板箔片进行第二次轧制，第二次轧制后得到厚度更小的箔片，其厚度为1-2毫米；
（5）第二次热退火，将步骤（4）所得的镍基板箔片进行第二次热退火，退火温度为650-800℃，退火时间为40分钟；
（6）将步骤（5）所得的镍基板贴合到纯度为99.999%的铜基板上进行第三次轧制，轧制后形成厚度为200-300微米的复合基板箔片；
（7）第三次热退火，将步骤（6）所得的复合基板箔片进行第三次热退火，退火温度为700-800℃，退火时间为30分钟；
（8）按照四方相锆钛酸铅PbZr1-xTixO3的摩尔比例进行配置将氧化铅PbO2、二氧化锆ZrO2和二氧化钛TiO2粉末进行煅烧，从而烧结成PZT靶材，其中x取值是：0<x<1，优选x为0.05≤x≤0.85；其中煅烧温度为950℃-1200℃，煅烧时间为2.5-3小时；
（9）在磁控溅射反应室中，利用射频磁控溅射方法，在惰性气体环境中将PZT靶材溅射沉积在步骤（7）所得的复合基板箔片上；从而形成PbZr1-xTixO3电介质层；该电介质层的厚度为1-5微米，优选2微米；
（10）在磁控溅射反应室中，利用射频磁控溅射方法，在惰性气体环境中将金属材料溅射沉积在所述电介质层上，从而形成电极层，该电极层的厚度为100-200微米，优选120微米；
其中，步骤（9）和（10）中，射频磁控溅射反应室的真空度都为10-5帕斯卡；而步骤（9）中，射频磁控溅射的射频功率为150-200W，溅射时间为60分钟；步骤（5）中，射频磁控溅射的射频功率100-150W，溅射时间为120分钟。
实施例2：
参见图1，制造本发明的具有复合基板的薄膜电容器的另一个实施例如下所述。
参见图1，具有复合基板的薄膜电容器的制造方法依次包括如下步骤：
（1）准备如下配比的原料：大于或等于99.98重量%的镍。其余0.02重量%为多种杂质。所述多种杂质包括：0.0005-0.0008重量%的锰，0.005-0.008重量%的铝、0.001-0.002重量%的银、0.0005-0.001重量%的铬，0.004-0.006重量%的铁、0.0005-0.0012重量%的硅以及0.001-0.002重量%的锑以及0.001-0.002重量%的钽；
（2）第一次轧制：将上述原料熔融后，对其进行第一次轧制，该第一次轧制所得的镍基板为箔片状，其厚度为4毫米；
（3）第一次热退火，步骤（2）所得的镍基板箔片进行第一次热退火，退火温度为700℃，退火时间为60分钟；
（4）第二次轧制，对步骤（3）所得的镍基板箔片进行第二次轧制，第二次轧制后得到厚度更小的箔片，其厚度为1.8毫米；
（5）第二次热退火，将步骤（4）所得的镍基板箔片进行第二次热退火，退火温度为700℃，退火时间为40分钟；
（6）将步骤（5）所得的镍基板贴合到纯度为99.999%的铜基板上进行第三次轧制，轧制后形成厚度为240微米的复合基板箔片；
（7）第三次热退火，将步骤（6）所得的复合基板箔片进行第三次热退火，退火温度为750℃，退火时间为30分钟；
（8）按照四方相锆钛酸铅PbZr1-xTixO3的摩尔比例进行配置将氧化铅PbO2、二氧化锆ZrO2和二氧化钛TiO2粉末进行煅烧，从而烧结成PZT靶材，其中x取值是：0<x<1，优选x为0.05≤x≤0.85；其中煅烧温度为1100℃，煅烧时间为160分钟；
（9）在磁控溅射反应室中，利用射频磁控溅射方法，在惰性气体环境中将PZT靶材溅射沉积在步骤（7）所得的复合基板箔片上；从而形成PbZr1-xTixO3电介质层；该电介质层的厚度为1-5微米，优选2微米；
（10）在磁控溅射反应室中，利用射频磁控溅射方法，在惰性气体环境中将金属材料溅射沉积在所述电介质层上，从而形成电极层，该电极层的厚度为100-200微米，优选120微米；
其中，步骤（9）和（10）中，射频磁控溅射反应室的真空度都为10-5帕斯卡；而步骤（9）中，射频磁控溅射的射频功率为150-200W，溅射时间为60分钟；步骤（5）中，射频磁控溅射的射频功率100-150W，溅射时间为120分钟。
本发明提出的薄膜电容器采用具有铜基板和镍基板的复合基板，由于在铜基板上结合有镍基板，因此，在将其结合到印刷电路板上时，由于铜基板与印刷电路板上的铜线路图案都采用同一材质，即金属铜，所以他们能够实现完美的结合，从而有效避免由于结合不强而导致的松脱或脱落，因此能够提高印刷电路板的使用寿命。
以上实施方式已经对本发明进行了详细的介绍，但上述实施方式并非为了限定本发明的范围，本发明的保护范围由所附的权利要求限定。
Claims (1)
1.一种具有复合基板的薄膜电容器，其自下往上具有复合基板、电介质层和电极层，其中，复合基板具有双层结构，该双层结构包括铜基板以及形成在该铜基板上的含有微量杂质的镍基板；
其中，所述复合基板通过铜基板与印刷电路板上的铜线路图案结合；
其中，所述铜基板采用高纯度的纯铜来形成，其纯度为99.999％；
其中，镍基板按照重量百分比计，具有如下配比的材料：镍的含量大于或等于99.98重量％；其余小于或等于0.02重量％为多种杂质；所述多种杂质包括：0.0005-0.0008重量％的锰、0.005-0.008重量％的铝、0.001-0.002重量％的银、0.0005-0.001重量％的铬、0.004-0.006重量％的铁、0.0005-0.0012重量％的硅、0.001-0.002重量％的锑以及0.001-0.002重量％的钽；电介质层为钙钛矿结构的四方相锆钛酸铅PZT薄膜，其中该PZT薄膜的分子式为PbZr1-xTixO3，其中x取值是：0.05≤x≤0.85，该电介质层的厚度为1-5微米；
电极层为金属电极层，该电极层的厚度为100-200微米。
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