CN103578747A - 一种内置电容及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内置式电容，其包括第一电极、第二电极和设于第一电极和第二电极之间的介电层，介电层和第一电极之间设有第一过渡层，介电层和第二电极之间设有第二过渡层，介电层的材料为无机介电材料，第一过渡层和第二过渡层的材料均为环氧树脂或聚酰亚胺。本发明还公开了相应的制备方法。由于本发明在介电层和电极之间设有过渡层，过渡层和介电层没有采用无机/有机复合材料，省去了制备复合材料的环节，降低了原材料混入杂质的可能性，有利于制备高品质电容。另一方面，本发明可以采用喷墨打印的工艺制备过渡层，以及采用磁控溅射的工艺制备介电层，使得过渡层和介电层的厚度可以得到精确控制，提高了生产高品质内置电容的成品率。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件领域，特别是涉及一种内置电容及其制备方法。
背景技术
近年来，随着电子器件和设备向着小型化、多功能化的方向发展，电子封装技术已经进入高密度封装发展阶段。高密度封装一般要求电容等无源器件内埋到有机基板或硅基板内部，以节省线路板空间，提高电学性能。
上述内埋到基板内的电容称为内置电容。如图1所示，内置电容的结构由上端的电极层101、中间的介电层102和底端的电极层103组成。内置电容一般采用无机/有机复合材料作为介电层材料，这种复合材料是由高的介电常数的无机介电材料和柔性较好的环氧树脂等有机聚合物复合而成，其与金属材料有很好的结合性。
但是，在复合材料制备过程中，不可避免的将混入杂质，不利于制备高品质电容。另外，这种复合材料一般是通过涂布机涂布于电极层材料上，还存在介电层的厚度不易精确控制，生产高品质内置电容的成品率不高的问题。
发明内容
本发明提供一种内置电容及其制备方法。本发明内置电容与现有的内置电容在结构上和所采用的介电材料上有所区别，本发明内置电容在介电层和电极之间设有过渡层，过渡层和介电层没有采用无机/有机复合材料，省去了制备复合材料的环节，降低了原材料混入杂质的可能性，有利于制备高品质电容。
一种内置电容，包括第一电极、与第一电极相对的第二电极和设于所述第一电极和第二电极之间的介电层，所述介电层和第一电极之间设有第一过渡层，所述介电层和第二电极之间设有第二过渡层，所述介电层的材料为无机介电材料，所述第一过渡层的材料和所述第二过渡层的材料均为环氧树脂或聚酰亚胺。
一种内置电容的制备方法包括：
在第一电极的表面设置第一过渡层，所述第一过渡层的材料为有机聚合物；
在第一过渡层的表面设置介电层，所述介电层的材料为无机介电材料；
在介电层的表面设置第二过渡层，所述第二过渡层的材料为环氧树脂或聚酰亚胺；
在第二过渡层的表面设置第二电极。
本发明内置电容在介电层和电极之间设有过渡层，过渡层和介电层没有采用无机/有机复合材料，省去了制备复合材料的环节，降低了原材料混入杂质的可能性，有利于制备高品质电容。另一方面，由于过渡层的材料为环氧树脂或聚酰亚胺，介电层的材料为无机介电材料，本发明可以采用喷墨打印的工艺制备过渡层，以及采用磁控溅射的工艺制备介电层，使得过渡层和介电层的厚度可以得到精确控制，提高了生产高品质内置电容的成品率。
附图说明
图1是现有的电容结构示意图；
图2是本发明一种内置电容结构示意图；
图3是本发明一种内置电容制备方法流程示意图。
具体实施方式
本发明提供一种内置电容及其制备方法。下面对本发明进行详细说明。
实施例1
如图2所示，一种内置电容，包括第一电极201、与第一电极相对的第二电极205和设于所述第一电极201和第二电极205之间的介电层203，所述介电层203和第一电极201之间设有第一过渡层202，所述介电层203和第二电极205之间设有第二过渡层204，所述介电层203的材料为无机介电材料，所述第一过渡层202的材料和所述第二过渡层204的材料均为环氧树脂或聚酰亚胺。
一般无机介电材料具有高介电常数，采用无机介电材料作为介电层材料，可以提高电容的电容密度。但是，由于电容的电极材料一般为铜、镍、钛或铝等金属材料，无机介电材料在铜等金属材料上的附着力差，无法直接在电极上覆上无机介电材料，因此在电极和介电层之间设过渡层，过渡层的材料分别与电极材料和介电层材料有很好的结合力。过渡层的材料为环氧树脂或聚酰亚胺，环氧树脂包括酚醛树脂和双酚A型环氧树脂等。环氧树脂或聚酰亚胺能够附着于铜等金属电极材料，同时与无机介电材料又有良好的结合力，能够解决机介电材料难以附着于电极上的问题。另外，由于本实施例内置电容并没有采用无机/有机复合材料，省去了制备复合材料的环节，降低了原材料混入杂质的可能性，有利于制备高品质电容。此外，由于过渡层的材料为环氧树脂或聚酰亚胺，介电层的材料为无机介电材料，本发明可以采用喷墨打印的工艺制备过渡层，以及采用磁控溅射的工艺制备介电层，使得过渡层和介电层的厚度可以得到精确控制，提高了生产高品质内置电容的成品率。
优选的，所述无机介电材料为无机陶瓷介电材料。无机陶瓷介电材料的介电常数在无机介电材料中较高，一般为2000～3000。无机陶瓷介电材料的介电常数越高，两电极之间的多层材料的综合介电常数也越高。采用无机陶瓷介电材料作为介电层的材料，多层材料的综合介电常数能达到1000以上，这大大高于一般内置电容的介电层的介电常数，从而大大提高了内置电容的电容密度。
优选的，所述介电层的厚度为2～100微米。
优选的，所述第一过渡层的厚度为2～5微米。
优选的，所述第二过渡层的厚度为2～5微米。
采用喷墨打印和磁控溅射工艺，可以制备出超薄的介电层和过渡层，单层厚度可以达到5微米以下。介电层和过渡层的厚度越薄，电极之间的距离就越小，内置电容密度越高。
实施例2
实施例2为制备实施例1内置电容的一种制备方法。
如图3所示，一种内置电容的制备方法包括：
301、在第一电极的表面设置第一过渡层，所述第一过渡层的材料为环氧树脂或聚酰亚胺。
302、在第一过渡层的表面设置介电层，所述介电层的材料为无机介电材料。
303、在介电层的表面设置第二过渡层，所述第二过渡层的材料为环氧树脂或聚酰亚胺。
304、在第二过渡层的表面设置第二电极。
由于环氧树脂或聚酰亚胺与金属铜等电极材料，以及与无机介电材料都有很好的结合性，使得第一过渡层与第一电极，第一过渡层与介电层，第二过渡层与第二电极，第二过渡层与介电层紧密结合，从而提高本实施例内置电容的可靠性。
优选的，所述在第一电极的表面设置第一过渡层具体为：通过喷墨打印将第一过渡层的材料打印在第一电极的表面，形成第一过渡层。所述在介电层的表面设置第二过渡层具体为：通过喷墨打印将第二过渡层的材料打印在所述介电层的表面，形成第二过渡层。通过喷墨打印方法制备第一过渡层和第二过渡层，能够精确控制第一过渡层和第二过渡层的厚度，容易制备超薄过渡层。
优选的，所述在第一过渡层的表面设置介电层具体为：通过低温射频磁控溅射将无机介电材料溅射在第一过渡层的表面，形成介电层。使用低温磁控溅射的方法制备介电层，可以使制备温度控制在280度以内，不会对PCB板造成损伤，而且可以精确控制介电层的厚度，容易制备超薄介电层，介电层厚度可达5微米以下。
优选的，所述在第二过渡层的表面设置第二电极具体为：通过磁控溅射将电极材料溅射在所述第二过渡层的表面，或，通过沉铜电镀在所述第二过渡层的表面镀上电极材料。使用低温磁控溅射的方法制备第二电极，可以精确控制介第二电极的厚度。通过沉铜电镀的方法在所述第二过渡层的表面镀电极铜材料，工艺比较简单。
优选的，所述无机介电材料为无机陶瓷介电材料。无机陶瓷介电材料可以为钛酸锶和/或钛酸钡。
优选的，所述介电层的厚度为2～100微米。
优选的，所述第一过渡层的厚度为2～5微米。
优选的，所述第二过渡层的厚度为2～5微米。
采用本发明方法，可以精确控制过渡层和介电层的厚度，提高内置电容的成品率，而且制备出的内置电容的过渡层与介电层及电极之间的结合性好，可靠性高。
以上通过实施例对本发明一种内置电容及其制备方法进行了详细介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种内置电容，包括第一电极、与所述第一电极相对的第二电极和设于所述第一电极和第二电极之间的介电层，其特征在于，所述介电层和第一电极之间设有第一过渡层，所述介电层和第二电极之间设有第二过渡层，所述介电层的材料为无机介电材料，所述第一过渡层的材料和所述第二过渡层的材料均为环氧树脂或聚酰亚胺。
2.根据权利要求1所述的内置电容，其特征在于，所述无机介电材料为无机陶瓷介电材料。
3.根据权利要求2所述的内置电容，其特征在于，所述无机陶瓷介电材料为钛酸锶和/或钛酸钡。
4.根据权利要求1至3任一项所述的内置电容，其特征在于，所述介电层的厚度为2～100微米。
5.根据权利要求1至3任一项所述的内置电容，其特征在于，所述第一过渡层的厚度为2～5微米，和/或所述第二过渡层的厚度为2～5微米。
6.一种内置电容的制备方法，其特征在于，包括：
在第一电极的表面设置第一过渡层，所述第一过渡层的材料为环氧树脂或聚酰亚胺；
在第一过渡层的表面设置介电层，所述介电层的材料为无机介电材料；
在介电层的表面设置第二过渡层，所述第二过渡层的材料为环氧树脂或聚酰亚胺；
在第二过渡层的表面设置第二电极。
7.根据权利要求6所述的内置电容的制备方法，其特征在于，
所述在第一电极的表面设置第一过渡层具体为：通过喷墨打印将第一过渡层的材料打印在第一电极的表面，形成第一过渡层；
所述在介电层的表面设置第二过渡层具体为：通过喷墨打印将第二过渡层的材料打印在所述介电层的表面，形成第二过渡层。
8.根据权利要求6所述的内置电容的制备方法，其特征在于，所述在第一过渡层的表面设置介电层具体为：通过低温射频磁控溅射将无机介电材料溅射在第一过渡层的表面，形成介电层。
9.根据权利要求6所述的内置电容的制备方法，其特征在于，
所述在第二过渡层的表面设置第二电极具体为：通过磁控溅射将电极材料溅射在所述第二过渡层的表面；或通过沉铜电镀，在所述第二过渡层的表面镀上电极材料。
10.根据权利要求6所述的内置电容的制备方法，其特征在于，所述无机介电材料为无机陶瓷介电材料。
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