CN105321715A - 多层氧化铝电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多层氧化铝电容器，包括铝衬底；多层氧化铝层，其相对于铝衬底形成在衬底的两侧或一侧上的至少一部分中；和多个电极层，其形成在氧化层铝上。根据本发明，制造工艺更加简化，原因在于在形成铝层之后，通过阳极氧化处理铝层形成而无需形成额外的绝缘层而形成Al2O3绝缘层，以使得制造成本能够降低，此外，根据本发明通过使用更加简化的工艺叠置包括多层氧化铝层的电容器，能够提供具有高容量和高可靠性的多层电容器。
Description
技术领域
本发明涉及一种多层电容器，更具体地，涉及一种使用氧化铝层的电容器结构。
背景技术
电容器被用作为存储或释放电力的电池，或被用于直流阻塞特性，并具有其中介电材料插入在两个接近放置的、彼此绝缘的电极材料之间的结构。
当将直流施加到电容器时，电流开始流动，同时在每个电极中积累电荷，但当完成电荷的积累时，电流会停止流动。然而，如果在改变电极后再次施加直流，电流即刻开始流动。使用这种特性，电容器被用于阻断直流但通过交流，并且其也被用于存储电力。
根据本文所使用的介电材料的类型，诸如空气、真空、气体、液体、云母、陶瓷、纸、塑料膜、电解质等，可将这种电容器进行分类。
就电解电容器来说，有铝电解电容器和钽电解电容器，电解电容器通常是指铝电解电容器。电解电容器使用薄氧化膜作为介电材料，并使用铝作为电极材料。由于可以制造非常薄的介电材料，所以与电容器的容量相比可以得到相对较大的电容。
同时，近来对由交替叠置的陶瓷层和金属(镍)层制成的多层陶瓷电容器(MLCC)积极地进行了研究。多层陶瓷电容器通过将高度在0.3mm以内的金属层和陶瓷层交替叠置200至1000次制成，0.3mm通常为一根头发的厚度。
多层陶瓷电容器可使用镍因为是金属而能导电但陶瓷不能导电的原理，通过叠置多层陶瓷层和镍层来储存电力。
多层陶瓷电容器是电子产品(诸如移动电话、智能手机、LCDTV、电脑等)的基本部件，其中它们每个都需要几百个MLCC。电子设备的小型化趋势要求MLCC的体积较小而电容量较大，这需要高水平的技术。
然而，当叠置多层时这种MLCC的厚度变得较厚，而且，由于连续叠置多层金属层和绝缘层要使用昂贵的加工设备，所以增加了制造成本。
发明内容
技术问题
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高容量电容器结构，该结构通过简化制造工艺而使制造成本降低。
此外，本发明的另一个目的是提供一种具有高电容和高可靠性的电容器结构，以及使用更简单的工艺来进行叠置多个层。
问题的解决方案
为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面的多层氧化铝电容器包括：
铝衬底；
至少一氧化铝层(其可以是经阳极化处理的氧化铝层)，其形成在铝衬底的两侧或一侧的至少一部分上；和
形成在氧化铝层上的电极层。
该电容器可进一步包括形成在氧化铝层上的介电层，其中电极层形成在介电层上。
铝衬底可包括在铝衬底的两侧上或一侧上具有预定图案的至少一个凹凸区域，氧化铝层可包括多层阻挡层(其可以是其中没有孔隙的无孔层)，电极层可形成在氧化铝层上。
具有预定深度的沟槽可形成在未形成氧化铝层的铝衬底的部分处。
该沟槽可包括在多个沟槽中，该多个沟槽可交替地形成在铝衬底的一个表面上和另一个表面上的至少一部分处。
电极层可包括在多个电极层中，且该多个电极层可形成在沟槽的两侧，并在形成沟槽的铝衬底的至少一部分处接合在一起。
该电容器可进一步包括形成在电极层之间的并配置为将电提供给接合在一起的电极层的至少一个引线部分。
根据本发明的另一方面的多层氧化铝电容器包括：
具有至少一个弯曲部分的铝衬底；
氧化铝层(其可以是阳极氧化处理的氧化铝层)，其形成在铝衬底的两侧的至少一部分上，以使氧化铝层相对于铝衬底的表面彼此垂直对齐；和
形成在氧化铝层上的电极层，
其中，将形成在铝衬底上的电极层接合在一起。
根据本发明的另一方面的多层氧化铝电容器包括：
具有至少一个弯曲部分的铝衬底；
氧化铝层(其可以是阳极氧化处理的氧化铝层)，其形成在铝衬底的两侧的至少一部分上，以使氧化铝层相对于铝衬底的表面彼此垂直对齐；
形成在氧化铝层上的电极层；和
形成在电极层之间以将电提供给接合在一起的电极层的至少一个引线部分。
根据本发明的另一方面的多层氧化铝电容器包括：
铝衬底；
氧化铝层(其可以是阳极氧化处理的氧化铝层)，其形成在铝衬底的两侧的至少一部分上，以使氧化铝层相对于铝衬底的表面彼此垂直对齐；
形成在氧化铝层上的电极层，
其中铝衬底通过弯曲铝片材料来形成。
该电容器可进一步包括：连接到铝衬底的第一引线部分，和连接到电极层的第二引线部分。
该铝衬底可包括具有V形截面的弯曲部分，并相对于弯曲部分弯曲，其中在弯曲部分处既不形成氧化铝层也不形成电极层。
该铝衬底可包括具有V形截面的弯曲部分，并相对于弯曲部分弯曲，其中弯曲部分交替形成在铝衬底的上表面和下表面。
发明的有利效果
根据本发明，由于Al2O3绝缘层通过在形成铝层之后阳极氧化处理铝层形成而无需形成额外的绝缘层，所以制造过程更简单，从而能够降低制造成本，此外，根据本发明，通过使用更加简化的过程叠置包括多层氧化铝层的电容器，能够提供具有高容量和高可靠性的多层电容器。
附图说明
图1至3是示出根据本发明的示例性实施例的包括多个叠置的氧化铝层的电容器的视图。
具体实施方式
下文中的描述仅以实例说明本发明的基本原理。因此，即使在本发明的描述中没有明确地解释或说明，本领域的技术人员也能实施本发明的原理并创造包括在本发明的观点和范围中的各种装置。此外，应该理解的是，本发明的描述中所列出的基本上所有的条件术语和示例性实施例，都明确旨在用于理解本发明的观念的目的，而不限于尤其以这种方式列出的实施例和形式。
通过参考附图的详细描述，上述目的、特征以及优势将变得更加明显，因此，本领域的技术人员可以容易地实现本发明的技术精神。
如果确定与本发明相关的、公知的现有技术可能会不必要地掩盖本发明的要点，则将省略它的详细描述。在下文中，参考附图，将描述根据本发明的优选示例性实施例。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的包括叠置的氧化铝层的电容器(下文中简称为“多层电容器”)的结构的图。
参考图1，多层电容器包括铝衬底、多个氧化铝层(经阳极氧化处理的氧化铝层)、多个电极层和多个引线部分。
根据本发明的示例性实施例的铝衬底，是为了通过阳极氧化处理形成氧化铝层，同时，它还可执行电容器的电极的功能。此外，高电容的电容器可通过利用多层结构中的铝的柔性组合多个电容器来配置，上述内容将在下文中描述。
此外，根据其应用，示例性实施例中的铝衬底不仅可包括纯铝制成的衬底，还可包括由含铝的各种合金制成的金属衬底。
根据本发明的示例性实施例的氧化铝层，形成在铝衬底的两侧的至少部分处，在沿相对于铝衬底表面的垂直方向的对应位置。也就是说，氧化铝层相对于铝衬底的表面彼此垂直排列。
根据本发明的示例性实施例的氧化铝层120通过阳极氧化处理铝衬底110形成在铝衬底110上。虽然图1示出了在两侧上形成氧化铝层120，但根据该过程氧化铝层120可形成在铝衬底110的一侧的至少部分处。
当在铝衬底110的两侧上形成氧化铝层120时，可在铝衬底110的部分处，不在其整个表面中，形成具有预定间距的氧化铝层120，如图2所示。
如果在整个铝衬底110上形成氧化层，则优选在铝衬底的一侧或两侧中的(铝衬底的)上和下表面的整个表面中形成氧化层。
如果部分地形成的氧化层，则优选在铝衬底110的与相对于衬底表面的垂直方向对应的位置处的两个表面上形成氧化层，使得在相对于铝衬底110的一个表面上或上和下表面上形成的氧化铝层120彼此很好地对齐。
此外，根据本发明的示例性实施例，氧化铝层120可形成在以预定距离间隔的铝衬底110的两个表面的至少部分处，此时，如图2所示，氧化铝层120可形成在铝衬底110两个表面上的均以预定距离间隔开的相同位置处。
由于根据本发明的示例性实施例的氧化铝层120使铝衬底110与接合到铝衬底110(优选为氧化铝层120)的其他金属层绝缘，所以它可充当为电容器的介电层。
接下来，根据本发明的示例性实施例，在氧化铝层120上形成电极层130。也就是说，阳极氧化处理铝衬底110，然后将它(电极层)接合到氧化铝层120。换句话说，为了增强氧化铝层120和电极层130之间的接合强度，可在接合处理之前阳极氧化处理接合面，通过在以这种方式阳极氧化处理的表面上引入粗糙度能实现更强有力的接合。
而且，根据本发明的示例性实施例的铝衬底110可进一步包括具有凹凸图案的凹凸区域，在这种情况下，氧化铝层120被形成为阻挡层，该阻挡层优选为其中没有孔隙的无孔层。
另外，根据本发明的示例性实施例的多层电容器100可进一步包括形成在氧化铝层上的介电层。此时，介电层可以由钙钛矿材料制成。
接下来，根据本发明的示例性实施例的电极层130可用铝衬底110形成电极。根据本发明的示例性实施例的电极层130可用与铝衬底110的材料相同的铝形成，然而，在某些情况下可以使用其他金属，诸如铜等。
根据本发明的示例性实施例的引线部分140通过连接到铝衬底110或电极层130提供电力(即，电压或电流)。
也就是说，引线部分140充当外部电极，它可以给叠置的铝衬底110或电极层130提供电力。如图1所示，引线部分140以包围叠置的电极层130的两端的形状提供，且在两端位置处，其能够连接到铝衬底110和电极层130。
根据上述结构，在形成铝层120之后，在不形成单独的绝缘层的情况下，通过阳极氧化处理铝层120来形成Al2O3绝缘层，以便通过在该绝缘层上接合金属层来形成电极层130，因此，简化了制造过程，从而能够降低制造成本。
在下文中，参考图2至3，将使用根据图1的上述多层电容器100的配置解释说明较高电容的多层电容器100的配置。
图2示出了根据本发明的另一个示例性实施例的多层电容器100的配置。
参考图2，根据本发明的另一个示例性实施例的多层电容器100包括铝衬底110、铝衬底110、氧化铝层120和电极层130。
提供根据本发明的示例性实施例的铝衬底110被设置用于通过阳极氧化处理形成氧化铝层120，并在同时，其(铝衬底)可执行电容器的电极功能。
此外，根据图2的多层电容器100通过利用根据图1的叠层结构中的铝的柔性将多个电容器彼此接合起来，配置了如图3所示的高容量电容器。
参考图2，氧化铝层120形成在铝衬底110的两侧的至少部分上，在沿着相对于铝衬底表面的垂直方向的对应位置处(即，氧化铝层120相对于铝衬底的表面彼此垂直对齐)，并以预定距离间隔开。在每个部分形成的氧化铝层120中，形成与根据图1的配置相同的电极层130。这样，可以在铝衬底110上构造多个单元的多层电容器100。
再次参考图2，根据本发明的示例性实施例的多层电容器100在单个铝衬底110上以预定距离隔开的形式多层地形成。这时，该距离是为了将一个单元的多层电容器100’接合到相邻单元的多层电容器100’，且它可随着单元多层电容器100’的厚度变化。
也就是说，由于接合的单元多层电容器100’共用一个铝衬底110，所以能用分隔距离将该单元多层电容器100’接合到其他单元多层电容器100’。
根据该方法，能够构建高电容的多层电容器，而不需要在金属电极层130上连续形成绝缘层并再次在绝缘层上形成电极层130的过程。
此外，参考图2，在根据本发明的示例性实施例的多层电容器100中，在其中没有形成氧化铝层120的铝衬底110的至少部分中，可形成具有预定深度的沟槽115。
换句话说，如图3所示，考虑到利用铝的柔性在接合期间的弯曲方向，通过形成具有预定深度和厚度的沟槽，能够减少施加到弯曲区域的应力。
这时，如图2所示，优选地，相对于铝衬底110一侧和另一侧至少在铝衬底110的部分中，交替形成沟槽115。也就是说，当相对于铝衬底110连续形成沟槽115时，如果在铝衬底110的上侧上形成一个沟槽115，则在其下侧上形成下一个沟槽。
也就是说，为了实现图3中的结构，以这种方式形成沟槽。在这时，以将相对于沟槽115在沟槽115的两侧形成的电极层130接合在一起的方式，执行电极层130之间的接合。
此外，在正接合在一起的电极层130之间形成至少一个引线部分140，使得能够将电施加到正接合在一起的电极层130。即，参考图3，如果将平板状金属引线部分140插在正接合在一起的电极层130之间，随后通过它们接合(焊接)，在对于引线部分140无需单独的电接合过程(诸如焊接等)的情况下，可将引线部分140和电极层130接合在一起。
如果根据如上所述的图2所示出的多层电容器100的配置，接合相邻单元多层电容器100'的电极层130，则可以制造具有如图3所示的结构的多层电容器100。
根据图3所示的多层电容器100包括铝衬底110、氧化铝层120、电极层130、多个沟槽115和多个引线部分140。
根据本发明的示例性实施例的铝衬底110包括至少一个弯曲部分，并弯曲。优选地，它(铝衬底)在两个方向上弯曲，整体形成“S”形，或者可以更加弯曲，以形成具有周期性的正弦波形，如图3所示。
根据本发明的示例性实施例的氧化铝层120形成铝衬底110的两侧的一部分上，在沿着相对于上述弯曲的铝衬底110的垂直方向的对应位置处。
此外，电极层130形成在氧化铝层120上，并且形成在铝衬底110上的相对的电极层130彼此接合。
而且，根据关于图2的描述形成沟槽115和引线部分140，由于重复所以将省略对这件事的详细描述。
根据本发明，通过使用更简单的过程叠置包括氧化铝层120的电容器，能够提供一种高电容和高可靠性的多层电容器100。参考示例性实施例，上述的描述仅解释说明本发明的技术理念，因此，本本领域的技术人员应该意识到，在不偏离本发明的基本特征的情况下，范围内的各种修改、变更和替换是可能的。
因此，本发明中所公开的示例性实施例和附图，意指说明本发明的技术理念但不限制此，且本发明的技术理念的范围不通过这些示例性实施例和附图来限制。本发明的范围应根据附属权利要求，以其中包括在等效于权利要求的范围内所有的技术理念都属于本发明的方式来解释。
Claims (13)
1.一种多层氧化铝电容器，包括：
铝衬底；
至少一个氧化铝层，其形成在铝衬底的两侧或一侧的至少一部分上；和
电极层，其形成在氧化铝层上。
2.根据权利要求1所述的电容器，进一步包括形成在氧化铝层上的介电层，
其中，电极层形成在该介电层上。
3.根据权利要求1所述的电容器，其中，铝衬底包括在铝衬底的两侧上或一侧上具有预定图案的至少一个凹凸区域，氧化铝层包括多个阻挡层，且电极层形成在氧化铝层上。
4.根据权利要求1所述的电容器，其中，具有预定深度的沟槽形成在未形成氧化铝层的铝衬底的部分处。
5.根据权利要求4所述的电容器，其中，该沟槽包括在多个沟槽中，该多个沟槽交替地形成在铝衬底的一个表面上和另一个表面上的至少一部分处。
6.根据权利要求5所述的电容器，其中，电极层包括在多个电极层中，且该多个电极层形成在沟槽的两侧，并在形成沟槽的铝衬底的至少一部分处接合在一起。
7.根据权利要求6所述的电容器，进一步包括至少一个引线部分，该至少一个引线部分形成在电极层之间的并配置为将电提供给接合在一起的电极层。
8.一种多层氧化铝电容器，包括：
铝衬底，其具有至少一个弯曲部分；
氧化铝层，其形成在铝衬底的两侧的至少一部分上，以使氧化铝层相对于铝衬底的表面彼此垂直对齐；和
电极层，其形成在氧化铝层上，
其中，形成在铝衬底上的电极层被接合在一起。
9.一种多层氧化铝电容器，包括：
铝衬底，其具有至少一个弯曲部分；
氧化铝层，其形成在铝衬底的两侧的至少一部分上，以使氧化铝层相对于铝衬底的表面彼此垂直对齐；
电极层，其形成在氧化铝层上；和
至少一个引线部分，其形成在电极层之间以将电提供给接合在一起的电极层。
10.一种多层氧化铝电容器，包括：
铝衬底；
氧化铝层，其形成在铝衬底的两侧的至少一部分上，以使氧化铝层相对于铝衬底的表面彼此垂直对齐；
电极层，其形成在氧化铝层上，
其中，铝衬底通过弯曲铝片材料来形成。
11.根据权利要求10所述的电容器，进一步包括：
连接到铝衬底的第一引线部分；和
连接到电极层的第二引线部分。
12.根据权利要求10所述的电容器，其中，铝衬底包括具有V形截面的弯曲部分，并相对于弯曲部分弯曲，和
其中，在弯曲部分处既不形成氧化铝层也不形成电极层。
13.根据权利要求10所述的电容器，其中，铝衬底包括具有V形截面的弯曲部分，并相对于弯曲部分弯曲，和
其中，该弯曲部分交替形成在铝衬底的上表面和下表面。
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