CN108666134B - 电容器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电容器组件。所述电容器组件包括：基板；主体，设置在所述基板的上表面的一个区域上，并具有多孔结构；以及电容器部，包括形成在所述主体的所述多孔结构上的第一电极、介电层和第二电极。所述第一电极和所述第二电极分别延伸到所述基板的所述上表面的其他区域。

Description

电容器组件
本申请要求于2017年3月27日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0038371号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种电容器组件。
背景技术
电容器可安装在诸如显示装置(包括液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)等)、计算机、智能电话、移动电话等的各种电子产品的印刷电路板上，以用于对其充电或从其放电。近来，诸如智能电话、可穿戴装置等的便携式信息技术(IT)产品已经变薄。因此，使无源元件变薄以减小整个封装件的厚度的必要性已经增大。
根据这种趋势，对更薄的薄膜电容器的需求已经增大。薄膜电容器的优点在于可使用薄膜技术来实现薄的电容器。此外，与根据现有技术的多层陶瓷电容器不同，薄膜电容器的优点在于其具有低的等效串联电感(ESL)，使得已经考虑将薄膜电容器应用为用于应用处理器的去耦电容器。为了将薄膜电容器用作如上所述的用于应用处理器(AP)的去耦电容器，已经以焊盘侧(land-side)电容器的形式制造薄膜陶瓷电容器。
同时，为了增大受限空间内的电容器的电容，已经开发了沟道式电容器(trenchtype capacitor)。这样的沟道式电容器通过在硅基板中形成沟道，然后形成电容器结构的方法来制造。如上所述的沟道式电容器适于增大电极的表面面积以增大电容，但存在需要复杂的半导体工艺技术的问题，并且考虑到满足耐受电压条件的电介质厚度，难以在沟道中形成多个电介质，使得难以实现超高电容。
发明内容
本公开的一方面可提供一种能够通过使用具有与沟道式电容器相比表面面积增大的基板而实现超高电容并且能够在不使用半导体工艺的情况下有效地制造的电容器组件。
根据本公开的一方面，一种电容器组件可包括：基板；主体，设置在所述基板的上表面的一个区域上，并具有多孔结构；以及电容器部，设置在所述主体的所述多孔结构上，并包括第一电极、第二电极以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的介电层。所述第一电极和所述第二电极分别延伸到所述基板的所述上表面的其他区域。
所述第一电极可涂覆在所述主体的表面上。
所述介电层可涂覆在所述第一电极的表面上。
所述第二电极可涂覆在所述介电层的表面上。
所述第一电极和所述第二电极的延伸到所述基板的所述上表面的所述其他区域的部分可分别形成第一端电极和第二端电极。
所述电容器组件还可包括分别设置在所述第一端电极和所述第二端电极上的第一镀覆电极和第二镀覆电极。
所述第一镀覆电极和所述第二镀覆电极可比所述主体高。
所述基板和所述主体可由陶瓷形成。
所述主体可具有多个颗粒的聚集体形状。
所述基板可具有包围所述主体的隔断壁部。
所述第一电极和所述第二电极可从所述隔断壁部的内侧壁延伸到所述隔断壁部的上表面。
所述电容器组件还可包括分别设置在所述第一端电极和所述第二端电极上的第一镀覆电极和第二镀覆电极。
所述隔断壁部可形成为比所述主体高。
所述电容器组件还可包括覆盖所述主体和所述电容器部的绝缘保护层。
所述主体可主要由陶瓷形成，而部分地包含聚合物成分。
所述电容器部可包括多个介电层，所述第一电极和所述第二电极中的至少一者可在所述电容器部中设置为多个。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和优点将被更加清楚地理解，在附图中：
图1是示意性示出根据本公开的示例性实施例的电容器组件的截面图；
图2是示出图1的电容器组件中的基板和主体的形状的平面图；
图3至图6示出了根据变型示例性实施例的电容器组件；以及
图7至图11示出了根据本公开的示例性实施例的电容器组件的制造工艺。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。
图1是示意性示出根据本公开的示例性实施例的电容器组件的截面图。图2是示出图1的电容器组件中的基板和主体的形状的平面图。
参照图1和图2，根据本公开的示例性实施例的电容器组件100可包括基板101、具有多孔结构的主体102以及形成在多孔结构上的电容器部110。电容器部110的第一电极111和第二电极113可延伸到基板101上未设置主体102的区域，以分别形成第一端电极121和第二端电极122。
如上所述的基板101、主体102、电容器部110、第一电极111和第二电极113等可由能够执行支撑功能的材料形成。例如，基板101可由陶瓷、聚合物或金属等形成。这里，在基板101由金属形成的情况下，在基板的上表面上会需要另外的绝缘层。在基板101由陶瓷形成的情况下，基板101可由与主体102的材料相同的材料形成，从而可消除由异质材料之间的物理性质的差异而导致的影响，并且可确保工艺效率。适于在基板101中使用的陶瓷材料可以是例如氧化铝陶瓷，并且在制造电容器组件时，可使用板状的氧化铝基板，或者可使用在载体膜上形成氧化铝生片的方法等。在这种情况下，基板101也可由除了氧化铝陶瓷之外的例如钛酸钡(BaTiO3)基材料、钛酸锶(SrTiO3)基材料等的其他陶瓷材料形成。
主体102可设置在基板101的上表面的一个区域上，并且具有多孔结构。由于主体102的表面面积可通过这样的多孔结构而增大，因此可通过在多孔结构中形成电容器部110来实现具有高电容的电容器组件100。此外，与沟道式电容器的制造工艺相比，制造工艺可以是简单的，并且可实现高电容。作为示例，主体102可由与基板101的材料相同的材料形成。例如，主体102可由诸如氧化铝陶瓷的陶瓷形成。主体可具有如图2所示的多个颗粒的聚集体形状，并且多孔结构可通过聚集体形状来有效地实现。如上所述的聚集体形状可通过烧结陶瓷颗粒同时调整诸如烧结温度等的条件以使陶瓷颗粒不完全致密化而获得。
电容器部110可包括第一电极111和第二电极113以及设置在第一电极111和第二电极113之间的介电层112。更具体地，如图1所示，第一电极111可涂覆在主体102的表面上，介电层112可涂覆在第一电极111的表面上，第二电极113可涂覆在介电层112的表面上。在这种情况下，由于多孔结构的孔具有细小的尺寸，因此可通过原子层沉积(ALD)方法有效地形成构成电容器部110的组分。然而，除了原子层沉积(ALD)方法之外，还可使用能够应用于多孔结构的孔的其他涂覆方法。
作为示例，第一电极111和第二电极113可由具有优异的导电性的诸如Ag、Cu、Pt、Ni等的金属形成。此外，介电层112可由诸如氧化铝(Al2O3)、SiO2、Sn3N4、ZrO2、CaTiO3、SrTiO3、(Ba,Sr)TiO3、BaTiO3等的材料形成，并且由单一材料或多种材料形成。在这种情况下，可通过使用多种材料形成介电层112来增强绝缘特性。
如图1所示，第一电极111和第二电极113的延伸到基板101的上表面的其他区域的部分可分别形成第一端电极121和第二端电极122。如本示例性实施例，主体102可设置在基板101的上表面的中央上，第一端电极121和第二端电极可设置在基板101的上表面的外侧部分上。可通过分别将端电极121和122设置在主体102周围来有效地实现与其他元件或基板等的电连接结构。
图3至图6示出了根据变型示例性实施例的电容器组件。首先，与图1中示出的示例性实施例相比，在图3中所示的示例性实施例中添加了绝缘保护层103。绝缘保护层103可覆盖主体102和电容器部110以保护主体102和电容器部110，并且通过涂敷诸如氧化物或聚合物等的材料来实现。此外，第一镀覆电极131和第二镀覆电极132可分别设置在第一端电极121和第二端电极122上。第一镀覆电极131和第二镀覆电极132可包括一个或更多个层，并且包含例如诸如Ni、Sn或Au等的材料。
接着，图4中示出的变型示例性实施例在第一镀覆电极131’和第二镀覆电极132’的形状方面与上述示例性实施例中的第一镀覆电极131和第二镀覆电极132不同。详细地，第一镀覆电极131’和第二镀覆电极132’可形成为比主体102高。可通过增大第一镀覆电极131’和第二镀覆电极132’的厚度以使第一镀覆电极131’和第二镀覆电极132’形成为比主体102高来设置适于安装在电路板等上的结构。此外，可通过形成为相对高的第一镀覆电极131’和第二镀覆电极132’保护可能在结构上弱的主体102。
接着，在图5中示出的示例性实施例中，基板101’可具有包围主体102的隔断壁部(partition wall part)106。第一电极111和第二电极113可从隔断壁部106的内侧壁延伸到其上表面，第一端电极121和第二端电极122可形成在隔断壁部106的上表面上。此外，第一镀覆电极131和第二镀覆电极132可分别形成在第一端电极121和第二端电极122上。隔断壁部106可由与基板101’中的材料相同的材料形成。例如，隔断壁部106可由诸如氧化铝陶瓷等的陶瓷形成。然而，根据示例性实施例，可使用其他材料。可使用隔断壁部106有效地保护可能在结构上弱的主体102。在这种情况下，如图5所示，隔断壁部106可形成为比主体102高，以适当地执行保护功能。如上所述的隔断壁部106可通过在形成主体102之前或之后将陶瓷膏涂敷到基板101’的方法或部分地去除基板101’的上表面的中央部分的方法等来形成。
同时，在上述示例性实施例中，示出了电容器部110中存在单个第一电极111、单个第二电极113和单个介电层112的结构，但如图6所示的示例性实施例中，电容器部110可具有多个电极111和113以及多个介电层112。图6中示出的变型示例性实施例对应于第一电极111的数量为两个、第二电极113的数量为一个、介电层112的数量为两个的结构。然而，如果必要，为了调整电容等，可增加电极111和113的数量以及介电层112的数量。除了主体102的多孔结构之外，电容器组件100的电容还可通过增加电极111和113的数量而增大。
在下文中，将描述具有上述结构的电容器组件的制造工艺的示例。通过下面将要提供的制造工艺的描述将更清楚地理解电容器组件的结构特征。
首先，如图7所示，可在基板101上形成多个颗粒104。多个颗粒104可由能够通过烧结而致密化以形成多孔结构的材料(例如，陶瓷材料)形成，并且根据需要还包含其他成分(例如，促进烧结的玻璃料等)。可将多个颗粒104涂敷到或印刷在基板101上，并且如果必要，可通过重复涂敷或印刷来调整涂敷厚度或印刷厚度。
然后，可烧结多个颗粒104，从而使多个颗粒104致密化，并且基板101也可与多个颗粒一起进行烧结。图8示出了多个颗粒104形成聚集体从而形成主体102的状态，主体102可通过颗粒104的聚集而具有多孔结构。在颗粒104完全致密化的情况下，考虑到多孔结构的形成，此种情况是不可取的。可调整诸如烧结温度和烧结时间等的条件以使颗粒不完全致密化。例如，可使用与根据现有技术的烧结完全致密化的陶瓷层的情况相比降低烧结温度和减少烧结时间的方法。
为了使主体102的多孔结构具有更大数量的孔和增大的表面，可部分地修改上述工艺。这将参照图9和图10进行描述。在变型示例的工艺中，可在多个颗粒104之间设置聚合物珠105。如上所述的聚合物珠105可主要由丙烯酸成分形成，并且图9中示出了聚合物珠105与陶瓷颗粒104混合并以膏体形式进行涂敷的状态。在处于如上所述涂敷聚合物珠105的状态下执行烧结时，被聚合物珠105占据的空间可保留为如图10所示的孔，使得主体102可具有更大数量的孔和增大的表面，使用该主体102制造的电容器部可具有更高的电容。在这种情况下，在执行烧结时，不是所有的聚合物珠105都会总被去除，而是即使在烧结之后，聚合物成分也会部分地保留在主体102中。
在通过烧结形成多孔主体102之后，可在主体102的表面上形成第一电极111，如图11所示。虽然可使用诸如沉积方法、液相方法等的各种方法形成第一电极111，但考虑到多孔结构的孔具有细小的尺寸，可在使用原子层沉积方法的情况下有效地形成第一电极111。优选地，如图11所示，覆盖主体102的第一电极111可具有沿着基板101的上表面随机波动的弯曲形状。然后，也可通过原子层沉积方法等在第一电极111上形成介电层112和第二电极113，使得可实现具有图1中所示的形状的电容器组件100。
如上所述，可通过使用具有与沟道式电容器相比表面面积进一步增大的基板来实现具有超高电容的电容器组件。此外，可在不使用半导体工艺的情况下有效地制造如上所述的电容器组件。
虽然以上已示出并描述了示例性实施例，但对本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出修改和变型。

Claims (20)

1.一种电容器组件，包括：
基板；
主体，设置在所述基板的上表面的一个区域上，并具有多孔结构；以及
电容器部，设置在所述主体的所述多孔结构上，并包括第一电极、第二电极以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的介电层，
其中，所述第一电极和所述第二电极分别延伸到所述基板的所述上表面的其他区域，所述第一电极和所述第二电极的延伸到所述基板的所述上表面的所述其他区域的部分分别形成第一端电极和第二端电极，
并且，所述电容器组件还包括分别设置在所述第一端电极和所述第二端电极上的第一镀覆电极和第二镀覆电极，
其中，构成所述主体的多个颗粒中的部分颗粒与所述基板直接接触，并且所述第一电极在所述部分颗粒之间的区域中与所述基板接触。
2.根据权利要求1所述的电容器组件，其中，所述第一电极涂覆在所述主体的表面上。
3.根据权利要求2所述的电容器组件，其中，所述介电层涂覆在所述第一电极的表面上。
4.根据权利要求3所述的电容器组件，其中，所述第二电极涂覆在所述介电层的表面上。
5.根据权利要求1所述的电容器组件，其中，所述基板和所述主体由陶瓷形成。
6.根据权利要求1所述的电容器组件，其中，所述主体具有多个颗粒的聚集体形状。
7.根据权利要求1所述的电容器组件，其中，所述主体主要由陶瓷形成，而部分地包含聚合物成分。
8.根据权利要求1所述的电容器组件，其中，所述电容器部包括多个介电层，所述第一电极和所述第二电极中的至少一者在所述电容器部中设置为多个。
9.根据权利要求1所述的电容器组件，其中，覆盖所述主体的所述第一电极具有沿着所述基板的所述上表面随机波动的弯曲形状。
10.根据权利要求1所述的电容器组件，其中，所述第一镀覆电极和所述第二镀覆电极比所述主体高。
11.根据权利要求1所述的电容器组件，其中，所述电容器组件还包括绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖所述主体的上表面和侧表面、所述电容器部的上表面和侧表面并且部分地形成在所述基板的所述上表面上以使所述基板的所述上表面部分地暴露。
12.一种电容器组件，包括：
基板；
主体，设置在所述基板的上表面的一个区域上，并具有多孔结构；以及
电容器部，设置在所述主体的所述多孔结构上，并包括第一电极、第二电极以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的介电层，
其中，所述基板具有包围所述主体和所述电容器部的外周的隔断壁部，所述第一电极和所述第二电极从所述隔断壁部的内侧壁延伸到所述隔断壁部的上表面，所述第一电极和所述第二电极的延伸到所述隔断壁部的所述上表面的部分分别形成第一端电极和第二端电极，
其中，构成所述主体的多个颗粒中的部分颗粒与所述基板直接接触，并且所述第一电极在所述部分颗粒之间的区域中与所述基板接触。
13.根据权利要求12所述的电容器组件，其中，所述隔断壁部形成为比所述主体高。
14.根据权利要求12所述的电容器组件，其中，所述第一电极涂覆在所述主体的表面上，所述介电层涂覆在所述第一电极的表面上，并且所述第二电极涂覆在所述介电层的表面上。
15.根据权利要求12所述的电容器组件，所述基板和所述主体由陶瓷形成，并且所述主体具有多个颗粒的聚集体形状。
16.根据权利要求12所述的电容器组件，所述电容器组件还包括分别设置在所述第一端电极和所述第二端电极上的第一镀覆电极和第二镀覆电极。
17.根据权利要求12所述的电容器组件，其中，所述主体主要由陶瓷形成，而部分地包含聚合物成分。
18.根据权利要求12所述的电容器组件，其中，所述电容器部包括多个介电层，所述第一电极和所述第二电极中的至少一者在所述电容器部中设置为多个。
19.根据权利要求12所述的电容器组件，其中，覆盖所述主体的所述第一电极具有沿着所述基板的所述上表面随机波动的弯曲形状。
20.根据权利要求12所述的电容器组件，其中，所述电容器组件还包括绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖所述主体的上表面和侧表面以及所述电容器部的上表面和侧表面上以使所述基板的所述隔断壁部的所述上表面部分地暴露。
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