CN111627696A - 一种无间隙层叠式薄膜电容器的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无间隙层叠式薄膜电容器的制备工艺，属于新型电子元器件原理与制备领域。该薄膜电容器由金属导电层薄膜和金属氧化物或氮化物介电层薄膜层层叠加而成，具备大容量、宽工作温度范围、低寄生电感、低等效串联阻抗(ESR)等优点。其中，电容器的导电层采用电爆炸丝喷涂法在基体材料上制备金属导电层薄膜，介电层采用热氧化法把金属薄膜表面氧化得到介电薄膜。
Description
技术领域
本发明属于电子元器件制备领域，特别涉及一种无间隙层叠式薄膜电容器的结构。
背景技术
射频电路中的电容器需要具备良好的高频特性和较低的损耗，尤其是随着移动通信设备的发展，要求射频电路在实现低功耗、宽工作温度范围、小体积的同时，还要保证输出功率。因此，射频电路中的电容器不仅需要具备较高的能量存储密度，还需要有较好的温度稳定性。
电容器种类繁多，其中薄膜电容器是由导电层和介电层薄膜以卷绕、层叠等方式制成，具有绝缘阻抗高、频率特性优异、介质损失小、充放电速度快、寿命长、无极性等特点，被大量地应用在射频电路中。
目前大多数薄膜电容器都是卷绕结构，虽然具备一系列优点，但是会影响电容的高频特性(卷绕结构产生的相对较大的寄生电感)，而且卷绕结构之间存在间隙，影响能量存储密度。而层叠结构的薄膜电容器则在高频特性上具备优势，如果制备出层间无间隙的薄膜电容器，就可以兼具良好的高频特性和较高的存储密度。
发明内容
本发明的目的是介绍一种无间隙层叠式薄膜电容器的制备工艺，该制备工艺制备出的薄膜电容器结构由多层介电层和导电层薄膜紧密地、无间隙地结合而成，以实现具备大容量、宽工作温度范围、低寄生电感、低等效串联阻抗(ESR)等优点，适合应用在高频电路中。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种无间隙层叠式薄膜电容器的结构，由导电层和介电层薄膜紧密结合而成，中间无空气间隙。
其中的导电层薄膜由电爆炸金属丝法在介电层表面经多次喷涂而得，导电层材料可选择导电性能良好的铜或铝，导电层的厚度可由电爆炸金属丝喷涂时的工艺参数和喷涂次数控制。
介电层薄膜通过把制备的导电层置放于氧气或氮气氛围中，经高温加热氧化或氮化，在导电层表面形成一定厚度的致密的金属氧化物或金属氮化物薄膜，介电层薄膜的厚度可由热氧化的时间和温度进行控制。
导电层和介电层薄膜之间无空气间隙，紧密结合在一起。多层的导电层和介电层薄膜叠加形成无间隙层叠式薄膜电容器。
本发明在所采用的上述技术方案能够取得以下有益效果：
采用上述技术方案制备的无间隙层叠式薄膜电容器结构，能够通过多层叠加结构使制备的薄膜电容器获得极小电极间距、极大等效电极表面积，从而具备大容量特性；
采用上述技术方案制备的无间隙层叠式薄膜电容器结构，可以制备层间无间隙的薄膜电容器，能够提高介电层的介电常数，减少介质损耗；
采用上述技术方案制备的无间隙层叠式薄膜电容器结构，可以制备层叠结构的薄膜电容器，减小等效电感，适合工作在高频下；
采用上述技术方案制备的无间隙层叠式薄膜电容器结构，能够灵活控制导电层和介电层的厚度，根据实际需求灵活制备不同耐压或不同等效串联电阻需求的薄膜电容器。
附图说明
图1是无间隙层叠式薄膜电容器制备工艺示意图；
图2是制备的无间隙层叠结构示意图；
图3是无间隙层叠结构薄膜电容器的等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作原理和实施方法作进一步详细说明。
如图1所示，(a)为在电极基底材料上制备介电层，(b)为采用电爆炸丝法在介电层表面制备第一层导电层，(c)为在导电层表面制备介电层，(d)为采用电爆炸丝法在介电层表面制备第二层导电层，(e)为在导电层表面制备介电层，(f)为采用电爆炸丝法在介电层表面制备第三层导电层。
图1展示了层叠结构制备流程，其中材料边缘的掩膜层是为了防止电极引出位置被氧化，同时保留相邻导电层的错位以实现正负极间的绝缘。在利用电爆炸丝喷涂法制备导电层的过程中，为了保证制备的导电层的表面均匀性，可采取移动电极基材与电爆炸丝的相对位置，实现对电极基材的纵向移位多次喷涂。通过持续上图中(c)到(f)流程，可以实现多层层叠结构的制备。
当给图2所示的薄膜电容器充电时，则会在电容器的正极和负极分别充上正电荷和负电荷，电极之间为介电层。正是由于这种结构所具备的层数多，表面积大，电极间距小，介电常数大等特点，使得该种薄膜电容器具备大容量、低ESR等特点。
层叠结构薄膜电容器的等效电路如图3所示，电容器有正、负两个电极，分别用“+”和“-”表示，RS+表示正极端的接触电阻和引出电极电阻，RS-表示负极端的接触电阻和引出电极电阻，RE+1……RE+n分别代表第1层到第n层正极层集肤效应产生的电阻，RE-1……RE-n分别代表第1层到第n层负极层集肤效应产生的电阻，LE+1……LE+n分别代表第1层到第n层正极层高频下的等效电感(寄生电感)，LE-1……LE-n分别代表第1层到第n层负极层高频下的等效电感(寄生电感)，RP1……RPn分别代表第1到第n个电容储电单元考虑介电损耗后的并联电阻，C1……Cn分别代表第1到第n个电容储电单元的电容值。
Claims (4)
1.一种无间隙层叠式薄膜电容器的制备工艺，其特征在于薄膜电容器的导电层与介电层薄膜分别由喷涂法和热氧化法制备，层层叠加形成无间隙层叠式薄膜电容器。
2.根据权利要求1所述的一种无间隙层叠式薄膜电容器的制备工艺，其特征在于，所述导电层薄膜由电爆炸金属丝法在介电层表面经多次喷涂而得，导电层材料可选择导电性能良好的铜或铝，导电层的厚度可由电爆炸金属丝喷涂时的工艺参数和喷涂次数控制。
3.根据权利要求1所述的一种无间隙层叠式薄膜电容器的制备工艺，其特征在于，所述介电层薄膜通过把制备的导电层置放于氧气或氮气氛围中，经高温加热氧化或氮化，在导电层表面形成一定厚度的致密的金属氧化物或金属氮化物薄膜，介电层薄膜的厚度可由热氧化的时间和温度进行控制。
4.根据权利要求1所述的一种无间隙层叠式薄膜电容器的制备工艺，其特征在于，相邻导电层之间无电气连接，奇数导电层连接在一起形成电容器阳极，偶数导电层连接在一起形成阴极，在制备导电层和介电层时采用掩膜法实现电极连接。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995010117A1 (en) * | 1993-10-04 | 1995-04-13 | Catalina Coatings, Inc. | Cross-linked acrylate coating material useful for forming capacitor dielectrics and oxygen barriers |
| JP2002170734A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Okaya Electric Ind Co Ltd | 金属化フィルムコンデンサ |
| US20030026063A1 (en) * | 1999-11-25 | 2003-02-06 | Lithiun Power Technologies, Inc. | Electrochemical capacitor and methods of fabricating same |
| CN202217588U (zh) * | 2011-10-11 | 2012-05-09 | 江苏通驰自动化系统有限公司 | 电力电子电容器 |
| CN107403693A (zh) * | 2016-05-19 | 2017-11-28 | 三星电机株式会社 | 薄膜电容器及其制造方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995010117A1 (en) * | 1993-10-04 | 1995-04-13 | Catalina Coatings, Inc. | Cross-linked acrylate coating material useful for forming capacitor dielectrics and oxygen barriers |
| US20030026063A1 (en) * | 1999-11-25 | 2003-02-06 | Lithiun Power Technologies, Inc. | Electrochemical capacitor and methods of fabricating same |
| JP2002170734A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Okaya Electric Ind Co Ltd | 金属化フィルムコンデンサ |
| CN202217588U (zh) * | 2011-10-11 | 2012-05-09 | 江苏通驰自动化系统有限公司 | 电力电子电容器 |
| CN107403693A (zh) * | 2016-05-19 | 2017-11-28 | 三星电机株式会社 | 薄膜电容器及其制造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 应安文: "基于电爆炸丝喷涂的层叠式薄膜电容器制备设备参数优化研究", 《万方数据》 * |
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