CN1360323A - 温度补偿用薄膜电容器及其电子仪器 - Google Patents

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Abstract

一种温度补偿用薄膜电容器,其特征是:将介电常数在4.0以下,并且线热膨胀系数在50ppm/℃以上的第1电介质薄膜5和电容温度系数的绝对值在50ppm/℃以下的第2电介质薄膜4置入一对电极之间。能改善由于加工精度所引起的静电电容的标准偏离问题,容易实现小型化、薄型化、轻量化,能进行温度补偿。

Description

温度补偿用薄膜电容器及其电子仪器
技术领域
本发明涉及一种补偿半导体元件的结合电容的温度依存性，减少使用该元件的电子电路的温度依存性的薄膜电容器以及具有该薄膜电容器的电子仪器。
背景技术
薄膜电容器一般具有在基板上积层下部电极、电介质层、上部电极的构造，有时为在具有作为下部电极的功能的半导体基板上，依次积层电介质层和上部电极的构造。
在这种薄膜电容器中，最好电介质层的介电常数以及Q值比较大，并且，最好在共振频率的温度系数中，能获得以0为中心的正或负的任意温度系数。
以往，作为具有这种特性的电介质组成物，例如是在BaO-TiO2系的电介质中添加氧化钐(Sm2O3)、氧化镉(Gd2O3)、氧化镝(Dy2O3)，氧化铕(Eu2O3)等，烧结而成的。但是，用于获得这种现有的电介质瓷器组成物的技术，却只能在介电常数εr为61～72，温度系数τ为-24～31ppm/℃的范围内进行控制。
在这种背景下，技术开发不断进步，提供了将共振频率的温度系数为正值的第1电介质瓷器组成物片与共振频率的温度系数为负值的第2电介质瓷器组成物片积层，通过粘接组合而构成的电介质瓷器组成物。
将必要的组成原料混合形成直径为16mm、厚度为9mm的圆板状，通过将该成形体在1260～1450℃的温度下，进行数小时的烧成，来获得第1电介质瓷器组成物，同时采用与所述不同的组成原料，进行成形烧成处理，制造同尺寸的第2电介质瓷器组成物，将两电介质瓷器组成物切成厚度为1mm程度的片状，通过将它们积层，来获得积层型的电介质瓷器组成物。
更具体地讲，将介电常数不同或者相同的电介质瓷器组成物积层，通过调整两者的体积组成比，就可以获得所希望的介电常数以及温度系数。
然而，由于是将用烧结法制造的厚度为1mm左右的多枚第1电介质瓷器组成物片和第2电介质瓷器组成物片积层构成，可以用于片状的积层型的电容器，但要进一步小型化、轻量化则有一定限度。例如，不能形成厚度为1mm以下的电容器，进一步薄膜化是很困难的。
而且，存在着以下所述问题：即，由于采用介电常数为30以上的高电介质材料作为所述电介质瓷器组成物的材料，所以要获得高Q值就会受到很大的制约。而且，由于所述电介质瓷器组成物是高介电常数，所以如果加工精度有差异，就容易影响电容量，导致电容器的静电电容产生偏差。所述Q值表示高频特性，该值越大，则电介质损失越小，作为高频材料越优异。
发明内容
鉴于以上所述问题的存在，本发明的目的在于：
提供一种通过采用介电常数较低的、可控制静电电容温度依存性的电介质材料，就可以改善由于加工精度等原因引起的静电电容的标准偏离问题，并容易实现小型化、薄型化、轻量化的可进行温度补偿的薄膜电容器。
此外，本发明的另一目的在于：
提供一种在满足所述特征的前提下，在1GHz以上的频率区域具有优异Q值的薄膜电容器。
此外，本发明的又一目的在于：
提供一种通过采用具有所述优异特性的薄膜电容器，而使温度稳定性优异的电子仪器。
本发明人为了解决以上所述问题，经过反复进行以下所述的各种研究以及实验，得出以下所述结果：由于在电介质材料的电子极化密度的温度依存性与介电常数的温度依存性之间具有相关性，并且，根据电容温度系数与介电常数和线热膨胀系数的乘积成比例，通过选择线热膨胀系数为25ppm/℃以上的材料，就可以提供电容温度系数为负，其绝对值在200ppm/℃以上的薄膜电容器，而且，研究的结果表明：通过采用介电常数为4.0以下，并且线热膨胀系数为25ppm/℃以上的电介质薄膜，就可以提供一种改善了由于加工精度引起的静电电容的标准偏离问题的、容易实现小型化、薄型化、轻量化的、可以进行温度补偿并且在高频区域的Q值优异的薄膜电容器。
根据利用以下所述的式(1)所示的Clausius-Mosotti式的现象论理论，对介电常数的温度依存性进行了研究。
【式1】
(式中，k为介电常数，αm/V表示每单位体积的极化率)
用温度T对以上所述的式(1)进行微分，并进行整理，可获得以下所述的式(2)。
【式2】
(式中，tanδ表示介电常数的正切，K表示线热膨胀系数，K≈104(ppm/℃)。)
【式3】
【式4】
【式5】
图6为表示基于式(2)的介电常数k与电容温度系数之间关系的概略图。
从图6中可以看出，存在着低介电常数区域、中间介电常数区域和高介电常数区域等3个区域。
在图6的介电常数在4以下的低介电常数区域(～1＜k＜～4)中，极化的主要原因是电子极化，没有表示出对温度的依存性。但是，该电子极化的密度随温度变化时，介电常数随温度变化，电容温度系数与介电常数和线热膨胀系数的乘积成比例。因此，本发明人认识到：通过选择线热膨胀系数为数十到数百ppm/℃的材料，就可以获得从负的数百到数千ppm/℃的电容温度系数值。实际上，当将线热膨胀系数为170～210ppm/℃的丙烯酸类树脂(k＝3.5)构成的电介质薄膜适用于电容器中时，确认了电容温度系数可以达到-2000ppm/℃。但是，丙烯酸类树脂在高频区域的Q值较低，具体地讲，在1GHz的Q值只有30左右，所以不能适用于使用了在高频区域采用的半导体结合电容的电子电路。
为此，本发明人针对在1GHz以上的高频区域中Q值较高的材料并且是热膨胀系数适当的材料，反复进行了各种研究以及实验，结果表明：后述的全氟烷基乙烯醚的环化体高分子等氟类高分子材料、聚丙烯、苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料是很适合的材料。所述环化体高分子的介电常数为2.1、线热膨胀系数在70～100ppm/℃，如果将该高分子膜构成的电介质薄膜置入电极之间制作成电容器，则其电容温度系数可以获得-600～-700ppm/℃。所述苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料的介电常数为2.7、线热膨胀系数在50～70ppm/℃，如果将该高分子膜构成的电介质薄膜置入电极之间，制作成电容器，则其电容温度系数可以获得-350～-400ppm/℃。
另一方面，在图6的中间介电常数区域(～4＜k＜～30)中，极化的主要原因相当于从电子极化向原子极化的迁移区域，。原子振动势能的非线性引起的原子固有振动数的降低导致的介电常数的正温度依存性和所述密度变化所引起的负的温度依存性相互竞争，在该区域中，电容温度系数可能为正，也可能为负。本发明人对作为SiNx的例子的Si3N4和作为SiOx的例子的SiO2的电容温度系数进行了调查，获得了Si3N4为0ppm/℃，SiO2为-120ppm/℃的值，在将该SiNx或者SiOx构成的电介质薄膜单独夹在电极之间的电容器中，由于随着电容温度系数为负而导致Q值降低，即使单独置入电极之间，要提供具有能达到目特性的电容器也是很困难的。但是，通过把处于该中间介电常数区域的电介质材料所构成的电介质薄膜，与所述全氟烷基乙烯醚的环化体高分子等氟类高分子材料构成的电介质薄膜组合使用，调整这些电介质薄膜的膜厚比等，就可以获得电容温度系数为负的、其绝对值在0～700ppm/℃范围内的所希望值。
下面，说明作为本发明中的电介质薄膜，采用线热膨胀系数在25ppm/℃以上的理由。
在使用半导体结合电容的电子电路中，通常，由于该半导体结合电容的电容温度系数为正(+200～+500ppm/℃)，因此，为了抵消该半导体结合电容的温度特性，希望该电子电路中的温度补偿用薄膜电容器的电容温度系数为负，其绝对值在200ppm/℃以上。
电容温度系数、线热膨胀系数和介电常数，具有以下所述的式(3)所示的关系，
   Tcc＝-a·αt·k    (3)(式中，Tcc表示电容温度系数，-a＝4，αt表示线热膨胀系数(ppm/℃)，k表示介电常数。)
当电介质薄膜的介电常数在4以下时，可以使电容温度系数为-200ppm/℃以下的线热膨胀系数的范围，从式(3)中可以求出为αt＝12.5ppm/℃以上，但在本发明中，特别将电介质薄膜的介电常数在4以下，线热膨胀系数在25ppm/℃以上作为本发明的范围。
图7表示电介质薄膜的介电常数和线热膨胀系数之间的关系。斜线区域表示介电常数k在4以下时，能使电容温度系数为-200ppm/℃以下(电容温度系数为负，其绝对值在200ppm/℃以上)的区域(图7中的斜线)。本发明的范围(介电常数在4以下，线热膨胀系数在25ppm/℃以上)是图7的斜线重合的区域。
为了解决所述问题，本发明的温度补偿用薄膜电容器，其特征是将介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在25ppm/℃以上的电介质薄膜置入一对电极之间。
所述电介质薄膜的介电常数最好在1.5以上4.0以下，从稳定的电子极化区域可以显示出稳定的负的电容温度系数的这一点来看，介电常数最好在1.5以上2.5以下。
在有关构成的温度补偿用薄膜电容器中，作为电介质薄膜通过采用线热膨胀系数在25ppm/℃以上的材料，可以让电容温度系数(静电电容的温度系数)为负，而且，作为电介质薄膜通过采用介电常数在4.0以下的材料，使之不容易受到加工精度的影响，可以改善静电电容的标准偏离问题，能进行温度补偿。而且，利用有关构成的温度补偿用薄膜电容器，就可以获得能实现小型化、薄型化、轻量化的薄膜电容器。
在本发明中，让所述电介质薄膜的线热膨胀系数在25ppm/℃以上，是因为在使用半导体结合电容的电子电路中，由于所述半导体结合电容具有正的温度系数，为了抵消该半导体结合电容的温度系数，希望温度补偿用薄膜电容器的电容温度系数(静电电容的温度系数)为负，特别是使其值在-200～-500ppm/℃的范围内，如果所述电介质薄膜的线热膨胀系数不到25ppm/℃，要让电容器的电容温度系数处于所述范围将是很困难的。
在本发明的所述构成中，其特征是频率在1GHz以上的Q值在100以上。而且，在本发明的所述构造中，频率在1GHz以上的Q值最好在300以上。
在有关构成的温度补偿用薄膜电容器中，作为电介质薄膜通过采用在介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在25ppm/℃以上的基础上，构成电容时，频率在1GHz以上的Q值在100以上的材料，可以减少在1GHz以上的高频区域的介电损耗，获得适用于频率在1GHz以上的高频电路的薄膜电容器。
在本发明的所述构成中，其特征是电容温度系数为负。所述电容温度系数的绝对值最好在200ppm/℃以上
在使用半导体结合电容的电子电路中，由于所述半导体结合电容具有正的温度系数，如果温度补偿用薄膜电容器的电容温度系数(静电电容的温度系数)为负，特别是温度系数的绝对值在200ppm/℃以上，可以抵消该半导体结合电容的正的温度系数。
在本发明的所述构成中，其特征是所述电介质薄膜包含以氟类高分子材料为主要成分的材料。作为氟类高分子材料，可以采用聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚体(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚体(FEP)等结晶质，全氟类的氟类聚合物、或者全氟二乙烯醚的环化体高分子等非晶质，全氟类的氟类聚合物、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、四氟乙烯-乙烯共聚体(ETFE)、氯三氟乙烯-乙烯共聚体(ECTFE)等氟类聚合物。
如果所述氟类高分子材料作为主要成分包含在电介质薄膜中，可以获得介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在25ppm/℃以上的电介质薄膜。而且，通过所采用的氟类高分子材料，薄膜电容器的频率在1GHz以上的Q值可以在100以上，最好在在300以上。
在所述氟类高分子材料中，特别是如果采用全氟二乙烯醚的环化体高分子，通过将该高分子材料溶解在作为溶媒的全氟三丁胺(TFPA)中，采用旋转喷涂法容易形成电介质薄膜，使得制造工艺简单。
在本发明的所述构成中，作为所述电介质薄膜除了采用包含以氟类高分子材料为主要成分的材料之外，也可以采用包含聚丙烯(PP)为主要成分的材料，或者包含聚醚酮醚(PEEK)为主要成分的材料、或者包含间规聚苯乙烯(SPS)为主要成分的材料。
在本发明的所述构成中，当所述电介质薄膜包含以全氟二乙烯醚的环化体高分子等氟类高分子材料为主要成分的材料时，最好在该电介质薄膜的上侧积层有覆盖该电介质薄膜的保护薄(隔离材料)。这是由于所述全氟二乙烯醚的环化体高分子等氟类高分子材料容易被形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液所腐蚀，当所述电介质薄膜包含以全氟二乙烯醚的环化体高分子等氟类高分子材料为主要成分的材料时，如果形成有覆盖该电介质薄膜的保护薄，可以防止所述电介质薄膜的腐蚀。作为所述保护薄的材料，可以从Si3N4等的SiNx、SiN2等的SiOx、非晶质SiOxNy、Ti等中选择使用。
而且，在本发明的所述构成中，所述电介质薄膜也可以包含以在分子内具有包含单环式炭化氢的缩合多环式氢基和不饱和结合的高分子材料为主要成分的材料。
作为在所述分子内具有包含单环式炭化氢的缩合多环式氢基和不饱和结合的高分子材料，例如也可以是包含以苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料为主要成分的材料。作为苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料，例如可以采用在分子内具有苯并环丁烯基或者萘并环丁烯基、乙烯基的高分子材料、或者在分子内具有苯并环丁烯基或者萘并环丁烯基、乙烯基、硅氧烷键的高分子材料。
如果在电介质薄膜中包含以所述苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料为主要成分的材料，可以获得介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在25ppm/℃以上的电介质薄膜。而且，由于所采用的苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料，薄膜电容器的频率在1GHz以上的Q值可以达到100以上，最好可以达到300以上。
所述电介质薄膜由苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料构成时，由于该高分子材料不容易被形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液所腐蚀，可以不需要设置所述保护膜(隔离材料)。
为了解决所述问题，本发明的温度补偿用薄膜电容器，其特征是将介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在50ppm/℃以上的第1电介质薄膜和电容温度系数的绝对值在50ppm/℃以下的第2电介质薄膜置入一对电极之间。
依据有关构成的温度补偿用薄膜电容器，通过改变所述第1电介质薄膜和第2电介质薄膜之间的膜厚比和体积比，可以让电容温度系数为负，其绝对值在0～700ppm/℃的范围内。这样，本发明的温度补偿用薄膜电容器，由于可以让电容温度系数的绝对值在0～700ppm/℃的范围内所希望的值，所以，可以具有便携式电子仪器、微波通信仪器等需要进行温度补偿的电子仪器所要求的电容温度系数，因此，可适用的电子电路很难受到限制。
而且，由于是通过第1电介质薄膜和第2电介质薄膜积层构成，与现有的片状电介质瓷器组成物的积层构造不同，可以实现薄型化、小型化。
作为所述第1电介质薄膜也可以采用包含以氟类高分子材料为主要成分的材料。
而且，所述第1电介质薄膜，除了采用包含以氟类高分子材料为主要成分的材料之外，也可以采用包含聚丙烯(PP)为主要成分的材料，或者包含聚醚酮醚(PEEK)为主要成分的材料、或者包含间规聚苯乙烯(SPS)为主要成分的材料。
当所述第1电介质薄膜包含以全氟二乙烯醚的环化体高分子等氟类高分子材料为主要成分的材料时，优选所述第2电介质薄膜积层在所述第1电介质薄膜的上侧。这是由于所述全氟二乙烯醚的环化体高分子等氟类高分子材料容易被形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液所腐蚀，当第1电介质薄膜包含以全氟二乙烯醚的环化体高分子等氟类高分子材料为主要成分的材料时，如果形成有覆盖第1电介质薄膜的第2电介质薄膜，可以防止第1电介质薄膜的腐蚀。所述第2电介质薄膜可以从Si3N4等的SiNx、SiN2等的SiOx、非晶质SiOxNy、Ti等中选择使用。
而且，当所述第1电介质薄膜为包含以全氟二乙烯醚的环化体高分子等氟类高分子材料为主要成分的材料，并且该第1电介质薄膜积层在所述第2电介质薄膜的上侧时，最好在第1电介质薄膜的上侧积层有覆盖该第1电介质薄膜的保护薄。这是由于所述氟类高分子材料，如上所述，容易被形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液所腐蚀，当第1电介质薄膜包含以氟类高分子材料为主要成分的材料，并且该第1电介质薄膜积层在所述第2电介质薄膜的上侧时，如果在该第1电介质薄膜的上侧形成有覆盖该第1电介质薄膜的保护薄，可以防止所述第1电介质薄膜的腐蚀。作为保护膜，采用对形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液具有优异抗蚀性的材料，例如可以从Si3N4等的SiNx、SiN2等的SiOx、非晶质SiOxNy、Ti等中选择使用。
而且，作为所述第1电介质薄膜也可以采用包含以苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料为主要成分的材料。
所述第1电介质薄膜由苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料构成时，由于该高分子材料不容易被形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液所腐蚀，可以不需要设置所述保护膜。
为了解决所述问题，本发明的电子仪器，其特征是包括以上所述任意一种构成的本发明的温度补偿用薄膜电容器。
依据有关构成的电子仪器，通过在使用半导体结合电容的电子电路等需要进行温度补偿的电子电路中，设置所述任意一种构成的本发明的温度补偿用薄膜电容器，就可以让具有所述电子电路的便携式电子仪器、微波通信仪器等电子仪器具有优异的温度稳定性。
附图说明
下面，简要说明附图。
图1为表示有关本发明的温度补偿用薄膜电容器的实施方案1的剖面结构图。
图2为表示图1所示薄膜电容器的俯视图。
图3为表示具有有关本发明的薄膜电容器的电路的一例的电路图。
图4为表示有关本发明的薄膜电容器的温度系数和变容二极管的温度系数进行比较的图。
图5为表示变更本发明的薄膜电容器的第1电介质薄膜的膜厚时的温度特性图。
图6为表示以用温度对Clausius-Mosotti式进行微分后所获得的式子为基础的介电常数与电容温度系数的关系的概略图。
图7为表示电介质薄膜的介电常数和线热膨胀系数之间的关系图。
图8为表示有关本发明的温度补偿用薄膜电容器的其他实施方案的剖面结构的图。
图9为表示有关本发明的温度补偿用薄膜电容器的实施方案2的剖面结构的图。
图10为表示有关本发明的温度补偿用薄膜电容器的实施方案3的剖面结构的图。
图11为表示有关本发明的温度补偿用薄膜电容器的其他实施方案的剖面结构的图。
图12为表示在实施例4中制作的薄膜电容器的温度与静电电容之间的关系的图。
图13为表示在实施例5中制作的薄膜电容器的温度与静电电容之间的关系的图。
图14为表示在实施例6中制作的薄膜电容器的温度与静电电容之间的关系的图。
符号说明
下面简要说明附图符号。
1、1a、21、31、31a-薄膜电容器，2-基板，3-第1电极层(电极)，4-第2电介质薄膜，5-第1电介质薄膜，7-第2电极层(电极)，8-保护膜(隔离材料)。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方案，但本发明并不局限于以下所述的实施方案。
实施方案1
图1为表示本发明实施方案1的温度补偿用薄膜电容器。该实施方案的薄膜电容器1通过在平面为矩形状的基板2的一面上积层薄膜状的第1电极层(下部电极)3、薄膜状的第2电介质薄膜4、薄膜状的第1电介质薄膜5、薄膜状的第2电极层(上部电极)7所构成。
所述基板2，虽然并不需要特别限定其材质，只要具有为了让电容器整体具有适当的刚性的充分的厚度，同时通过用成膜法在基板2上分别形成薄膜状的第1电极层3、第2电介质薄膜4、第1电介质薄膜5、第2电极层7时能够耐住成膜处理温度即可。作为满足以上条件的例，可以是在表面覆盖硅的部件例如桂圆片、或者SiO2、Al2O3等。
所述第1电极层3和第2电极层7既可以是Cu、Ag、Au、Pt等单一金属构成的单层构造，也可以是多种金属构成的积层型。采用积层型时，可以是硅氧化物、Cr、Ni、铬氧化物、镍氧化物、Pt等所构成的层、或者是将2层以上的这些层积层后所构成。
所述第2电介质薄膜4优选采用比后述的第1电介质薄膜5具有高耐压的、具有高Q值的、低温度变化率的材料。
更具体地说，第2电介质薄膜4优选采用电容温度系数(静电电容的温度系数)的绝对值在50ppm/℃以下的材料，更优选采用电容温度系数的绝对值在50ppm/℃以下，介电常数在10以下，耐电场强度在5MV/cm以上，更最好在8MV/cm以上，无负载Q值在200以上，更最好在500以上(频率在1GHz以上)，介电缓和时间在1秒以上的材料。作为第2电介质薄膜4的厚度，最好在1μm(1×10-6m)以下，更最好在500～5000(0.05～0.5μm)的范围内。这样可以确保耐电压、并且实现薄型化、高量产化。
而且，作为满足这些条件的材料，例如可以采用SiNx层、SiOx层、非晶质SiOxNy层。该SiNx层、例如可以通过PECVD法等成膜法形成。而且，非晶质SiOxNy层，例如可以通过溅射法或者PECVD法等成膜法形成。
第2电介质薄膜4的膜厚应在50nm(500)～500nm(5000)的范围内。
所述第1电介质薄膜5在耐压方面虽然可以比第2电介质薄膜4多少差一些，但优选采用比第2电介质薄膜4具有高的温度变化率。
作为第1电介质薄膜5，更具体地说，选用介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在50ppm/℃以上的材料，优选介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在50ppm/℃以上，电容温度系数为负的材料，更优选介电常数在4以下，并且线热膨胀系数在50ppm/℃以上，电容温度系数为负，并且该电容温度系数的绝对值在200ppm/℃以上的材料。
而且，作为第1电介质薄膜5，在介入第1和第2电极层3、7那样的电极之间时，得Q值对于1GHz以上的频率应在100以上，最好在300以上。
而且，第1电介质薄膜5的介电常数最好在1.5以上4.0以下，更最好在1.5以上2.5以下。
而且，作为所述第1电介质薄膜5的材质，例如可以是包含以氟类高分子材料为主要成分的、或者包含以从聚丙烯、聚醚酮醚、间规聚苯乙烯中选择一种以上作为主要成分的材料。作为所述氟类高分子材料，可以采用聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚体、四氟乙烯-六氟丙烯共聚体等结晶质，全氟类的氟类聚合物、或者全氟二乙烯醚的环化体高分子等非晶质，全氟类的氟类聚合物、聚氯三氟乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚体(ETFE)、氯三氟乙烯-乙烯共聚体(ECTFE)等氟类聚合物。采用这些氟类聚合物中的全氟烷基乙烯醚的环化体高分子是由于容易用旋转喷涂法、喷涂法、浸渍法等涂敷法形成第1电介质薄膜以及在1GHz以上的频率获得100以上的Q值
而且，作为所述第1电介质薄膜5的材质，也可以是包含以苯环丁烯系高分子材料或者萘环丁烯系高分子材料为主要成分的材料。作为苯环丁烯系高分子材料或者萘环丁烯系高分子材料，例如可以采用在分子内具有苯环丁烯基或者萘环丁烯基和乙烯基的高分子材料，或者在分子内具有苯环丁烯基或者萘环丁烯基、乙烯基和硅氧烷键的高分子材料。作为采用所述苯环丁烯系或者萘环丁烯系高分子材料形成电介质薄膜5的成膜方法，例如在形成了所述第1电极层3的基板2的表面(第1电极层3的表面)上用旋转喷涂法、喷涂法、浸渍法等涂敷法涂敷在溶媒中溶解了以下所述化学式(1)所示的单体，然后，通过在热板上进行硬化，将所述溶媒散发，让所述单体重合，形成由苯环丁烯系高分子材料或者萘环丁烯系高分子膜构成的电介质薄膜5。
【化学式1】
第1电介质薄膜5的膜厚应在50nm(500)～500nm(5000)的范围内。
在实施方案1的薄膜电容器中，作为第1电介质薄膜5，通过采用线热膨胀系数在50ppm/℃以上的材料，可以控制电容温度系数(静电电容的温度系数)为负，而且，由于该第1电介质薄膜5的介电常数在4.0以下，不容易受到加工精度的影响，可以改善静电电容的标准偏离的问题，使得温度补偿成为可能。
并且，这种电容温度系数为负，其绝对值在200ppm/℃以上的第1电介质薄膜5是为了调整所述第2电介质薄膜4的电容温度系数而设置。
而且，通过调整第1电介质薄膜5和第2电介质薄膜4的膜厚与组成比，可以调整作为电容器的Q值、耐电压、电容温度系数，即使使用环境的温度差很大，也可以获得优异的温度稳定性。
而且，由于是将第1电介质薄膜5和第2电介质薄膜4积层后构成，与现有的片状电介质瓷器组成物的积层结构不同，有利于薄形化、小型化，容易获得厚度在5μm(5×10-6m)以下的物品。
而且，第1电介质薄膜5由所述那样的苯环丁烯系或者萘环丁烯系高分子材料构成时，由于这些高分子材料不容易被形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液所腐蚀，不需要设置后述的实施方案3中所述的保护膜8。
以上表明，图1所示构成的薄膜电容器1，可以适用于手机等便携式电子仪器、微波通信仪器等有必要针对温度进行补偿的电子仪器电路中。例如，可以与压控振荡频率元件、变容二极管等组合使用。
此外，在所述实施方案中，虽然是对在第1和第2电极层3、7之间设置第1和第2电介质薄膜5、4的情况进行了说明，也可以如图8所示，是在第1和第2电极层3、7之间只设置第1电介质薄膜5的薄膜电容器1a。在图8中，符号2表示基板。
图3为表示将有关本发明的薄膜电容器1构成的薄膜电容器C1组装在实用电路中的构成例。在该电路中，与线圈L并联连接电容器C0和变容二极管Dc，在所述变容二极管Dc并联连接所述实施方案的薄膜电容器C1，薄膜电容器C1的上部电极7和下部电极3与输入输出端子11、12连接，在输入输出端子12与薄膜电容器C1的一方电极之间串联一电阻R。
在图3所示的电路中，由于变容二极管Dc是通过电压改变其电容值，该变容二极管Dc的温度系数具有正的给定值，该变容二极管Dc的温度系数由薄膜电容器C1抵消，可以提供温度稳定性优异的振荡电路。
图4为表示其温度系数分布。假定变容二极管Dc的温度系数在+200～+500ppm/℃的范围内，薄膜电容器C1的温度系数在-200～-500ppm/℃的范围内，通过调整两者的温度系数，可以提高温度的稳定性。此外，依据所述现有专利的电容器中，不可能获得在-200～-500ppm/℃的宽范围内的温度系数调整。
这种薄膜电容器，适用于变容二极管的温度补偿电路等，作为温度补偿用具有广泛的适用性。
实施方案2
图9为表示本发明实施方案2的温度补偿用薄膜电容器的的剖面图。该实施方案的薄膜电容器21与图1和图2所示的薄膜电容器1的不同之处在于，第1电介质薄膜5和第2电介质薄膜4的积层顺序相反，即，第2电介质薄膜4在第1电介质薄膜5的上侧积层。此外，和实施方案1相同的构成部分，采用相同的符号并省略其说明。
而且，作为第2电介质薄膜4的材质，和实施方案1采用的相同，从SiNx层、SiOx层、非晶质SiOxNy层等中选择使用。
而且，作为第1电介质薄膜5的材质，和实施方案1采用的相同，虽然也可以从包含以氟类高分子材料为主要成分的材料、和包含以苯环丁烯系或者萘环丁烯系高分子材料为主要成分的材料等中选择使用，但在本实施方案中，特别是当采用以全氟二乙烯醚的环化体高分子等氟类高分子材料为主要成分的材料时，可以获得第2电介质薄膜4在第1电介质薄膜5的上侧积层的效果。这是因为所述氟类高分子材料不容易被形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液所腐蚀，如果所形成的第2电介质薄膜4覆盖包含以氟类高分子材料为主要成分的第1电介质薄膜5，可以防止第1电介质薄膜5的腐蚀。
在实施方案2的薄膜电容器21中，通过采用所述构成，具有和实施方案1的薄膜电容器1相同的作用效果。而且，由于第2电介质薄膜4在第1电介质薄膜5的上侧积层，当该第1电介质薄膜5采用以全氟二乙烯醚的环化体高分子等氟类高分子材料为主要成分的材料构成时，可以防止第1电介质薄膜5被形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液所腐蚀。
实施方案3
图10为表示本发明实施方案3的温度补偿用薄膜电容器的的剖面图。该实施方案的薄膜电容器31与图1和图2所示的薄膜电容器1的不同之处在于，在第2电介质薄膜4的上侧积层的第1电介质薄膜5采用包含以氟类高分子材料为主要成分的材料，而且，在该第1电介质薄膜5的上侧积层覆盖第1电介质薄膜5的保护薄(隔离材料)8。
此外，和实施方案1相同的构成部分，采用相同的符号并省略其说明。
作为保护膜8的材料，采用对形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液具有优异耐蚀性的材料，例如，可以从Si3N4等的SiNx、SiN2等的SiOx、非晶质SiOxNy、Ti等中选择使用。
在实施方案3的薄膜电容器31中，通过采用所述构成，具有和实施方案1的薄膜电容器1相同的作用效果。而且，由于在包含以氟类高分子材料为主要成分的第1电介质薄膜5的上侧积层覆盖第1电介质薄膜5的保护薄8，可以防止第1电介质薄膜5被形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液所腐蚀。
此外，在所述实施方案中，虽然是对在第1和第2电极层3、7之间设置第1和第2电介质薄膜5、4、和保护膜8的情况进行了说明，也可以如图11所示，是在第1和第2电极层3、7之间只设置第1电介质薄膜5和在其上侧形成的保护膜8的薄膜电容器31a。并且，在图11中，符号2表示基板。
实施例1
将在由在铝或者玻璃构成的基板上成膜的Cu所构成的上部和下部电极层之间成膜的电介质薄膜的材质变更为以下所述表1所示的材料时，对各种薄膜电容器(样品No.1～12)Q值进行了调查。上部和下部电极层的厚度分别为膜厚1500nm(15000)。所述电介质薄膜的厚度为2000nm(20000)。而且，薄膜电容器的电容值由于被设定为一定的10pF，所以上部电极层的纵横尺寸在50～1000μm的范围内变化。Q值的测定结果以及评价结果如表1所示。而且，各电介质薄膜的介电常数以及线热膨胀系数和其评价结果如表1所示。
【表1】
在表1中，PTFE表示聚四氟乙烯，PFA表示四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚体，FEP表示四氟乙烯-六氟丙烯共聚体，PCTFE表示聚氯三氟乙烯，ETFE表示四氟乙烯-乙烯共聚体，ECTFE表示氯三氟乙烯-乙烯共聚体，PP表示聚丙烯，PMMA表示聚甲基丙烯酸甲酯，PEI表示聚醚酰亚胺，PPS表示对聚苯硫，SPS表示间规聚苯乙烯，PEEK表示聚醚酮醚。
表1中的介电常数栏中○表示介电常数在4.0以下，×表示介电常数超过4.0，在线热膨胀系数栏中○表示线热膨胀系数在25ppm/℃以上，×表示线热膨胀系数不到25ppm/℃。
表1的结果表明，样品No.9～10的电介质薄膜，由于线热膨胀系数不到25ppm/℃，要将电容温度系数控制成负数是很困难的。
相反，对于样品No.1～8、11、12的电介质薄膜，由于介电常数和线热膨胀系数均满足所要求的条件，电容温度系数(静电电容的温度系数)可以控制成负数，并且不容易受到加工精度的影响，也不会存在静电电容的标准偏离的问题。而且，Q值虽然随着频率的增高有降低的趋势，但样品No.1～4、8、11、12的电容器在1GHz以上频率区域Q值均在100以上，具有优异的高频特性。
实施例2
对以下制作的积层型薄膜电容器的电极层之间的第1和第2电介质薄膜中第1电介质薄膜的厚度在50nm～300nm((500～3000)的范围内变化时的电容温度系数、1GHz频率的Q值以及耐电压特性进行了调查。在此的电容温度系数，是从图5所示的当环境温度从20℃升温到120℃时的温度(℃)与静电电容(pF)之间的关系曲线的斜率计算求出，第1和第2电介质薄膜的膜厚和电容温度系数的结果如表2所示。
在铝或者玻璃构成的基板上Cu构成的膜厚为1500nm(15000)的下部电极层通过溅射法在室温下成膜形成。然后，在该下部电极层上用PECVD法，成膜形成由SiNx构成的膜厚为300nm(3000)的第2电介质薄膜。
然后，通过采用旋转喷涂法将全氟二乙烯醚的环化体高分子溶解在作为溶媒的全氟三丁胺(TFPA)中之后的液体涂敷在该第2电介质薄膜的表面上，为散发所述溶媒，在热板上依次分别进行①50℃2分钟、②110℃2分钟、③250℃10分钟的3步硬化，获得全氟二乙烯醚的环化体高分子膜。然后，在干蚀刻机中采用Ar等离子对由所述高分子构成的第1电介质薄膜进行20nm(200)蚀刻，然后，在其上进行光刻胶涂敷、预烤、曝光、显影、后烤，形成抗蚀剂模样，在采用SF6或者CF4等离子对所述第1和第2电介质薄膜进行连续干蚀刻后，剥离光刻胶。最后，在该第2电介质薄膜上采用溅射法在室温下形成由Cu构成的膜厚为1500nm(15000)的上部电极层，获得积层型薄膜电容器。而且，薄膜电容器的电容值由于被设定为一定的10pF，所以上部电极层的纵横尺寸在50～1000μm的范围内变化。这样获得的积层型薄膜电容器在1GHz的Q值为210～290的范围内，耐电压在200V以上，该Q值和耐电压值随着第1电介质薄膜的厚度不同而呈现不同的值。
此外，此处的SiNx构成的第2电介质薄膜，其线热膨胀系数为3ppm/℃，介电常数为7.0，当在电极层间只有第2电介质薄膜存在时(第1电介质薄膜的厚度为零时)，在1GHz的Q值为200。
而且，全氟二乙烯醚的环化体高分子所构成的第1电介质薄膜，其线热膨胀系数为74ppm/℃，介电常数为2.1，当在电极层间只有第1电介质薄膜存在时(第2电介质薄膜的厚度为零时)，电容温度系数为-677ppm/℃，在1GHz的Q值为300。
【表2】
所述图5和表2的结果表明，在电极层间设置了第2电介质薄膜(SiNx膜)和全氟二乙烯醚的环化体高分子所构成的第1电介质薄膜的薄膜电容器中，通过在50nm到300nm的范围内调整线热膨胀系数为74ppm/℃、介电常数为2.1的第1电介质薄膜的厚度，可以调整第1和第2电介质薄膜的厚度比，这样，可以在-240～-512ppm/℃的范围内调整电容温度系数。对于该例的薄膜电容器，由于可以在-240～-512ppm/℃的范围内调整电容温度系数，很适用于对变容二极管等那样的温度系数为正的电子仪器进行温度补偿。而且，在电极层间只设置第2电介质薄膜的薄膜电容器在1GHz的Q值只有200，而在电极层间除SiNx构成的第2电介质薄膜之外还设置了全氟二乙烯醚的环化体高分子所构成的第1电介质薄膜的本例的薄膜电容器中，在1GHz的Q值可以在210以上。
实施例3
对于改变在Cu构成的上部和下部电极层之间介入的电介质膜薄的介电常数时的薄膜电容器的加工误差和容量(Cs)的标准偏离情况进行了考察。此处的薄膜电容器的目标片容量设定值设定为10pF。容量通过以下所述的式(4)进行计算。
Cs＝ε0×ε(s/d)    (4)(式中，ε0＝8.854×10-14(Fcm-1)，S表示电极面积，d表示电极之间的距离，ε表示介电常数。)
表3表示作为设置在所述薄膜电容器中的电介质薄膜采用介电常数为2.5的材料(ECTFE构成的材料)时的加工误差和容量的标准偏离。在此，电极的长度L＝0.4mm，电极之间的距离d＝0.3mm。
表4表示作为设置在所述薄膜电容器中的电介质薄膜采用介电常数为4的材料(PPS构成的材料)时的加工误差和容量的标准偏离。在此，电极的长度L＝0.3mm，电极之间的距离d＝0.3mm。在此所采用的PPS(对聚苯硫)，是其介电常数如表1所示在本发明的范围内、而线热膨胀系数在本发明的范围之外的材料，因此，在本实验例中，PPS的介电常数的值只用于考察加工精度对容量标准偏离的影响。
表5表示作为设置在所述薄膜电容器中的电介质薄膜采用介电常数为1000的材料(BaTiO3系构成的材料)，表示采用电极之间的距离与介电常数为2.5和4的材料时相同的距离时的加工误差和容量的标准偏离。并且，在此，电极的长度L＝0.02mm，电极之间的距离d＝0.3μm。
表6表示作为设置在所述薄膜电容器中的电介质薄膜采用介电常数为1000的材料(BaTiO3系构成的材料)，电极面积和介电常数为4的相同时的加工误差和容量的标准偏离。在此，电极的长度L＝0.3mm，电极之间的距离d＝80μm。
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
所述表3～表6的结果表明，采用介电常数为2.5和4的电介质薄膜与采用电极之间距离相同而介电常数为1000的电介质薄膜的薄膜电容器，当加工误差在1μm以上时，容量的标准偏离大大偏离其许可范围(10pF的5％的范围)。而且，采用介电常数为4的电介质薄膜与采用电极面积相同而介电常数为1000的电介质薄膜的薄膜电容器，只要加工误差在5μm以下，容量的标准偏离在许可范围(10pF的5％的范围)内，但电极之间的距离在80μm，对于薄形化是很困难的。
对此，采用介电常数为2.5和4的电介质薄膜的薄膜电容器，只要加工误差在5μm以下，容量的标准偏离就在许可范围(10pF的5％的范围)内。在采用介电常数为4的电介质薄膜的薄膜电容器中，当其电极面积与采用介电常数为1000的电介质薄膜的薄膜电容器相同时，其电极之间的距离约为其1/27。
因此，电介质薄膜的介电常数在4以下时，可以减少由于加工精度引起的容量的标准偏离，并且可以实现薄膜电容器的薄形化、小型化。
实施例4
对于将以下制作的第1和第2电介质膜薄置入电极之间的积层型薄膜电容器的电极层之间的电容温度系数、在1GHz的Q值以及耐电压性进行了考察。在此的电容温度系数分别从图12所示的当环境温度从20℃上升到100℃时的温度(℃)和静电电容(pF)之间的关系曲线的斜率中求出。
在铝或者玻璃构成的基板上Cu构成的膜厚为1500nm(15000)的下部电极层通过溅射法在室温下成膜形成。然后，在该下部电极层上用PECVD法成膜形成由SiNx构成的膜厚为150nm(1500)的第2电介质薄膜。
然后，通过采用旋转喷涂法将包含以下所述结构式(II)所示结构的二乙烯基硅氧烷-二-苯并环丁烷的溶液(溶媒为1，3，5-三甲苯)涂敷在该第2电介质薄膜的表面上，为散发所述溶媒，在热板上依次分别进行①50℃2分钟、②110℃2分钟、③250℃10分钟的3步硬化，获得膜厚为150nm(1500)的苯并环丁烯类高分子膜。
【化学式2】
然后，在所述高分子构成的第1电介质薄膜表面上进行光刻胶涂敷、预烤、曝光、显影、后烤，形成抗蚀剂模样，在采用SF6或者CF4等离子对所述第1和第2电介质薄膜进行连续干蚀刻后，剥离光刻胶。最后，在该第2电介质薄膜上采用溅射法在室温下形成由Cu构成的膜厚为1500nm(15000)的上部电极层，获得积层型薄膜电容器。这样获得的积层型薄膜电容器在1GHz的Q值为100，耐电压在150V以上，电容温度系数为-261ppm/℃。
此外，此处的SiNx构成的第2电介质薄膜，其线热膨胀系数为3ppm/℃，介电常数为7.0，当在电极层间只有第2电介质薄膜存在时(第1电介质薄膜的厚度为零时)，在1GHz的Q值为200。而且，苯并环丁烯类高分子所构成的第1电介质薄膜，其线热膨胀系数为52ppm/℃，介电常数为2.7，当在电极层间只有第1电介质薄膜存在时(第2电介质薄膜的厚度为零时)，电容温度系数为-380ppm/℃，在1GHz的Q值为250。
所述结果表明，在电极层间设置了第2电介质薄膜(SiNx膜)和苯并环丁烯类高分子所构成的第1电介质薄膜(高分子膜)的薄膜电容器中，电容温度系数为-261ppm/℃。对于该例的薄膜电容器，由于电容温度系数为负，很适用于对变容二极管等那样的温度系数为正的电子仪器进行温度补偿。
而且，在电极层间除SiNx构成的第2电介质薄膜之外设置苯并环丁烯类高分子所构成的第1电介质薄膜的本例的薄膜电容器中，在1GHz的Q值可以在100以上。
实施例5
对于将以下制作的第1和第2电介质膜薄置入电极之间的积层型薄膜电容器的电极层之间的电容温度系数、在1GHz的Q值以及耐电压性进行了考察。在此的电容温度系数分别从图13所示的当环境温度从20℃上升到100℃时的温度(℃)和静电电容(pF)之间的关系曲线的斜率中求出。
在铝或者玻璃构成的基板上Cu构成的膜厚为1500nm(15000)的下部电极层通过溅射法在室温下成膜形成。然后，在该下部电极层上用PECVD法成膜形成由SiNx构成的膜厚为150nm(1500)的第2电介质薄膜。
然后，通过采用旋转喷涂法将包含以下所述结构式(3)所示结构的二乙烯基乙基-二-苯并环丁烷的溶液(溶媒为1，3，5-三甲苯)涂敷在该第2电介质薄膜的表面上，为散发所述溶媒，在热板上依次分别进行①50℃2分钟、②110℃2分钟、③250℃10分钟的3步硬化，获得膜厚为150nm(1500)的萘并环丁烯类高分子膜
【化学式3】
然后，在所述高分子构成的第1电介质薄膜表面上进行光刻胶涂敷、预烤、曝光、显影、后烤，形成抗蚀剂模样，在采用SF6或者CF4等离子对所述第1和第2电介质薄膜进行连续干蚀刻后，剥离光刻胶。最后，在该第2电介质薄膜上采用溅射法在室温下形成由Cu构成的膜厚为1500nm(15000)的上部电极层，获得积层型薄膜电容器。这样获得的积层型薄膜电容器在1GHz的Q值为100，耐电压在150V以上，电容温度系数为-238ppm/℃。
此外，此处的SiNx构成的第2电介质薄膜，其线热膨胀系数为3ppm/℃，介电常数为7.0，当在电极层间只有第2电介质薄膜存在时(第1电介质薄膜的厚度为零时)，在1GHz的Q值为200。而且，萘并环丁烯类高分子所构成的第1电介质薄膜，其线热膨胀系数为50ppm/℃，介电常数为2.75，当在电极层间只有第1电介质薄膜存在时(第2电介质薄膜的厚度为零时)，电容温度系数为-370ppm/℃，在1GHz的Q值为240。
所述结果表明，在电极层间设置了第2电介质薄膜(SiNx膜)和萘并环丁烯类高分子所构成的第1电介质薄膜(高分子膜)的薄膜电容器中，电容温度系数为-238ppm/℃。对于该例的薄膜电容器，由于电容温度系数为负，很适用于对变容二极管等那样的温度系数为正的电子仪器进行温度补偿。
而且，在电极层间除SiNx构成的第2电介质薄膜之外设置萘并环丁烯类高分子所构成的第1电介质薄膜的本例的薄膜电容器中，在1GHz的Q值可以在100以上。
实施例6
对于将以下制作的第1和第2电介质膜薄置入电极之间的积层型薄膜电容器的电极层之间的电容温度系数、在1GHz的Q值以及耐电压性进行了考察。在此的电容温度系数分别从图14所示的当环境温度从20℃上升到100℃时的温度(℃)和静电电容(pF)之间的关系曲线的斜率中求出。
在铝或者玻璃构成的基板上Cu构成的膜厚为1500nm(15000)的下部电极层通过溅射法在室温下成膜形成。然后，在该下部电极层上用PECVD法成膜形成由SiNx构成的膜厚为150nm(1500)的第2电介质薄膜。
然后，通过采用旋转喷涂法将包含以下所述的结构式(4)所示结构的二乙烯基硅氧烷-二-萘并环丁烷的溶液(溶媒为1，3，5-三甲苯)涂敷在该第2电介质薄膜的表面上，为散发所述溶媒，在热板上依次分别进行①50℃2分钟、②110℃2分钟、③250℃10分钟的3步硬化，获得膜厚为150nm(1500)的萘并环丁烯类高分子膜。
【化学式4】
然后，在所述高分子构成的第1电介质薄膜表面上进行光刻胶涂敷、预烤、曝光、显影、后烤，形成抗蚀剂模样，在采用SF6或者CF4等离子对所述第1和第2电介质薄膜进行连续干蚀刻后，剥离光刻胶。最后，在该第2电介质薄膜上采用溅射法在室温下形成由Cu构成的膜厚为1500nm(15000)的上部电极层，获得积层型薄膜电容器。这样获得的积层型薄膜电容器在1GHz的Q值为100，耐电压在150V以上，电容温度系数为-243ppm/℃。
并且，此处的SiNx构成的第2电介质薄膜，其线热膨胀系数为3ppm/℃，介电常数为7.0，当在电极层间只有第2电介质薄膜存在时(第1电介质薄膜的厚度为零时)，在1GHz的Q值为200。而且，萘并环丁烯类高分子所构成的第1电介质薄膜，其线热膨胀系数为50ppm/℃，介电常数为2.8，当在电极层间只有第1电介质薄膜存在时(第2电介质薄膜的厚度为零时)，电容温度系数为-373ppm/℃，在1GHz的Q值为230。
所述结果表明，在电极层间设置了第2电介质薄膜(SiNx膜)和萘并环丁烯类高分子所构成的第1电介质薄膜(高分子膜)的薄膜电容器中，电容温度系数为-243ppm/℃。对于该例的薄膜电容器，由于电容温度系数为负，很适用于对变容二极管等那样的温度系数为正的电子仪器进行温度补偿。
而且，在电极层间除SiNx构成的第2电介质薄膜之外设置萘并环丁烯类高分子所构成的第1电介质薄膜的本例的薄膜电容器中，在1GHz的Q值可以在100以上。
依据以上说明的本发明的温度补偿用薄膜电容器，通过在一对电极之间置入介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在25ppm/℃以上的电介质薄膜，就可以让电容温度系数(静电电容的温度系数)为负，而且，不容易受到加工精度的影响，可以改善静电电容的标准偏离问题，并且可以实现小型化、薄型化、轻量化，可以用于温度补偿。
在本发明中，频率在1GHz以上的Q值在100以上，可以减少在1GHz以上的高频区域的介电损耗，获得适用于频率在1GHz以上的高频电路的薄膜电容器。
而且，所述电介质薄膜，由于包含以氟类高分子为主要成分的材料，可以获得介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在25ppm/℃以上的电介质薄膜，并且，由于用于电介质薄膜中的氟类高分子材料，使得让该电介质薄膜置入电极之间的薄膜电容器的频率在1GHz以上的Q值在100以上成为可能。
而且，所述电介质薄膜，如果包含以苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料为主要成分的材料，可以获得介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在25ppm/℃以上的电介质薄膜，并且，由于用于电介质薄膜中的苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料，使得让该电介质薄膜置入电极之间的薄膜电容器的频率在1GHz以上的Q值在100以上成为可能。
这样，由所述苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料构成所述电介质薄膜时，这些高分子材料不容易被在形成电极时所采用的抗蚀显影液或者抗蚀剥离液所腐蚀。
而且，依据本发明的电子仪器，通过在需要进行温度补偿的电子电路中采用本发明的温度补偿用薄膜电容器，就可以让具有所述电子电路的便携式电子仪器、微波用通信仪器等电子仪器获得优异的温度稳定性。【式1】 ( k - 1 ) ( k + 2 ) = &alpha; m / 3 &epsiv; 0 V - - - ( 1 ) 【式2】 1 k &PartialD; k &PartialD; T = ( k - 1 ) ( k + 2 ) k ( A + B + C ) + K tan &delta; - - - ( 2 ) 【式3】 A = - 1 3 V ( &PartialD; V &PartialD; T ) P < 0 【式4】 B = 1 3 &alpha; m ( &PartialD; &alpha; m &PartialD; V ) T ( &PartialD; V &PartialD; T ) P > 0 【式5】 C = 1 3 &alpha; m ( &PartialD; &alpha; m &PartialD; V ) V < 0 【化学式1】
  X1-CH＝CH-Y1-CH＝CH-X1    (I)
  [式中，X1表示
Figure A0114490100311
或者表示
Figure A0114490100312
  Y1表示单结合或者表示-CH2-CH2-或者表示
  -Si(R)2-O-Si(R)2-。(Y1中的R表示丙烯酸基)]【表1】样品编号  电介质薄膜的材质    介电常数  线热膨胀系数     Q值
                                      (ppm/℃)1        PTFE              2.1  ○     100  ○    5000(at10GHz)2       全氟二乙烯醚的     2.1  ○     74   ○    1429(at10GHz)
       环化体高分子3       PFA                2.1  ○     120  ○    3333(at1GHz)4       FEP                2.1  ○     83   ○    2000(at1GHz)5       PCTFE           2.3～2.5○     70   ○    100(at1MHz)6       ETFE               2.6  ○     90   ○    200(at1MHz)7       ECTFE              2.5  ○     80   ○    111(at1MHz)8       PP                 2.17 ○     80   ○    5000(at10GHz)9       PEI                3.1  ○     23   ×         159(at10GHz)10      PPS                4.0  ○     20   ×         1000(at1MHz)11      SPS                2.9  ○     25   ○    213(at10GHz)12      PEEK               3.1  ○     48   ○    455(at10GHz)【表2】第1电介质薄膜      第2电介质薄膜      电容温度系数的膜厚             的膜厚(nm)               (nm)              (ppm/℃)
50                300                 -240
100               300                 -360
200               300                 -462
300               300                 -512【表3】
                          L＝0.4mm、d＝0.3μm加工误差        Cs              S              d             偏差(μm)         (pF)           (cm2)          (cm)          (±％)0           11.81        1.60×10-3     3.00×10-5       51           11.86        1.61×10-3     3.00×10-5       0.52           11.92        1.62×10-3     3.00×10-5       1.03           11.98        1.62×10-3     3.00×10-5       1.54           12.04        1.63×10-3     3.00×10-5       2.05           12.10        1.64×10-3     3.00×10-5       2.510          12.40        1.68×10-3     3.00×10-5       5.1【表4】
                          L＝0.3mm、d＝0.3μm加工误差         Cs              S              d             偏差(μm)          (pF)           (cm2)          (cm)          (±％)0           10.62        9.00×10-4      3.00×10-5       01           10.70        9.06×10-4      3.00×10-5       0.62           10.77        9.12×10-4      3.00×10-5       1.23           10.84        9.18×10-4      3.00×10-5       1.84           10.91        9.24×10-4      3.00×10-5       2.45           10.98        9.30×10-4      3.00×10-5       3.010          11.34        9.61×10-4      3.00×10-5       6.1【表5】
                       L＝0.02mm、d＝0.3μm加工误差        Cs              S            d            偏差(μm)        (pF)           (cm2)        (cm)         (±％)0         11.81         4.00×10-6   3.00×10-5      01         13.02         4.41×10-6   3.00×10-5     10.32         14.28         4.84×10-6   3.00×10-5     21.03         15.61         5.29×10-6   3.00×10-5     32.34         17.00         5.76×10-6   3.00×10-5     44.05         18.45         6.25×10-6   3.00×10-5     56.310        26.58         9.00×10-6   3.00×10-5     125.0【表6】
                       L＝0.3mm、d＝80μm加工误差      Cs               S             d           偏差(μm)       (pF)            (cm2)         (cm)        (±％)0         9.96         9.00×10-4     8.00×10-3     01         10.03        9.06×10-4     8.00×10-3    0.62         10.09        9.12×10-4     8.00×10-3    1.13         10.16        9.18×10-4     8.00×10-3    1.74         10.23        9.24×10-4     8.00×10-3    2.35         10.30        9.30×10-4     8.00×10-3    2.810        10.64        9.61×10-4     8.00×10-3    5.7【化学式2】
Figure A0114490100351
【化学式3】
Figure A0114490100352
【化学式4】
Figure A0114490100353

Claims (16)

1.一种温度补偿用薄膜电容器，其特征是：
将介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在25ppm/℃以上的电介质薄膜置入一对电极之间。
2.根据权利要求1所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：
频率在1GHz以上的Q值为100以上。
3.根据权利要求1所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：
电容温度系数为负。
4.根据权利要求3所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：
所述电容温度系数的绝对值在200ppm/℃以上。
5.根据权利要求1所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：
所述电介质薄膜包含以氟类高分子材料为主要成分的材料。
6.根据权利要求5所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：
在所述电介质薄膜的上侧，积层有覆盖该电介质薄膜的保护薄。
7.根据权利要求1所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：
所述电介质薄膜包含以苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料为主要成分的材料。
8.根据权利要求7所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：
所述高分子材料在分子内具有：
苯并环丁烯基或萘并环丁烯基；乙烯基。
9.根据权利要求7所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：
所述高分子材料在分子内具有：苯并环丁烯基或萘并环丁烯基；乙烯基；硅氧烷键。
10.一种温度补偿用薄膜电容器，其特征是：
将介电常数在4.0以下，并且线热膨胀系数在50ppm/℃以上的第1电介质薄膜和电容温度系数的绝对值在50ppm/℃以下的第2电介质薄膜置入一对电极之间。
11.根据权利要求10所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：所述第1电介质薄膜包含以氟类高分子材料为主要成分的材料。
12.根据权利要求11所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：所述第2电介质薄膜积层在所述第1电介质薄膜的上侧。
13.根据权利要求11所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：所述第1电介质薄膜积层在所述第2电介质薄膜的上侧，并且在所述第1电介质薄膜的上侧，积层有覆盖该所述第1电介质薄膜的保护膜。
14.根据权利要求10所述的温度补偿用薄膜电容器，其特征是：所述第1电介质薄膜包含以苯并环丁烯类或者萘并环丁烯类高分子材料为主要成分的材料。
15.一种电子仪器，其特征是：
包括权利要求1所述的温度补偿用薄膜电容器。
16.一种电子仪器，其特征是：
包括权利要求10所述的温度补偿用薄膜电容器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111328424A (zh) * 2017-11-15 2020-06-23 株式会社村田制作所 薄膜电容器以及金属化薄膜

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6461886B1 (en) * 2000-05-13 2002-10-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
UA77459C2 (en) * 2001-11-03 2006-12-15 Thin-film capacitor and a method for producing the capacitor
US20040061990A1 (en) * 2002-09-26 2004-04-01 Dougherty T. Kirk Temperature-compensated ferroelectric capacitor device, and its fabrication
DE102004005082B4 (de) * 2004-02-02 2006-03-02 Infineon Technologies Ag Kondensator mit einem Dielektrikum aus einer selbstorganisierten Monoschicht einer organischen Verbindung und Verfahren zu dessen Herstellung
US7161795B1 (en) * 2005-09-26 2007-01-09 Ferro Corporation COG dielectric composition for use with copper electrodes
WO2009151694A2 (en) * 2008-03-13 2009-12-17 Strategic Polymer Sciences, Inc. High electrric energy density polymeric compositions, methods of the manufacture therefor, and articles comprising the same
US8223472B1 (en) * 2008-11-14 2012-07-17 Sandia Corporation Norbornylene-based polymer systems for dielectric applications
JP4905497B2 (ja) * 2009-04-22 2012-03-28 株式会社村田製作所 電子部品
TW201121786A (en) * 2009-10-22 2011-07-01 Chi Lin Technology Co Ltd Hybrid electret
US8315032B2 (en) 2010-07-16 2012-11-20 Ut-Battelle, Llc High power density capacitor and method of fabrication
JP5679167B2 (ja) * 2010-10-18 2015-03-04 信越ポリマー株式会社 フィルムキャパシタ用フィルム
GB201212487D0 (en) 2012-07-13 2012-08-29 Secr Defence A device for measuring the hydration level of humans
CN103772783A (zh) * 2013-12-18 2014-05-07 芜湖万润机械有限责任公司 一种电容器用改性聚乙烯等规聚丙烯复合金属化薄膜及其制备方法
KR20160145690A (ko) * 2014-04-16 2016-12-20 더 보드 오브 트러스티스 오브 더 리랜드 스탠포드 쥬니어 유니버시티 고성능 전자 및 광전자 장치를 위한 극성 엘라스토머
CN109166730B (zh) * 2018-08-28 2020-05-22 西安交通大学 一种宽温高储能的无铅柔性的介电薄膜电容器及其制备方法
US11469761B1 (en) 2020-09-11 2022-10-11 Mixed-Signal Devices Inc. CMOS frequency reference circuit with temperature coefficient cancellation

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3949280A (en) * 1975-02-18 1976-04-06 Mitsumi Electric Co., Ltd. Miniature variable capacitor and method of manufacture
JPS5873908A (ja) * 1981-10-28 1983-05-04 ティーディーケイ株式会社 高周波用誘電体磁器組成物
WO1984003003A1 (en) * 1983-01-31 1984-08-02 Nippon Soda Co Thin-film dielectric and process for its production
JPS63110618A (ja) 1986-10-28 1988-05-16 沖電気工業株式会社 積層型マイクロ波用誘電体磁器組成物
EP0393271A1 (en) * 1987-08-08 1990-10-24 The Standard Oil Company Fluoropolymer thin film coatings and method of preparation by plasma polymerization
DE68906219T2 (de) 1988-08-25 1993-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Duennfilmkapazitaet und verfahren zur herstellung einer integrierten hybridmikrowellenschaltung.
US5088003A (en) * 1989-08-24 1992-02-11 Tosoh Corporation Laminated silicon oxide film capacitors and method for their production
JPH03252160A (ja) * 1990-02-28 1991-11-11 Nec Corp コンデンサ、コンデンサネットワーク及び抵抗―コンデンサネットワーク
US5311406A (en) * 1991-10-30 1994-05-10 Honeywell Inc. Microstrip printed wiring board and a method for making same
US5723171A (en) * 1992-10-23 1998-03-03 Symetrix Corporation Integrated circuit electrode structure and process for fabricating same
JPH08115851A (ja) * 1994-10-14 1996-05-07 Ngk Spark Plug Co Ltd 薄膜コンデンサ付きセラミック基板および その製造方法
JP3475976B2 (ja) * 1995-01-13 2003-12-10 出光石油化学株式会社 コンデンサ
EP0749134B1 (en) 1995-06-16 2002-10-02 AT&T IPM Corp. Dielectric material comprising Ta2O5 doped with TiO2 and devices employing same
US6243474B1 (en) * 1996-04-18 2001-06-05 California Institute Of Technology Thin film electret microphone
US5965273A (en) * 1997-01-31 1999-10-12 Hoechst Celanese Corporation Polymeric compositions having a temperature-stable dielectric constant
US6153525A (en) * 1997-03-13 2000-11-28 Alliedsignal Inc. Methods for chemical mechanical polish of organic polymer dielectric films
JPH11214250A (ja) * 1998-01-28 1999-08-06 Kuraray Co Ltd デバイスとこれを実装した実装回路基板
US6324048B1 (en) * 1998-03-04 2001-11-27 Avx Corporation Ultra-small capacitor array
US6154311A (en) * 1998-04-20 2000-11-28 Simtek Hardcoatings, Inc. UV reflective photocatalytic dielectric combiner having indices of refraction greater than 2.0

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111328424A (zh) * 2017-11-15 2020-06-23 株式会社村田制作所 薄膜电容器以及金属化薄膜
CN111328424B (zh) * 2017-11-15 2022-01-11 株式会社村田制作所 薄膜电容器以及金属化薄膜

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