TWI671770B - 電容器 - Google Patents
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Abstract
本揭露提供一種電容器，包含：一第一電極層及一第二電極層；以及一第一介電層及一第二介電層，設置於該第一電極層及該第二電極層之間。該第一介電層包含一第一介電粉體及一第一有機樹脂，而該第二介電層由一第二介電粉體及一第二有機樹脂所組成。其中，該第一介電粉體與該第一有機樹脂的重量比值係大於該第二介電粉體與該第二有機樹脂的重量比值。
Description
本揭露關於電容器。
電容器為能夠儲存或吸收電荷的電子裝置，由於具有電荷充電及儲存的特質，使得電容器在包括積體電路(IC)等電子電路的設計與運作當中具有廣泛的應用。近年來，隨著電子電路的高密度化及高集成化，將應用於各種電子電路的電容器小型化的需求亦隨之增加。
薄膜電容器的小型化發展遲緩，這是由於其所使用的介電材料(例如氧化矽或氮化矽)的介電常數低。因此，為了使薄膜電容小型化、實現較高的容量，具有高介電常數的介電材料進一步被使用。然而，高介電常數的介電材料往往不是溫度補償材料，因此易使導致薄膜電容器在不同溫度下易呈現較大的電容變化率。此外，電容器亦需要具有良好之直流(DC)偏壓性能(亦稱為電容器之電壓係數(VCC))定義為隨DC偏壓(電壓)變化之電容變化率)。若電容器DC偏壓性能不佳，在高電壓操作下易使電容器的電容大幅下降，甚至導致電容器失效。
因此，業界需要一種新穎的薄膜電容器，以解決習知技術所遭遇到的問題。
根據本揭露實施例，本揭露提供一種電容器，包含第一電極層及一第二電極層；以及一第一介電層及一第二介電層，設置於該第一電極層及該第二電極層之間。該第一介電層包含一第一介電粉體及一第一有機樹脂，而該第二介電層由一第二介電粉體及一第二有機樹脂所組成。其中，該第一介電粉體與該第一有機樹脂的重量比值係大於該第二介電粉體與該第二有機樹脂的重量比值。
根據本揭露實施例，該第一介電粉體與該第一有機樹脂的重量比值係介於2.0-11.6之間。
根據本揭露實施例，該第二介電粉體與該第二有機樹脂的重量比值係介於0.1-1.0。
根據本揭露實施例，該第一介電粉體及第二介電粉體係獨立為鈦酸鋇(barium titanate)、鈦酸鍶(strontium titanate)、鈦酸鋇鍶(barium strontium titanate)、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該第一有機樹脂及該第二有機樹脂係獨立為丙烯酸樹脂(acrylic acid resin)、聚亞醯胺(polyoimide)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)、聚乙烯四氫咯酮烷酮(polyvinylpyrrolidone)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride) 、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該第一電極層及該第二電極層係獨立為鋁、銀、金、銅、鎳、鉑、或上述之合金。
根據本揭露實施例，該第一介電層的厚度係0.105µm至52.5µm，該第二介電層的厚度係0.1µm至50µm。
根據本揭露實施例，該第一介電層的厚度與該第二介電層的厚度比值係3至1.05。
根據本揭露實施例，該電容器於偏壓為100V下，具有一電容變化率不大於10%。
根據本揭露實施例，該電容器於溫度為125℃下，具有一電容變化率不大於l5%。
本揭露提供一種電容器(例如薄膜電容器)。藉由第一介電層及第二介電層(配置於一第一電極層及一第二電極層之間)之介電粉體含量的特定關係，可使本揭露所述電容器具有可撓性及達到體積薄化的目的。根據本揭露實施例，本揭露所述電容器的第一介電層之介電粉體與有機樹脂重量比值與第二介電層之介電粉體與有機樹脂重量比值可介於特定的範圍內。根據本揭露實施例，電容器的第一介電層及第二介電層的厚度亦可介於特定的範圍內。基於上述，本揭露所述電容器可具有良好的直流(DC)偏壓性能及符合電子工業聯盟(EIA)對電容之溫度係數(TCC)的X7R特性規範(在-55℃至125℃之溫度範圍，電容變化率為±15%)。
根據本揭露實施例，本揭露所述電容器除了可應用於高功率電子晶片、薄型化封裝、及電子電路外，亦可應用於軟性發光二極體(LED)封裝基板、軟性觸控面板、軟性顯示器、或穿帶式設備。
請參照第1圖，為本揭露一實施例所述電容器100的剖面結構意圖，電容器100包含一第一電極層10、一第一介電層20、一第二介電層30、以及一第二電極層40，其中第一介電層20及第二介電層30設置於該第一電極層10及該第二電極層40之間。第一介電層20包含一第一介電粉體22及一第一有機樹脂24，其中第一介電粉體22分散於第一有機樹脂24中。第二介電層30由一第二介電粉體32及一第二有機樹脂34所組成，其中第二介電粉體32分散於第二有機樹脂34中。第一介電層20可與第二介電層30直接接觸，即兩者之間沒有任何膜層或介質；第一介電層20可與第一電極層10直接接觸，即兩者之間沒有任何膜層或介質；以及，第二介電層30可與第二電極層40直接接觸，即兩者之間沒有任何膜層或介質。在此實施例中，第一介電粉體22與該第一有機樹脂24的重量比值R1大於第二介電粉體32與該第二有機樹脂34的重量比值R2。如此一來，由第一介電層20及第二介電層30所構成的介電結構可具有較佳之介電粉體堆積度、絕緣性、以及可靠性，使得本揭露所述電容器具有可撓性及不錯的電容效能。
根據本揭露實施例，在第一介電層20中，第一介電粉體22與該第一有機樹脂24的重量比值R1可約不小於2.0，例如為2.0至11.6、2.1至11.6、或2.3至7.5。若第一介電粉體22與該第一有機樹脂24的重量比值R1過大或過小，則易使得電容器在高溫或高偏壓下的電容變化率增大。
根據本揭露實施例，當第一介電粉體22與該第一有機樹脂24的重量比值R1不小於2.0時，在第二介電層30的第二介電粉體32與該第二有機樹脂34的重量比值R2可約不大於1，例如為0.1至1、0.2至1、或0.433至1。
根據本揭露實施例，據本揭露某些實施例，第一介電層20由第一介電粉體22及第一有機樹脂24所組成，其中第一介電粉體22分散於第一有機樹脂24中。第二介電層30由第二介電粉體32及第二有機樹脂34所組成，其中第二介電粉體32分散於第二有機樹脂34中。
根據本揭露實施例，第一介電粉體可為鈦酸鋇(barium titanate)、鈦酸鍶(strontium titanate)、鈦酸鋇鍶(barium strontium titanate)、或上述之組合，且第一介電粉體的平均粒徑可約為30nm至2µm，例如50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、500nm、800nm、1µm或1.5µm。此外，第二介電粉體可為鈦酸鋇(barium titanate)、鈦酸鍶(strontium titanate)、鈦酸鋇鍶(barium strontium titanate)、或上述之組合，且第二介電粉體的平均粒徑可約為30nm至2µm，例如50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、500nm、800nm、1µm或1.5µm。根據本揭露實施例，第一介電粉體與第二介電粉體可為相同或不同，且第一介電粉體與第二介電粉體的粒徑可為相同或不同。
根據本揭露實施例，第一有機樹脂可為丙烯酸樹脂(acrylic acid resin)、聚亞醯胺(polyoimide)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)、聚乙烯四氫咯酮烷酮(polyvinylpyrrolidone)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride) 、或上述之組合；以及，第二有機樹脂可為丙烯酸樹脂(acrylic acid resin)、聚亞醯胺(polyoimide)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)、聚乙烯四氫咯酮烷酮(polyvinylpyrrolidone)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride) 、或上述之組合。根據本揭露實施例，第一有機樹脂與第二有機樹脂可為相同或不同。根據本揭露實施例，第一有機樹脂的數目平均分子量可約為5,000至300,000，例如約為10,000至250,000、50,000至200,000、或80,000至180,000；以及，第二有機樹脂的數目平均分子量可為5,000至300,000，例如約為10,000至250,000、50,000至200,000、或80,000至180,000。
根據本揭露實施例，第一電極層可為鋁、銀、金、銅、鎳、鉑、或上述之合金，且第一電極層的厚度可約為10nm至100µm；以及，第二電極層可為鋁、銀、金、銅、鎳、鉑、或上述之合金，且第一電極層的厚度可約為10nm至100µm。根據本揭露實施例，第一電極層與第二電極層可為相同或不同，且第一電極層的厚度與第二電極層的厚度可為相同或不同。
仍請參照第1圖，第一介電層20具有一厚度T1，其中厚度T1指第一介電層20與第二介電層30接觸的表面至第一介電層20與第一電極層10接觸的表面之間的最短距離；以及，第二介電層30具有一厚度T2，其中厚度T2指第二介電層30與第二電極層40接觸的表面至第二介電層20與第一介電層10接觸的表面之間的最短距離。根據本揭露實施例，第一介電層20的厚度T1大於第二介電層30的厚度T2。舉例來說，該第一介電層20的厚度T1與該第二介電層30的厚度T2比值可為6.5至1.05，例如為1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、或6。若厚度T1與厚度T2的比值過大，易使得電容器的可撓性降低，且在高溫或高偏壓下的電容變化率增大；若厚度T1與厚度T2的比值過小，易使得電容器的電容值下降，且在高溫或高偏壓下的電容變化率增大。
根據本揭露實施例，第一介電層的厚度可為0.105µm至52.5µm，例如5µm、10µm、15µm、20µm、25µm、30µm、35µm、40µm、45µm、或50µm；以及，第二介電層的厚度可為0.1µm至50µm，例如3µm、5µm、8µm、10µm、12µm、15µm、20µm、25µm、或30µm。
根據本揭露實施例，本揭露所述電容器由於具有雙層介電層結構以及特定的介電粒子含量，本揭露所述電容器在偏壓為100V下仍可正常運作，且在偏壓為100V下的電容變化率不大於±10%。在此，本揭露所述在特定偏壓下的電容變化率由下式所決定：
C
0為電容器在電壓施加前的電容，C
v為電容器在特定偏壓下的電容。
根據本揭露實施例，本揭露所述電容器由於具有雙層介電層結構以及特定的介電粒子含量，本揭露所述電容器符合電子工業聯盟(EIA)對電容之溫度係數(TCC)的X7R特性規範，即在-55℃至125℃之溫度範圍，電容變化率為±15%。在此，本揭露所述在特定溫度下的電容變化率由下式所決定：
C
0為電容器在25℃下的電容，C
t為電容器在特定溫度下的電容。
根據本揭露實施例，本揭露亦提供上述電容器的製造方法。第3圖為本揭露一實施例所述電容器的製程步驟流程圖；以及，第4A圖至第4F圖為一系列剖面結構示意圖，用以說明本揭露所述電容器的製造流程。首先，如第4A圖所示，提供一基板50(步驟11)，其中基板50可例如為一玻璃基板、或塑料基板。
接著，如第4B圖所示，形成一第一電極層10於基板50之上(步驟13)，其中第一電極層10的形成方式可為塗佈(coating)、噴塗(spraying)、印刷(printing)、化學氣相沉積法(chemical vapor deposition、CVD)、物理氣相蒸鍍(physical vapor deposition、PVD)、或濺鍍法。第一電極層10的定義如上所述。
接著，形成一第一介電層20於第一電極層10之上(步驟15)。舉例來說，形成一由一第一組合物所構成的第一塗層於第一電極層10之上，並對該第一塗層進行一第一烘烤製程，得到第一介電層20，如第4C圖所示。該第一組合物包含第一介電粉體22、第一有機樹脂24、以及一溶劑(例如丙酮(acetone)、甲基乙基酮(methylethyl ketone)、甲基吡咯啶(methylpyrrolidine)、二甲基甲醯胺(dimethylformamide)、二甲基乙醯胺(dimethylacetamide，DMAc)、或上述之組合)，其中第一介電粉體22以及第一有機樹脂24係均勻分散於溶劑中。經第一烘烤製程後，第一塗層中的溶劑被移除，得到該第一介電層20。根據本揭露實施例，第一組合物的固含量(即第一介電粉體與第一有機樹脂的重量百分比，以該第一組合物的總重為基準)可為5wt%至90wt%。該第一塗層的形成方法可例如為網印、旋轉塗佈法(spin coating)、棒狀塗佈法(bar coating)、刮刀塗佈法(blade coating)、滾筒塗佈法(roller coating)、浸漬塗佈法(dip coating)、噴塗(spray coating)、或刷塗(brush coating)。第一介電粉體22、第一有機樹脂24、以及第一介電層20的定義如上所述。根據本揭露實施例，第一烘烤製程可例如包含在50℃至100℃下烘烤5至60分鐘、在100℃至200℃下烘烤5至60分鐘、以及在200℃至250℃下烘烤5至60分鐘。
接著，形成一第二介電層30於第一介電層20之上(步驟17)。舉例來說，形成一由一第二組合物所構成的第二塗層於第一介電層20之上，並對該第二塗層進行一第二烘烤製程，得到第二介電層30，如第4D圖所示。該第二組合物包含第二介電粉體32、第二有機樹脂34、以及一溶劑(例如丙酮(acetone)、甲基乙基酮(methylethyl ketone)、甲基吡咯啶(methylpyrrolidine)、二甲基甲醯胺(dimethylformamide)、二甲基乙醯胺(dimethylacetamide，DMAc)、或上述之組合)，其中第二介電粉體32以及第二有機樹脂34係均勻分散於溶劑中。經第二烘烤製程後，第二塗層中的溶劑被移除，得到該第二介電層30。根據本揭露實施例，第二組合物的固含量(即第二介電粉體與第二有機樹脂的重量百分比，以該第二組合物的總重為基準)可為5wt%至90wt%。該第二塗層的形成方法可例如為網印、旋轉塗佈法(spin coating)、棒狀塗佈法(bar coating)、刮刀塗佈法(blade coating)、滾筒塗佈法(roller coating)、浸漬塗佈法(dip coating)、噴塗(spray coating)、或刷塗(brush coating)。第二介電粉體32、第二有機樹脂34、以及第二介電層30的定義如上所述。根據本揭露實施例，第二烘烤製程可例如包含在50℃至100℃下烘烤5至60分鐘、在100℃至180℃下烘烤5至60分鐘、在180℃至280℃下烘烤5至60分鐘、在280℃至380℃下烘烤5至60分鐘、以及在380℃至420℃下烘烤5至60分鐘。
接著，如第4E圖所示，形成一第二電極層40於第二介電層30之上(步驟19)，其中第二電極層40的形成方式可為塗佈(coating)、噴塗(spraying)、印刷(printing)、化學氣相沉積法(chemical vapor deposition、CVD)、物理氣相蒸鍍(physical vapor deposition、PVD)、或濺鍍法。第二電極層40的定義如上所述。
最後，如第4F圖所示，對第一電極層10、第一介電層20、第二介電層30、以及第二電極層40所構成的疊層進行一離型製程60(步驟21)，得到本揭露所述電容器100。
為了讓本揭露之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖示，作詳細說明如下：
實施例1 首先，提供一玻璃基板，並以塗佈方式形成一第一電極層(銀電極，厚度約為0.4µm)於玻璃基板上。
接著，將鈦酸鋇粉末(平均粒徑為60nm)、親水性聚亞醯胺(由律勝科技販售，商品編號為1098，數目平均分子量約為100,000)、以及二甲基乙醯胺混合，得到一混合物，其中鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比值為7。接著，將混合物以三滾筒(three-roller mill)研磨，再以脫泡機進行脫泡，得到一第一組合物(固含量為10wt%)。接著，將第一組合物以塗佈方式形成一第一塗層於第一電極層之上。接著，將該第一塗層在80℃下烘烤15分鐘、在150℃下烘烤30分鐘、以及在210℃下烘烤30分鐘，得到第一介電層，厚度為45µm。其中，在第一介電層中，鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比值為7。
接著，將鈦酸鋇粉末(平均粒徑為60nm)、親水性聚亞醯胺(由律勝科技販售，商品編號為1098，數目平均分子量約為100,000)、以及二甲基乙醯胺混合，得到一混合物，其中鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比值為1。接著，將混合物以三滾筒(three-roller mill)研磨，再以脫泡機進行脫泡，得到一第二組合物(固含量為10wt%)。接著，將第二組合物以塗佈方式形成一第二塗層於第一介電層之上。接著，將該第二塗層在50℃下烘烤30分鐘、在150℃下烘烤30分鐘、在200℃下烘烤30分鐘、在300℃下烘烤30分鐘、以及在400℃下烘烤30分鐘，得到第二介電層，厚度為8µm。其中，在第二介電層中，鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比值為1。
接著，以塗佈方式形成一第二電極層(銀電極，厚度約為0.4µm)於第二介電層上。
最後，對第一電極層、第一介電層、第二介電層、以及第二電極層所構成的疊層進行一離型製程，得到電容器(1)。
接著，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀(Microtest 6377 LCR)在操作電壓1V及工作頻率1kHz的條件下量測電容器(1)在25℃至125℃溫度範圍內的電容，並計算電容變化率(在25℃的電容值定義為100%)，結果如第5圖及表1所示。此外，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀在25℃下量測電容器(1)在施加直流(DC)偏壓0V至100V範圍內的電容，並計算電容變化率(在0V的電容值定義為100%)，結果如第6圖及表1所示。
比較例1 如實施例1之相同方式進行，除了比較例1所述第二組合物中不添加鈦酸鋇粉末(即第二組合物由親水性聚亞醯胺(由律勝科技販售，商品編號為1098，數目平均分子量約為100,000)以及二甲基乙醯胺所組成，第二組合物的固含量為10wt%)，得到電容器(2)。
接著，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀(Microtest 6377 LCR)在操作電壓1V及工作頻率1kHz的條件下量測電容器(2)在25℃至125℃溫度範圍內的電容，並計算電容變化率(在25℃的電容值定義為100%)，結果如第7圖及表1所示。此外，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀在25℃下量測電容器(2)在施加直流(DC)偏壓0V至100V範圍內的電容，並計算電容變化率(在0V的電容值定義為100%)，結果如第8圖及表1所示。
表1
| 鈦酸鋇重量: 聚亞醯胺重量 (第一介電層) | 第一介電層厚度 | 鈦酸鋇重量: 聚亞醯胺重量(第二介電層) | 第二介電層厚度 | 125℃下的電容變化率(%) | 直流偏壓100V時的電容變化率(%) | |
| 實施例1 | 87.5:12.5 | 45µm | 50:50 | 8µm | ＜1 | ~10 |
| 比較例1 | 87.5:12.5 | 45µm | 0:100 | 8µm | 無法量測 (在約70℃下失效) | 無法量測 (在約15V 下失效) |
實施例2 如實施例1之相同方式進行，除了將第一組合物中鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比由7降低至6，得到電容器(3)。
接著，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀(Microtest 6377 LCR)在操作電壓1V及工作頻率1kHz的條件下量測電容器(3)在25℃至125℃溫度範圍內的電容，並計算電容變化率(在25℃的電容值定義為100%)，結果如表2所示。 此外，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀在25℃下量測電容器(3)在施加直流(DC)偏壓0V至100V範圍內的電容，並計算電容變化率(在0V的電容值定義為100%)，結果如表2所示。
比較例2 如實施例2之相同方式進行，除了比較例2所述第二組合物中不添加鈦酸鋇粉末(即第二組合物由親水性聚亞醯胺(由律勝科技販售，商品編號為1098，數目平均分子量約為100,000)以及二甲基乙醯胺所組成，第二組合物的固含量為10wt%)，得到電容器(4)。
接著，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀(Microtest 6377 LCR)在操作電壓1V及工作頻率1kHz的條件下量測電容器(4)在25℃至125℃溫度範圍內的電容，並計算電容變化率(在25℃的電容值定義為100%)，結果如表2所示。 此外，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀在25℃下量測電容器(4)在施加直流(DC)偏壓0V至100V範圍內的電容，並計算電容變化率(在0V的電容值定義為100%)，結果如表2所示。
表2
| 鈦酸鋇重量: 聚亞醯胺重量(第一介電層) | 第一介電層厚度 | 鈦酸鋇重量: 聚亞醯胺重量(第二介電層) | 第二介電層厚度 | 125℃下的電容變化率(%) | 直流偏壓100V時的電容變化率(%) | |
| 實施例2 | 85.7:14.3 | 45µm | 50:50 | 8µm | ＜1 | ~14.5 |
| 比較例2 | 85.7:14.3 | 45µm | 0:100 | 8µm | 無法量測 (在約70℃下失效) | 無法量測 (在約15V下失效) |
由表1及表2可得知，當第二介電層不包含鈦酸鋇時，所得電容器在約70℃或施加15V直流偏壓下失效。
實施例3 如實施例1之相同方式進行，除了將第一組合物中鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比由7降低至5，且將第二組合物中鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比由1降低至0.43，得到電容器(5)。
接著，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀(Microtest 6377 LCR)在操作電壓1V及工作頻率1kHz的條件下量測電容器(5)在25℃至125℃溫度範圍內的電容，並計算電容變化率(在25℃的電容值定義為100%)，結果如表3所示。 此外，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀在25℃下量測電容器(5)在施加直流(DC)偏壓0V至100V範圍內的電容，並計算電容變化率(在0V的電容值定義為100%)，結果如表3所示。
實施例4 如實施例3之相同方式進行，除了將第一介電層的厚度由45µm降低至15µm，得到電容器(6)。
接著，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀(Microtest 6377 LCR)在操作電壓1V及工作頻率1kHz的條件下量測電容器(6)在25℃至125℃溫度範圍內的電容，並計算電容變化率(在25℃的電容值定義為100%)，結果如表3所示。 此外，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀在25℃下量測電容器(6)在施加直流(DC)偏壓0V至100V範圍內的電容，並計算電容變化率(在0V的電容值定義為100%)，結果如表3所示。
比較例3 首先，提供一玻璃基板，並以塗佈方式形成一第一電極層(銀電極，厚度約為0.4µm)於玻璃基板上。
接著，將鈦酸鋇粉末(平均粒徑為60nm)、親水性聚亞醯胺(由律勝科技販售，商品編號為1098，數目平均分子量約為100,000)、以及二甲基乙醯胺混合，得到一混合物，其中鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比值為5。接著，將混合物以三滾筒(three-roller mill)研磨，再以脫泡機進行脫泡，得到一第一組合物(固含量為10wt%)。接著，將第一組合物以塗佈方式形成一第一塗層於第一電極層之上。接著，將該第一塗層在80℃下烘烤15分鐘、在150℃下烘烤30分鐘、以及在210℃下烘烤30分鐘，得到第一介電層，厚度為40µm。其中，在第一介電層中，鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比值為5。
接著，將鈦酸鋇粉末(平均粒徑為60nm)、親水性聚亞醯胺(由律勝科技販售，商品編號為1098，數目平均分子量約為100,000)、碳粉(由景明化工販售、平均粒徑為100nm)以及二甲基乙醯胺混合，得到一混合物，其中鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比值為1，且碳粉含量為1wt%(以鈦酸鋇及親水性聚亞醯胺的總重為基準)。接著，將混合物以三滾筒(three-roller mill)研磨，再以脫泡機進行脫泡，得到一第二組合物(固含量為10wt%)。接著，將第二組合物以塗佈方式形成一第二塗層於第一介電層之上。接著，將該第二塗層在50℃下烘烤30分鐘、在150℃下烘烤30分鐘、在200℃下烘烤30分鐘、在300℃下烘烤30分鐘、以及在400℃下烘烤30分鐘，得到第二介電層，厚度為8µm。其中，在第二介電層中，鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比值為1。
接著，以塗佈方式形成一第二電極層(銀電極，厚度約為0.4µm)於第二介電層上。
最後，對第一電極層、第一介電層、第二介電層、以及第二電極層所構成的疊層進行一離型製程，得到電容器(7)。
接著，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀(Microtest 6377 LCR)在操作電壓1V及工作頻率1kHz的條件下量測電容器(7)在25℃至125℃溫度範圍內的電容，並計算電容變化率(在25℃的電容值定義為100%)，結果如表3所示。此外，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀在25℃下量測電容器(7)在施加直流(DC)偏壓0V至100V範圍內的電容，並計算電容變化率(在0V的電容值定義為100%)，結果如表3所示。
表3
| 鈦酸鋇重量:聚亞醯胺重量 (第一介電層) | 第一介電層厚度 | 鈦酸鋇重量: 聚亞醯胺重量(第二介電層) | 第二介電層厚度 | 125℃下的電容變化率(%) | 直流偏壓100V時的電容變化率(%) | |
| 實施例3 | 83.3:16.7 | 45µm | 30:70 | 8µm | ＜8 | ~15 |
| 實施例4 | 83.3:16.7 | 15µm | 30:70 | 8µm | ＜1 | ~10 |
| 比較例3 | 83.3:16.7 | 40µm | 50:50 (包含1wt%碳粉) | 8µm | ＞30 | ＞100 |
由表3可得知，當第二介電層進一步包含導電粉末(碳粉)時，所得電容器在125℃下的電容變化率大於30%，且在直流偏壓100V時的電容變化率大於100%。
實施例5 如實施例1之相同方式進行，除了將第一組合物中鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比由7提高至7.5，且將第一介電層的厚度由45µm增加至50µm，得到電容器(8)。
接著，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀(Microtest 6377 LCR)在操作電壓1V及工作頻率1kHz的條件下量測電容器(8)在25℃至125℃溫度範圍內的電容，並計算電容變化率(在25℃的電容值定義為100%)，結果如表4所示。 此外，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀在25℃下量測電容器(8)在施加直流(DC)偏壓0V至100V範圍內的電容，並計算電容變化率(在0V的電容值定義為100%)，結果如表4所示。
實施例6 如實施例1之相同方式進行，除了將第一組合物中鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比由7降低至2.14，得到電容器(9)。
接著，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀(Microtest 6377 LCR)在操作電壓1V及工作頻率1kHz的條件下量測電容器(9)在25℃至125℃溫度範圍內的電容，並計算電容變化率(在25℃的電容值定義為100%)，結果如表4所示。 此外，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀在25℃下量測電容器(9)在施加直流(DC)偏壓0V至100V範圍內的電容，並計算電容變化率(在0V的電容值定義為100%)，結果如表4所示。
比較例4 如實施例1之相同方式進行，除了將第一組合物中鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比由7增加至11.66。然而，比較例4所得之第一電極層、第一介電層、第二介電層、以及第二電極層所構成的疊層無法由玻璃基板上離型(離型後疊層壞破)，因此無法得到電容器。
比較例5 如實施例1之相同方式進行，除了將第一組合物中鈦酸鋇與親水性聚亞醯胺的重量比由7降低至1.8，得到電容器(10)。
接著，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀(Microtest 6377 LCR)在操作電壓1V及工作頻率1kHz的條件下量測電容器(10)在25℃至125℃溫度範圍內的電容，並計算電容變化率(在25℃的電容值定義為100%)，結果如表4所示。 此外，以電感電容電阻 (inductor-capacitor-resistor，LCR)測量計儀在25℃下量測電容器(10)在施加直流(DC)偏壓0V至100V範圍內的電容，並計算電容變化率(在0V的電容值定義為100%)，結果如表4所示。
表4
| 鈦酸鋇重量: 聚亞醯胺重量(第一介電層) | 第一介電層厚度 | 鈦酸鋇重量: 聚亞醯胺重量(第二介電層) | 第二介電層厚度 | 125℃下的電容變化率(%) | 直流偏壓100V時的電容變化率(%) | |
| 實施例5 | 88.2:11.8 | 50µm | 50:50 | 8µm | ＜2 | ~12 |
| 實施例6 | 68.2:31.8 | 45µm | 50:50 | 8µm | ＜1 | ~13 |
| 比較例5 | 64.3:35.7 | 45µm | 50:50 | 8µm | ＜2 | ~16 |
由表4可知，當第一介電粉體與該第一有機樹脂的重量比值係小於2.0時，所得電容器在直流偏壓100V時的電容變化率大於16%。
基於上述，本揭露所述電容器，可藉由第一介電層及第二介電層之介電粉體含量的特定關係，使得本揭露所述電容器具有良好的直流(DC)偏壓性能(於偏壓為100V下，具有一電容變化率不大於10%)及符合電子工業聯盟(EIA)對電容之溫度係數(TCC)的X7R特性規範(在-55℃至125℃之溫度範圍，電容變化率為±15%)。
雖然本揭露已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧第一電極
11、13、15、17、19、21‧‧‧步驟
20‧‧‧第一介電層
22‧‧‧第一介電粉體
24‧‧‧第一有機樹脂
30‧‧‧第二介電層
32‧‧‧第二介電粉體
34‧‧‧第二有機樹脂
40‧‧‧第二電極
50‧‧‧基板
60‧‧‧離型製程
T1、T2‧‧‧厚度
100‧‧‧電容器
第1圖為揭露一實施例所述電容器之剖面結構示意圖。 第2圖為揭露一實施例所述電容器之剖面結構示意圖。 第3圖為本揭露一實施例所述電容器的製程步驟流程圖。 第4A圖至第4F圖為一系列剖面結構示意圖，用以說明第2圖所述電容器其製造流程。 第5圖為本揭露實施例1所述電容器其電容與溫度之關係圖。 第6圖為本揭露實施例1所述電容器其電容與直流偏壓之關係圖。 第7圖為本揭露比較例1所述電容器其電容與溫度之關係圖。 第8圖為本揭露比較例1所述電容器其電容與直流偏壓之關係圖。
Claims (9)
- 一種電容器，包含：一第一電極層及一第二電極層；以及一第一介電層及一第二介電層，設置於該第一電極層及該第二電極層之間，其中該第一介電層包含一第一介電粉體及一第一有機樹脂，而該第二介電層由一第二介電粉體及一第二有機樹脂所組成，其中該第一介電粉體與該第一有機樹脂的重量比值係大於該第二介電粉體與該第二有機樹脂的重量比值，且該第一介電粉體與該第一有機樹脂的重量比值係介於2.0至11.6之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之電容器，其中該第二介電粉體與該第二有機樹脂的重量比值係介於0.1至1之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之電容器，其中該第一介電粉體及第二介電粉體係獨立為鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鋇鍶、或上述之組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之電容器，其中該第一有機樹脂及該第二有機樹脂係獨立為丙烯酸樹脂、聚亞醯胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯四氫咯酮烷酮、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、或上述之組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之電容器，其中該第一電極層及該第二電極層係獨立為鋁、銀、金、銅、鎳、鉑、或上述之合金。
- 如申請專利範圍第1項所述之電容器，其中該第一介電層的厚度係0.105μm至52.5μm，以及該第二介電層的厚度係0.1μm至50μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之電容器，其中該第一介電層的厚度與該第二介電層的厚度比值係6.5至1.05。
- 如申請專利範圍第1項所述之電容器，其中該電容器於偏壓為100V下，具有一電容變化率不大於10%。
- 如申請專利範圍第1項所述之電容器，其中該電容器於溫度為125℃下，具有一電容變化率不大於15%。
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- 2019-04-24 CN CN201910332704.1A patent/CN111383842B/zh active Active
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| Publication number | Publication date |
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| CN111383842A (zh) | 2020-07-07 |
| TW202025186A (zh) | 2020-07-01 |
| CN111383842B (zh) | 2022-05-10 |
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