专利名称：一种金属化有机薄膜电容器及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属化有机薄膜电容器及其制作(制造)方法，特别是涉及一种金属化有机薄膜电容器芯片及其制作(制造)方法。
金属化有机薄膜电容器，是电器、信息电子、微电子等行业广泛使用的一种分立电子元件。这种电容器较先进的传统制作方法是拉膜(制作有机薄膜介质)→在薄膜上喷(蒸)金属电极→分切→卷绕芯子→压扁→热定型(为芯片成品)→芯片端面喷上金属引出面→焊金属脚→检测包封→电容器成品。其中，如何制作出质优成本低的电容器芯子是电容器制造过程的关键。这一过程较为复杂、繁琐，而且所使用的拉膜机、蒸发机价格昂贵，对拉膜精度要求和蒸发、分切、卷绕精度都要求较高，因此制造成本较高。由于卷绕式工艺要求所使用的介质膜为柔韧性较好的高分子膜，厚度一般不能低于1微米(低于1微米的膜也难以卷绕)，并且分切、卷绕工艺是在空气中进行，使芯子受到污染。所以用这种工艺制成的金属化有机薄膜电容器体积较大，难以实现小型化。随着电器产品逐步向小型化发展，对电容器电性能和体积要求越来越高，如何提高金属化有机薄膜电容器性能，特别是减小电容器的体积，降低制造成本，是一重要的研究课题。
本发明提供了一种金属化有机薄膜电容器及其制作(制造)方法，特别是提供一种金属化有机薄膜电容器芯片及其制作(制造)方法。用这种方法和装置来制造金属化有机薄膜电容器，体积大大减小，造价显著降低，电性能明显提高。
本发明所提供的金属化有机薄膜电容器(以下简称电容器)制作方法是先制作电容器的介质层[9]与电极层[12]相互叠加的母板(参见附
图1所示)，再将母板切割成块状芯片(参见附图2所示)，再将芯片的两端面镀喷上金属引出面[13]后就制成了电容器(参见附图3所示)。其中，母板制作方法是在真空状态下，向一运动着的载体表面[11]上分别喷涂有机介质气体[22]、屏蔽油[7]和电极气体[8]，并按这个顺序反复进行喷涂(参见附图4)，达到要求的层数后就制成了母板。
上述所说的真空状态是指真空至2×10-1Pa以下负气压状态的范围。上述所说的载体表面[11]可以采用能往复或者循环运动的平面；也可以采用能作圆周运动的圆柱面。
有机介质气体[22]喷涂到载体表面[11]上后即形成了介质层[9](参见附图4所示)。随后屏蔽油[7]喷涂到介质层[9]上呈窄条[10]状或者呈网格状图案，在第1、3、……2n-1层介质层上喷涂的每条窄条[10]位置相同，而在第2、4、……2n层介质层上喷涂的每条窄条[10]位置位于相邻介质层[9]上每两个相邻窄条[10]的中间(参见附图1所示)(这种屏蔽油[7]的特性是不让电极气体沉积于用屏蔽油喷涂的窄条[10]表面，并在喷涂电极气体[8]后窄条[10]上的屏蔽油[7]被挥发，至使电极层在此处断条，此为已有技术)。这样当电极气体[8]喷涂到印有窄条[10]的介质层[9]上后就形成了断续的电极层[12]。按上述操作达到所要求的层数后就形成了介质层[9]与电极层[12]相互叠加的制作电容器芯片的母板。将母板按芯片的尺寸标准切割成块，就制成了芯片(参见附图2所示)。再将芯片的两端面喷上金属引出面[13]后(参见附图3所示)，即成为金属化有机薄膜电容器(这是一种贴装式电容器，如果在芯片的两端的金属引出面[13]上再焊上金属脚[14]，就成为插拔式电容器)。芯片的两端面是指用屏蔽油使电极层出现断条处的截面。
喷涂有机介质气体[22]采用喷涂有机介质气体装置[2]；喷涂屏蔽油[7]采用喷涂屏蔽油装置[3]；喷涂电极气体[8]采用喷涂电极气体装置[4]。
采用喷涂有机介质气体装置[2]，将可本体聚合的有机材料加热气化成为有机介质气体[22]后喷涂到载体表面[11]。加热方式可采用电阻加热、媒体加热等。
上述所说的喷涂屏蔽油[7]的方法可以采用喷油嘴组合装置[31]进行喷印；也可以采用屏蔽油辊[32]涂印的方法，即用刻有条状或是网格状图案的屏蔽油辊[32]将屏蔽油[7]涂印到介质层上；还可以采用喷油嘴组合装置[31]与屏蔽油辊[32]的组合。
喷涂电极气体[8]的方法可以采用蒸发电极法；也可以采用磁控溅射法；还可以采用溅射、蒸发组合的方法；还可以采用辉光、蒸发组合的方法，即在蒸发前用辉光法对介质层进行辉光清洁处理，以使电极气体在介质层上能形成较牢固的电极层。
蒸发电极法所使用的装置为金属蒸发装置[41]，磁控溅射法所使用的装置为金属溅射装置[42]，辉光法所使用的装置为辉光装置[43]。采用辉光法对介质层进行辉光清洁处理最好在喷涂屏蔽油[7]前进行。
上述所说的有机介质气体[22]的材料采用能够本体聚合的有机材料。即这种有机材料可以是能在高温下打开化合键而成为亚态气体后又在较低温度下聚合成固态高分子聚合物的有机材料。如乙烯、苯乙烯、四氟乙烯、偏二氟乙烯等。即将可本体聚合的材料气化后再固化成膜的方法可以是将其材料在真空状态下进行加热，使之气化，再使有机介质气体经过温度较低的载体表面[11]，使其在载体表面[11]上沉积成介质层[9](膜)。介质层[9]即为可本体聚合材料聚合成的介质膜构成，形成的介质膜聚合物如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等。本体聚合的高分子材料所形成的介质层[9]可以是由喷涂一种有机介质气体[22]材料而形成的高分子膜构成；也可以是按顺序由喷涂多种有机介质气体[22]材料而形成的高分子复合膜构成。为促进成膜或提高成膜质量，可在成膜过程中采用光照或者辐射。介质气化时，气化源的气压要大于载体表面[11]的气压，使有机介质气体在这一压差下通过喷口喷向载体表面[11]。
上述所说的电极一般为导电金属材料构成，如铝、锌、锡、铜、银等。
为保证制作母板时喷涂有机介质气体[22]部位或者喷涂电极气体[8]部位的真空(或者负压)状态保持稳定，可在喷涂有机介质气体[22]部位使用冷阱(一种真空抽气口)；也可在喷涂电极气体[8]部位使用冷阱。即可以在喷涂有机介质气体装置[2]旁侧使用冷阱[21]；也可以在金属蒸发装置[41]旁侧使用冷阱[44]；还可以在金属溅射装置[42]旁侧使用冷阱[45]；还可以在辉光装置[43]旁侧使用冷阱[46]。
制作母板采用加热方式产生的有机介质气体与用加热方式蒸发的电极气体温度较高，会使载体表面[11]和母板表面温度升高，产生不利影响。为此，可向载体[1]通入冷却媒体或者在载体[1]中使用制冷装置进行冷却。
制作的母板随着层数增多，厚度逐渐变厚。由于母板导热能力较差，只靠载体来降温，不能理想的保证母板表面温度降低。为此，可以在喷涂有机介质气体[22]之后贴近载体表面[11]处采用一冷却装置[5]，用于冷却母板表面；也可以在喷涂电极气体[8]之后贴近载体表面[11]处采用一冷却装置[6]，用于冷却母板表面。冷却装置[5]可以采用滚动冷辊[51]接触母板表面的传导传热方式进行冷却；也可以采用非接触的冷板[52]辐射传热方式进行冷却；还可以采用喷入冷却气体对流传热方式进行冷却；还可以采用上述冷却方式的组合进行冷却。冷却装置[6]可以采用滚动冷辊[61]接触母板表面的传导传热方式进行冷却；也可以采用非接触的冷板[62]辐射传热方式进行冷却；还可以采用喷入冷却气体对流传热方式进行冷却；还可以采用上述冷却方式的组合进行冷却。冷却气体可采用氮气或者其它惰性气体。在喷冷却气体的部位可使用冷阱装置来保证环境的状态压力。
介质层[9]厚度可以通过控制喷涂有机介质气体装置[2]的喷气量及载体表面[11]运动速度来控制。电极层[12]的厚度可以通过控制喷涂电极气体装置[4]的喷气量来控制。介质层[9]的厚度范围为0.1微米至10微米。
本发明所说的电容器是由介质层[9]与电极层[12]相互叠加后在其两端面镀喷上金属引出面[13]而构成，其中介质层[9]与电极层[12]相互叠加的方法是用本发明所述的方法制成。介质层[9]厚度范围为0.1微米至10微米。介质层[9]由本体聚合的高分子材料所形成的膜构成；所说的本体聚合的高分子材料所形成的膜可以是由喷涂一种有机介质气体[22]材料而形成的高分子膜；也可以是按顺序由喷涂多种有机介质气体[22]材料而形成的高分子复合膜。
采用本发明带来的有益效果是1、将制作电容器的复杂工序(介质材料合成、拉膜、喷(蒸)电极、分切、卷绕芯子、压扁、热定型等工序)简化为一道工序，提高了生产效率。
2、介质层(膜)的厚度大大减薄(可达0.1微米以下)，使制造出的金属化有机薄膜电容器体积与同型号传统电容器相比减小了5至10倍。
3、所使用的设备造价降低、电容器原材料降低、生产成本降低。
4、用本发明制造出的电容器性能稳定、可靠；电感极小，不易产生电晕。
5、可使电容器集成化得以实现。
图1是用本发明制作出的母板截面示意图。
图2是用本发明制作出的芯片示意图。
图3是用本发明制作出的电容器示意图。
图4是本发明的方法示意图。
图5是本发明的一种实施方法示意图。
下面参照附图5对本发明的一种实施方法作进一步阐述在一真空状态的罐体[15]内，采用可连续旋转的园柱体作为载体[1]，其圆柱面即为载体表面[11]。在载体表面[11]的四周沿载体[1]的旋转方向分别设置喷涂有机介质气体装置[2]、涂屏蔽油装置[3]和喷涂电极气体装置。喷涂电极气体装置采用金属蒸发装置[41]、金属溅射装置[42]和辉光装置[43]的组合。辉光装置[43]设置在喷涂有机介质气体装置[2]和喷涂屏蔽油装置[3]之间。在喷涂介质气体装置[2]和辉光装置[43]之间使用冷板[52]。在金属蒸发装置[41]和喷涂介质气体装置[2]之间使用冷板[62]。在冷板[52]和冷板[62]上采用一通冷却气体的窄逢[53]和窄逢[63]。各装置旁侧分别使用冷阱[21]、冷阱[44]、冷阱[45]、冷阱[46]、冷阱[54]、冷阱[64]并作为隔板。在喷涂有机介质气体装置[2]和喷涂屏蔽油装置[3]之间采用介质层厚度检测装置[16]。在金属蒸发装置[41]和喷涂有机介质气体装置[2]之间采用电极层厚度检测装置[17]。在冷板[52]和喷涂屏蔽油装置[3]之间设置温度检测装置[18]。在冷板[62]和喷涂介质气体装置[2]之间设置温度检测装置[19]。喷涂有机介质气体装置[2]是采用电加热气化方式提供有机介质气体。喷涂屏蔽油装置[3]可以采用喷油嘴连续喷油的方式，即将喷油嘴沿载体[1]的轴向组合排列成喷油嘴组合装置[31]，各油嘴间距是芯片两端面的距离的二倍，喷油嘴组合装置[31]可以沿载体[1]的轴向往复串动，载体[1]每转一圈，喷油嘴组合装置[31]就串动一下，串动距离与芯片的两端面间距相同；也可以将喷油嘴组合装置[31]固定不动，各油嘴间距与芯片的两端面间距相同，把这样组合排列的油嘴分成单数组和双数组，单数组油嘴向载体表面[11]喷油一圈后停止喷油，再由双数组油嘴向载体表面[11]喷油一圈，如此交替进行，就实现了层与层之间的窄条[10]相互错位。单数组和双数组油嘴也可以是两个独立的喷涂屏蔽油装置。喷涂屏蔽油装置[3]也可采用屏蔽油辊[32]贴于介质层表面涂印的方式。向载体[1]通入冷却液。向冷板[52]和冷板[62]通入冷却液。各装置如按图5所示排布，则当载体[1]顺时针连续旋转时，先由喷涂有机介质气体装置[2]向载体表面[11]喷涂介质气体[22]，使其在载体表面[11]上形成介质层[9]，经冷却之后进入辉光装置[43]区作辉光清洁打毛处理(在实际使用中，辉光处理与金属溅射一般不同时使用，即只选用其中一种)，之后经过喷涂屏蔽油装置[3]被喷涂上屏蔽油[7]，再经过金属溅射装置[42]进行金属溅射处理(即将少量金属打到介质层表面)，然后经过金属蒸发装置[41]，向印有屏蔽油[7]的介质层表面喷涂金属，使其形成电极层[12]，再经冷却后回到喷涂有机介质气体装置[2]的位置，向其金属层表面喷涂有机介质气体[22]，如此不断循环，就制成了介质层与金属层相叠的母板[20]。整个制造母板过程可对有机介质气体、电极气体的喷量及层厚、表面温度、载体转速、冷却能力等进行自动检测和控制。把母板从载体[1]上取下，切成如图2所示的块状即制成了芯片，再将芯片的两端面镀喷上金属引出面[13]，焊上金属丝(脚)[14]即制成了如图3所示的电容器。
权利要求
1.一种制作金属化有机薄膜电容器的方法是先制作介质层[9]与电极层[12]相互叠加的母板，再将母板切割成块状芯片，再将芯片的两端面喷上金属引出面[13]，其中，母板的制作方法特征在于在真空状态下，向一运动着的载体[1]表面[11]上分别喷涂有机介质气体[22]、屏蔽油[7]和电极气体[8]，并按这个顺序反复喷涂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于喷涂有机介质气体[22]采用喷涂介质气体装置[2]；喷涂屏蔽油[7]采用喷涂屏蔽油装置[3]；喷涂电极气体[8]采用喷涂电极气体装置[4]。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于喷涂屏蔽油[7]所用的喷涂屏蔽油装置[3]采用喷油嘴组合装置[31]或者采用屏蔽油辊[32]或者采用喷油嘴组合装置[31]与屏蔽油辊[32]的组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于喷涂电极气体[8]的方法采用蒸发电极法或者采用磁控溅射法或者采用溅射、蒸发组合的方法或者采用辉光、蒸发组合的方法。
5.根据权利要求2、4所述的方法，其特征在于喷涂电极气体[8]方法所使用的装置是金属蒸发装置[41]或者金属溅射装置[42]或者金属蒸发装置[41]与金属溅射装置[42]的组合或者金属蒸发装置[41]与辉光装置[43]的组合。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于喷涂的有机介质气体[22]材料采用能够本体聚合的有机材料。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是向载体[1]内通入冷却剂或者在载体[1]中使用制冷装置。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在喷涂有机介质气体[22]之后贴近载体表面[11]处采用一冷却装置[5]。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于冷却装置[5]采用滚动冷辊[51]或者采用冷板[52]或者采用喷入冷却气体或者采用滚动冷辊[51]、冷板[52]、喷入冷却气体的组合。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在喷涂电极气体[8]之后贴近载体表面[11]处采用一冷却装置[6]。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于冷却装置[6]采用滚动冷辊[61]或者采用冷板[62]或者采用喷入冷却气体或者采用滚动冷辊[61]、冷板[62]、喷入冷却气体的组合。
12.根据权利要求2、3所述的方法，其特征在于喷涂屏蔽油装置[3]采用喷油嘴组合装置[31]，它是将喷油嘴沿载体[1]的轴向组合排列，各油嘴间距是芯片两端面距离的二倍，将喷油嘴组合装置[31]沿载体[1]的轴向往复串动，载体[1]每转一圈，喷油嘴组合装置[31]串动一下，串动距离与芯片两端面的间距相同。
13.根据权利要求2、3所述的方法，其特征在于喷涂屏蔽油装置[3]采用喷油嘴组合装置[31]，它是将喷油嘴组合装置[31]固定不动，各油嘴间距与芯片的两端面的间距相同，把组合排列的油嘴分成单数组和双数组，单数组油嘴向载体表面[11]喷油一圈后停止喷油，再由双数组油嘴向载体表面[11]喷油一圈，再交替进行。
14.根据权利要求2、3所述的方法，其特征在于喷涂屏蔽油装置[3]采用屏蔽油辊[32]涂印的方法。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说的载体[1]为园柱体，其圆柱面为载体表面[11]。
16.根据权利要求1所述方法得到的一种金属化有机薄膜电容器，其特征在于它是由介质层[9]与电极层[12]相互叠加后在其两端面镀喷上金属引出面[13]而构成，其中介质层[9]与电极层[12]相互叠加的方法是用本发明所述的方法制成。介质层[9]厚度范围为0.1微米至10微米。
17.根据权利要求16所述的一种金属化有机薄膜电容器，其特征是介质层[9]由本体聚合的高分子材料所形成的膜构成。
全文摘要
本发明提供了一种金属化有机薄膜电容器的制作方法。其方法是:先制作电容器的母板,再将母板切割成块状芯片,再将芯片的两端面镀喷上金属引出面后就制成了这种电容器。其中,母板制作方法是:在真空状态下,向一运动着的载体表面[11]上分别喷涂介质气体[22]、屏蔽油[7]和电极气体[8],并按这个顺序反复进行喷涂,达到要求的层数后就制成了母板。用这种方法制造出的金属化有机薄膜电容器,体积小,造价低,电性能提高。
文档编号H01G13/00GK1321992SQ0011855
公开日2001年11月14日 申请日期2000年6月28日 优先权日2000年6月28日
发明者王喜成, 刘清润, 王淮 申请人:王喜成