专利名称：叠片式金属化薄膜电容的制作方法
技术领域：
叠片式金属化薄膜电容技术领域[0001 ] 本实用新型涉及一种电子元件，尤其是一种电容。
技术背景[0002]薄膜电容容量范围广，工作电压范围极宽，温度特性好，稳定性高，可实现金属化， 具有自愈性，被广泛用于汽车电子、航天、通讯、军事等多个行业。随着超大规模集成电路的广泛应用，电子元件逐步向着全固化、小型化、薄膜化和片式化方向发展，这使得传统的塑料薄膜和二氧化硅作为主要电容介质材料的发展空间受到了一定的制约。现在的电容存在介质的介电常数低，耐热差，成膜性差，机械强度低等问题。发明内容[0003]本实用新型的目的是提供一种叠片式金属化薄膜电容，它的各项性能优秀，成本低廉，易于产业化，以克服现有技术的不足。[0004]本实用新型是这样实现的叠片式金属化薄膜电容，包括绝缘基板，在绝缘基板上设有金属薄膜电极I及金属薄膜电极II，在金属薄膜电极I与金属薄膜电极II之间设有将它们完全分隔的介质薄膜，防止电容短路，金属薄膜电极I、金属薄膜电极II及介质薄膜组成叠片式结构，金属薄膜电极I上设有引出电极I，在金属薄膜电极II上设有引出电极 II ；在叠片式结构的外部设有钝化保护层。[0005]介质薄膜为五氧化二钽介质薄膜。[0006]金属薄膜电极I/介质薄膜/金属薄膜电极II的结构组成一个结构单元，根据需要重复上述结构单元，构成叠片式金属化薄膜电容。[0007]绝缘基板为二氧化硅、氧化铝、氮化铝或绝缘陶瓷基片。也可以是在某种衬底上沉积了绝缘材料的复合结构，一般要求基板具有良好的绝缘性能和热传导性能。[0008]所述的金属薄膜电极I和金属薄膜电极II的材料为钽、铌、铝、铜或银等金属中的一种或几种的组合，或上述几种金属所构成的合金，或者金属与合金所构成的复合结构。[0009]所述的介质薄膜的材料为五氧化二钽、五氧化二铌或氧化铝中的一种或几种的组I=I O[0010]五氧化二钽具有很高的介电常数(五氧化二钽为27，二氧化硅为3. 8，塑料薄膜约为3)、熔点高(1800°C )、化学性能稳定，耐腐蚀和热稳定性好。以五氧化二钽等为电介质的薄膜电容器CV密度大(即同样电压条件下，单位体积的电容量大)，等效串联电阻(ESR) 小，漏电流小。沉积的金属薄膜电极具有自身恢复性能，抵抗绝缘破坏的可靠性较高，可以在高温或低温等特种条件下使用，具有长期的稳定性。这种薄膜电容可以应用在电子、航天、军事等众多的高科技领域。[0011]本实用新型提供一种简单易行、易于产业化的叠片式金属化薄膜电容结构设计。 与传统的通过卷绕单个电容器所制造的卷绕型电容器相比工时大幅减小，在同样的电介质厚度和外形尺寸下，叠片芯子的电容量比卷绕式的提高20%以上；由于滞留电感极小，使叠片式金属化薄膜电容器具有较好的频率响应特性、较强的抗电磁干扰和抗射频干扰能力，脉冲上升速率和脉冲特性优异，因而耐电流脉冲能力比常规卷绕式大10倍以上。[0012]由于采用了上述的技术方案，与现有技术相比，本实用新型采用五氧化二钽等既绝缘，又具有良好的化学稳定性的材料制成的薄膜作为电介质，解决一般薄膜电容器电介质的介电常数低，耐热差，成膜性差，机械强度低等问题。另外，利用本实用新型的制备方法可进行产业化生产，具有重要的现实意义。本实用新型结构简单，容易实现产业化生产，制作的成本较为低廉，而且所得到的产品具有较好的物理性能及化学稳定性，使用寿命长，制作成本较低，具有广泛的应用价值。
[0013]图1为沉积金属薄膜电极I前绝缘基板掩膜图；[0014]图2为图1的A-A剖视图；[0015]图3为沉积金属薄膜电极I后分布图；[0016]图4为图3的A-A剖视图；[0017]图5为沉积介质薄膜4前的掩膜图；[0018]图6为图5的A-A剖视图；[0019]图7为沉积介质薄膜4后的分布图；[0020]图8为图7的A-A剖视图；[0021]图9为沉积金属薄膜电极II前的掩膜图；[0022]图10为图9的A-A剖视图；[0023]图11为沉积金属薄膜电极II后分布图；[0024]图12为图11的A-A剖视图；[0025]图13为切割好的单片叠层金属化薄膜电容器的结构示意图；[0026]图14为图13的A-A剖视图。[0027]附图标记说明[0028]1-绝缘基板、2-金属薄膜电极I、3-金属薄膜电极II、4-介质薄膜、5_沉积掩膜 I、6-金属电极层掩膜、7-沉积掩膜II、8-引出电极I、9-引出电极II。
具体实施方式
[0029]本实用新型的实施例1 叠片式金属化薄膜电容的结构如图14所示，包括采用氧化铝制备的绝缘基板1，在绝缘基板1上设有采用钽制备的金属薄膜电极I 2及采用钽制备的金属薄膜电极113，在金属薄膜电极12与金属薄膜电极113之间设有将它们完全分隔的介质薄膜4，介质薄膜4采用五氧化二钽进行制备，金属薄膜电极12、金属薄膜电极113及介质薄膜4组成叠片式结构，金属薄膜电极I 2上设有引出电极18，在金属薄膜电极113上设有引出电极Π9 ；在叠片式结构的外部设有钝化保护层。[0030]叠片式金属化薄膜电容的制造方法，[0031]步骤一、在洁净的氧化铝基板上铺设沉积掩膜15(沉积掩膜15的设计是根据电容器规格、型号、容值等技术参数要求)，采用磁控溅射法沉积出约0. 25微米厚的钽金属制备的金属薄膜电极I 2;在沉积完成后，对金属薄膜电极I 2进行700°C热处理约30分钟，以得到均勻致密的金属薄膜电极I 2 ；[0032]步骤二、在步骤一的基础上，选用金属电极层掩膜6，并采用磁控溅射法沉积出约 0. 10微米厚的五氧化二钽介质薄膜4 ；沉积完成后，对介质薄膜4进行700°C热处理约30分钟，以得到均勻致密的介质薄膜4 ；[0033]步骤三、在步骤二的基础上，选用沉积掩膜117，采用磁控溅射法沉积出约0. 25微米厚的钽金属制备的金属薄膜II ；在沉积完成后，对金属薄膜电极II 3进行700°C热处理约30分钟，以得到均勻致密的金属薄膜电极II 3 ；[0034]步骤四，重复三次步骤一、二、三的工艺，得到包含3个结构单元(金属薄膜电极 113/介质薄膜4/金属薄膜电极12)的叠层结构；具体的层数由电容器的电容量等电容设计参数确定；[0035]步骤五，在步骤四的基础上，根据需要采用掩膜技术在叠层结构的外部沉积出以二氧化硅为材料的钝化保护膜(钝化保护膜材料可选二氧化硅，氮化硅或其他材料，其特征是具有较好的绝缘性能和高温、低温的稳定性)，并露出引出电极(包括引出电极18及引出电极119)。[0036]步骤六，在步骤五的基础上，进行平面切割，将整块衬底上多个电容器分割成单个电容器件，并进行封装。[0037]本实用新型的实施例2 叠片式金属化薄膜电容的制造方法，[0038]步骤一、在洁净的氮化铝基板上铺设沉积掩膜15(沉积掩膜15的设计是根据电容器规格、型号、容值等技术参数要求)，采用磁控溅射法沉积出约0. 20微米厚的铌金属制备的金属薄膜电极I 2;在沉积完成后，对金属薄膜电极I 2进行700°C热处理约30分钟，以得到均勻致密的金属薄膜电极I 2 ；[0039]步骤二、在步骤一的基础上，选用金属电极层掩膜6，并采用磁控溅射法沉积出约 0. 08微米厚的五氧化二铌介质薄膜4 ；沉积完成后，对介质薄膜4进行70(TC热处理约30分钟，以得到均勻致密的介质薄膜4 ；[0040]步骤三、在步骤二的基础上，选用沉积掩膜117，采用磁控溅射法沉积出约0. 20微米厚的铌金属制备的金属薄膜II ；在沉积完成后，对金属薄膜电极II 3进行700°C热处理约30分钟，以得到均勻致密的金属薄膜电极II 3 ；[0041]步骤四，重复三次步骤一、二、三的工艺，得到包含2个结构单元(金属薄膜电极 113/介质薄膜4/金属薄膜电极12)的叠层结构；具体的层数由电容器的电容量等电容设计参数确定；[0042]步骤五，在步骤四的基础上，根据需要采用掩膜技术在叠层结构的外部沉积出以氮化硅为材料的钝化保护膜，并露出引出电极(包括引出电极18及引出电极119)。[0043]步骤六，在步骤五的基础上，进行平面切割，将整块衬底上多个电容器分割成单个电容器件，并进行封装。[0044]本实用新型的实施例3 叠片式金属化薄膜电容的制造方法，[0045]步骤一、在洁净的二氧化硅基板上铺设沉积掩膜15(沉积掩膜15的设计是根据电容器规格、型号、容值等技术参数要求)，采用磁控溅射法沉积出约0. 30微米厚的铜银合金制备的金属薄膜电极I 2;在沉积完成后，对金属薄膜电极I 2进行700°C热处理约30分钟，以得到均勻致密的金属薄膜电极I 2;5[0046]步骤二、在步骤一的基础上，选用金属电极层掩膜6，并采用磁控溅射法沉积出约 0. 12微米厚的氧化铝介质薄膜4 ；沉积完成后，对介质薄膜4进行70(TC热处理约30分钟， 以得到均勻致密的介质薄膜4 ；[0047]步骤三、在步骤二的基础上，选用沉积掩膜117，采用磁控溅射法沉积出约0. 30微米厚的铜银合金制备的金属薄膜II ；在沉积完成后，对金属薄膜电极II 3进行700°C热处理约30分钟，以得到均勻致密的金属薄膜电极II 3 ；[0048]步骤四，重复三次步骤一、二、三的工艺，得到包含3个结构单元(金属薄膜电极 113/介质薄膜4/金属薄膜电极12)的叠层结构；具体的层数由电容器的电容量等电容设计参数确定；[0049]步骤五，在步骤四的基础上，根据需要采用掩膜技术在叠层结构的外部沉积出以二氧化硅为材料的钝化保护膜，并露出引出电极(包括引出电极18及引出电极119)。[0050]步骤六，在步骤五的基础上，进行平面切割，将整块衬底上多个电容器分割成单个电容器件，并进行封装。[0051]在采用本实用新型方法的基础上，本实用新型中的叠片式金属化薄膜电容器的外形可以做适当改变，电容器引出电极的位置也可以做相应的调整。
权利要求1.一种叠片式金属化薄膜电容，包括绝缘基板(1 )，其特征在于在绝缘基板(1)上设有金属薄膜电极I (2)及金属薄膜电极II (3)，在金属薄膜电极I (2)与金属薄膜电极II (3)之间设有将它们完全分隔的介质薄膜(4)，金属薄膜电极I (2)、金属薄膜电极II (3) 及介质薄膜(4)组成叠片式结构，金属薄膜电极I (2)上设有引出电极I (8)，在金属薄膜电极II (3)上设有引出电极II (9);在叠片式结构的外部设有钝化保护层。
2.根据权利要求1所述的叠片式金属化薄膜电容，其特征在于介质薄膜(4)为五氧化二钽介质薄膜。
专利摘要本实用新型公开了一种叠片式金属化薄膜电容，包括绝缘基板，在绝缘基板上设有金属薄膜电极I及金属薄膜电极I，在金属薄膜电极I与金属薄膜电极I之间设有将它们完全分隔的五氧化二钽介质薄膜，金属薄膜电极I、金属薄膜电极I及五氧化二钽介质薄膜组成叠片式结构，金属薄膜电极I上设有引出电极I，在金属薄膜电极I上设有引出电极I；在叠片式结构的外部设有钝化保护层。本实用新型采用五氧化二钽等既绝缘，又具有良好的化学稳定性的材料制成的薄膜作为电介质，解决一般薄膜电容器电介质的介电常数低，耐热差，成膜性差，机械强度低等问题。本实用新型结构简单，易于产业化，使用效果好。
文档编号H01G4/33GK202332580SQ20112048354
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者张安邦, 石健, 邓朝勇, 马亚林 申请人:贵州大学