專利名稱：一種金屬化有機薄膜電容器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬化有機薄膜電容器及其制作(制造)方法，特別是涉及一種金屬化有機薄膜電容器芯片及其制作(制造)方法。
金屬化有機薄膜電容器，是電器、信息電子、微電子等行業(yè)廣泛使用的一種分立電子元件。這種電容器較先進的傳統(tǒng)制作方法是拉膜(制作有機薄膜介質(zhì))→在薄膜上噴(蒸)金屬電極→分切→卷繞芯子→壓扁→熱定型(為芯片成品)→芯片端面噴上金屬引出面→焊金屬腳→檢測包封→電容器成品。其中，如何制作出質(zhì)優(yōu)成本低的電容器芯子是電容器制造過程的關(guān)鍵。這一過程較為復(fù)雜、繁瑣，而且所使用的拉膜機、蒸發(fā)機價格昂貴，對拉膜精度要求和蒸發(fā)、分切、卷繞精度都要求較高，因此制造成本較高。由于卷繞式工藝要求所使用的介質(zhì)膜為柔韌性較好的高分子膜，厚度一般不能低于1微米(低于1微米的膜也難以卷繞)，并且分切、卷繞工藝是在空氣中進行，使芯子受到污染。所以用這種工藝制成的金屬化有機薄膜電容器體積較大，難以實現(xiàn)小型化。隨著電器產(chǎn)品逐步向小型化發(fā)展，對電容器電性能和體積要求越來越高，如何提高金屬化有機薄膜電容器性能，特別是減小電容器的體積，降低制造成本，是一重要的研究課題。
本發(fā)明提供了一種金屬化有機薄膜電容器及其制作(制造)方法，特別是提供一種金屬化有機薄膜電容器芯片及其制作(制造)方法。用這種方法和裝置來制造金屬化有機薄膜電容器，體積大大減小，造價顯著降低，電性能明顯提高。
本發(fā)明所提供的金屬化有機薄膜電容器(以下簡稱電容器)制作方法是先制作電容器的介質(zhì)層[9]與電極層[12]相互疊加的母板(參見附

圖1所示)，再將母板切割成塊狀芯片(參見附圖2所示)，再將芯片的兩端面鍍噴上金屬引出面[13]后就制成了電容器(參見附圖3所示)。其中，母板制作方法是在真空狀態(tài)下，向一運動著的載體表面[11]上分別噴涂有機介質(zhì)氣體[22]、屏蔽油[7]和電極氣體[8]，并按這個順序反復(fù)進行噴涂(參見附圖4)，達到要求的層數(shù)后就制成了母板。
上述所說的真空狀態(tài)是指真空至2×10-1Pa以下負氣壓狀態(tài)的范圍。上述所說的載體表面[11]可以采用能往復(fù)或者循環(huán)運動的平面；也可以采用能作圓周運動的圓柱面。
有機介質(zhì)氣體[22]噴涂到載體表面[11]上后即形成了介質(zhì)層[9](參見附圖4所示)。隨后屏蔽油[7]噴涂到介質(zhì)層[9]上呈窄條[10]狀或者呈網(wǎng)格狀圖案，在第1、3、……2n-1層介質(zhì)層上噴涂的每條窄條[10]位置相同，而在第2、4、……2n層介質(zhì)層上噴涂的每條窄條[10]位置位于相鄰介質(zhì)層[9]上每兩個相鄰窄條[10]的中間(參見附圖1所示)(這種屏蔽油[7]的特性是不讓電極氣體沉積于用屏蔽油噴涂的窄條[10]表面，并在噴涂電極氣體[8]后窄條[10]上的屏蔽油[7]被揮發(fā)，至使電極層在此處斷條，此為已有技術(shù))。這樣當電極氣體[8]噴涂到印有窄條[10]的介質(zhì)層[9]上后就形成了斷續(xù)的電極層[12]。按上述操作達到所要求的層數(shù)后就形成了介質(zhì)層[9]與電極層[12]相互疊加的制作電容器芯片的母板。將母板按芯片的尺寸標準切割成塊，就制成了芯片(參見附圖2所示)。再將芯片的兩端面噴上金屬引出面[13]后(參見附圖3所示)，即成為金屬化有機薄膜電容器(這是一種貼裝式電容器，如果在芯片的兩端的金屬引出面[13]上再焊上金屬腳[14]，就成為插拔式電容器)。芯片的兩端面是指用屏蔽油使電極層出現(xiàn)斷條處的截面。
噴涂有機介質(zhì)氣體[22]采用噴涂有機介質(zhì)氣體裝置[2]；噴涂屏蔽油[7]采用噴涂屏蔽油裝置[3]；噴涂電極氣體[8]采用噴涂電極氣體裝置[4]。
采用噴涂有機介質(zhì)氣體裝置[2]，將可本體聚合的有機材料加熱氣化成為有機介質(zhì)氣體[22]后噴涂到載體表面[11]。加熱方式可采用電阻加熱、媒體加熱等。
上述所說的噴涂屏蔽油[7]的方法可以采用噴油嘴組合裝置[31]進行噴印；也可以采用屏蔽油輥[32]涂印的方法，即用刻有條狀或是網(wǎng)格狀圖案的屏蔽油輥[32]將屏蔽油[7]涂印到介質(zhì)層上；還可以采用噴油嘴組合裝置[31]與屏蔽油輥[32]的組合。
噴涂電極氣體[8]的方法可以采用蒸發(fā)電極法；也可以采用磁控濺射法；還可以采用濺射、蒸發(fā)組合的方法；還可以采用輝光、蒸發(fā)組合的方法，即在蒸發(fā)前用輝光法對介質(zhì)層進行輝光清潔處理，以使電極氣體在介質(zhì)層上能形成較牢固的電極層。
蒸發(fā)電極法所使用的裝置為金屬蒸發(fā)裝置[41]，磁控濺射法所使用的裝置為金屬濺射裝置[42]，輝光法所使用的裝置為輝光裝置[43]。采用輝光法對介質(zhì)層進行輝光清潔處理最好在噴涂屏蔽油[7]前進行。
上述所說的有機介質(zhì)氣體[22]的材料采用能夠本體聚合的有機材料。即這種有機材料可以是能在高溫下打開化合鍵而成為亞態(tài)氣體后又在較低溫度下聚合成固態(tài)高分子聚合物的有機材料。如乙烯、苯乙烯、四氟乙烯、偏二氟乙烯等。即將可本體聚合的材料氣化后再固化成膜的方法可以是將其材料在真空狀態(tài)下進行加熱，使之氣化，再使有機介質(zhì)氣體經(jīng)過溫度較低的載體表面[11]，使其在載體表面[11]上沉積成介質(zhì)層[9](膜)。介質(zhì)層[9]即為可本體聚合材料聚合成的介質(zhì)膜構(gòu)成，形成的介質(zhì)膜聚合物如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等。本體聚合的高分子材料所形成的介質(zhì)層[9]可以是由噴涂一種有機介質(zhì)氣體[22]材料而形成的高分子膜構(gòu)成；也可以是按順序由噴涂多種有機介質(zhì)氣體[22]材料而形成的高分子復(fù)合膜構(gòu)成。為促進成膜或提高成膜質(zhì)量，可在成膜過程中采用光照或者輻射。介質(zhì)氣化時，氣化源的氣壓要大于載體表面[11]的氣壓，使有機介質(zhì)氣體在這一壓差下通過噴口噴向載體表面[11]。
上述所說的電極一般為導(dǎo)電金屬材料構(gòu)成，如鋁、鋅、錫、銅、銀等。
為保證制作母板時噴涂有機介質(zhì)氣體[22]部位或者噴涂電極氣體[8]部位的真空(或者負壓)狀態(tài)保持穩(wěn)定，可在噴涂有機介質(zhì)氣體[22]部位使用冷阱(一種真空抽氣口)；也可在噴涂電極氣體[8]部位使用冷阱。即可以在噴涂有機介質(zhì)氣體裝置[2]旁側(cè)使用冷阱[21]；也可以在金屬蒸發(fā)裝置[41]旁側(cè)使用冷阱[44]；還可以在金屬濺射裝置[42]旁側(cè)使用冷阱[45]；還可以在輝光裝置[43]旁側(cè)使用冷阱[46]。
制作母板采用加熱方式產(chǎn)生的有機介質(zhì)氣體與用加熱方式蒸發(fā)的電極氣體溫度較高，會使載體表面[11]和母板表面溫度升高，產(chǎn)生不利影響。為此，可向載體[1]通入冷卻媒體或者在載體[1]中使用制冷裝置進行冷卻。
制作的母板隨著層數(shù)增多，厚度逐漸變厚。由于母板導(dǎo)熱能力較差，只靠載體來降溫，不能理想的保證母板表面溫度降低。為此，可以在噴涂有機介質(zhì)氣體[22]之后貼近載體表面[11]處采用一冷卻裝置[5]，用于冷卻母板表面；也可以在噴涂電極氣體[8]之后貼近載體表面[11]處采用一冷卻裝置[6]，用于冷卻母板表面。冷卻裝置[5]可以采用滾動冷輥[51]接觸母板表面的傳導(dǎo)傳熱方式進行冷卻；也可以采用非接觸的冷板[52]輻射傳熱方式進行冷卻；還可以采用噴入冷卻氣體對流傳熱方式進行冷卻；還可以采用上述冷卻方式的組合進行冷卻。冷卻裝置[6]可以采用滾動冷輥[61]接觸母板表面的傳導(dǎo)傳熱方式進行冷卻；也可以采用非接觸的冷板[62]輻射傳熱方式進行冷卻；還可以采用噴入冷卻氣體對流傳熱方式進行冷卻；還可以采用上述冷卻方式的組合進行冷卻。冷卻氣體可采用氮氣或者其它惰性氣體。在噴冷卻氣體的部位可使用冷阱裝置來保證環(huán)境的狀態(tài)壓力。
介質(zhì)層[9]厚度可以通過控制噴涂有機介質(zhì)氣體裝置[2]的噴氣量及載體表面[11]運動速度來控制。電極層[12]的厚度可以通過控制噴涂電極氣體裝置[4]的噴氣量來控制。介質(zhì)層[9]的厚度范圍為0.1微米至10微米。
本發(fā)明所說的電容器是由介質(zhì)層[9]與電極層[12]相互疊加后在其兩端面鍍噴上金屬引出面[13]而構(gòu)成，其中介質(zhì)層[9]與電極層[12]相互疊加的方法是用本發(fā)明所述的方法制成。介質(zhì)層[9]厚度范圍為0.1微米至10微米。介質(zhì)層[9]由本體聚合的高分子材料所形成的膜構(gòu)成；所說的本體聚合的高分子材料所形成的膜可以是由噴涂一種有機介質(zhì)氣體[22]材料而形成的高分子膜；也可以是按順序由噴涂多種有機介質(zhì)氣體[22]材料而形成的高分子復(fù)合膜。
采用本發(fā)明帶來的有益效果是1、將制作電容器的復(fù)雜工序(介質(zhì)材料合成、拉膜、噴(蒸)電極、分切、卷繞芯子、壓扁、熱定型等工序)簡化為一道工序，提高了生產(chǎn)效率。
2、介質(zhì)層(膜)的厚度大大減薄(可達0.1微米以下)，使制造出的金屬化有機薄膜電容器體積與同型號傳統(tǒng)電容器相比減小了5至10倍。
3、所使用的設(shè)備造價降低、電容器原材料降低、生產(chǎn)成本降低。
4、用本發(fā)明制造出的電容器性能穩(wěn)定、可靠；電感極小，不易產(chǎn)生電暈。
5、可使電容器集成化得以實現(xiàn)。
圖1是用本發(fā)明制作出的母板截面示意圖。
圖2是用本發(fā)明制作出的芯片示意圖。
圖3是用本發(fā)明制作出的電容器示意圖。
圖4是本發(fā)明的方法示意圖。
圖5是本發(fā)明的一種實施方法示意圖。
下面參照附圖5對本發(fā)明的一種實施方法作進一步闡述在一真空狀態(tài)的罐體[15]內(nèi)，采用可連續(xù)旋轉(zhuǎn)的園柱體作為載體[1]，其圓柱面即為載體表面[11]。在載體表面[11]的四周沿載體[1]的旋轉(zhuǎn)方向分別設(shè)置噴涂有機介質(zhì)氣體裝置[2]、涂屏蔽油裝置[3]和噴涂電極氣體裝置。噴涂電極氣體裝置采用金屬蒸發(fā)裝置[41]、金屬濺射裝置[42]和輝光裝置[43]的組合。輝光裝置[43]設(shè)置在噴涂有機介質(zhì)氣體裝置[2]和噴涂屏蔽油裝置[3]之間。在噴涂介質(zhì)氣體裝置[2]和輝光裝置[43]之間使用冷板[52]。在金屬蒸發(fā)裝置[41]和噴涂介質(zhì)氣體裝置[2]之間使用冷板[62]。在冷板[52]和冷板[62]上采用一通冷卻氣體的窄逢[53]和窄逢[63]。各裝置旁側(cè)分別使用冷阱[21]、冷阱[44]、冷阱[45]、冷阱[46]、冷阱[54]、冷阱[64]并作為隔板。在噴涂有機介質(zhì)氣體裝置[2]和噴涂屏蔽油裝置[3]之間采用介質(zhì)層厚度檢測裝置[16]。在金屬蒸發(fā)裝置[41]和噴涂有機介質(zhì)氣體裝置[2]之間采用電極層厚度檢測裝置[17]。在冷板[52]和噴涂屏蔽油裝置[3]之間設(shè)置溫度檢測裝置[18]。在冷板[62]和噴涂介質(zhì)氣體裝置[2]之間設(shè)置溫度檢測裝置[19]。噴涂有機介質(zhì)氣體裝置[2]是采用電加熱氣化方式提供有機介質(zhì)氣體。噴涂屏蔽油裝置[3]可以采用噴油嘴連續(xù)噴油的方式，即將噴油嘴沿載體[1]的軸向組合排列成噴油嘴組合裝置[31]，各油嘴間距是芯片兩端面的距離的二倍，噴油嘴組合裝置[31]可以沿載體[1]的軸向往復(fù)串動，載體[1]每轉(zhuǎn)一圈，噴油嘴組合裝置[31]就串動一下，串動距離與芯片的兩端面間距相同；也可以將噴油嘴組合裝置[31]固定不動，各油嘴間距與芯片的兩端面間距相同，把這樣組合排列的油嘴分成單數(shù)組和雙數(shù)組，單數(shù)組油嘴向載體表面[11]噴油一圈后停止噴油，再由雙數(shù)組油嘴向載體表面[11]噴油一圈，如此交替進行，就實現(xiàn)了層與層之間的窄條[10]相互錯位。單數(shù)組和雙數(shù)組油嘴也可以是兩個獨立的噴涂屏蔽油裝置。噴涂屏蔽油裝置[3]也可采用屏蔽油輥[32]貼于介質(zhì)層表面涂印的方式。向載體[1]通入冷卻液。向冷板[52]和冷板[62]通入冷卻液。各裝置如按圖5所示排布，則當載體[1]順時針連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，先由噴涂有機介質(zhì)氣體裝置[2]向載體表面[11]噴涂介質(zhì)氣體[22]，使其在載體表面[11]上形成介質(zhì)層[9]，經(jīng)冷卻之后進入輝光裝置[43]區(qū)作輝光清潔打毛處理(在實際使用中，輝光處理與金屬濺射一般不同時使用，即只選用其中一種)，之后經(jīng)過噴涂屏蔽油裝置[3]被噴涂上屏蔽油[7]，再經(jīng)過金屬濺射裝置[42]進行金屬濺射處理(即將少量金屬打到介質(zhì)層表面)，然后經(jīng)過金屬蒸發(fā)裝置[41]，向印有屏蔽油[7]的介質(zhì)層表面噴涂金屬，使其形成電極層[12]，再經(jīng)冷卻后回到噴涂有機介質(zhì)氣體裝置[2]的位置，向其金屬層表面噴涂有機介質(zhì)氣體[22]，如此不斷循環(huán)，就制成了介質(zhì)層與金屬層相疊的母板[20]。整個制造母板過程可對有機介質(zhì)氣體、電極氣體的噴量及層厚、表面溫度、載體轉(zhuǎn)速、冷卻能力等進行自動檢測和控制。把母板從載體[1]上取下，切成如圖2所示的塊狀即制成了芯片，再將芯片的兩端面鍍噴上金屬引出面[13]，焊上金屬絲(腳)[14]即制成了如圖3所示的電容器。
權(quán)利要求
1.一種制作金屬化有機薄膜電容器的方法是先制作介質(zhì)層[9]與電極層[12]相互疊加的母板，再將母板切割成塊狀芯片，再將芯片的兩端面噴上金屬引出面[13]，其中，母板的制作方法特征在于在真空狀態(tài)下，向一運動著的載體[1]表面[11]上分別噴涂有機介質(zhì)氣體[22]、屏蔽油[7]和電極氣體[8]，并按這個順序反復(fù)噴涂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于噴涂有機介質(zhì)氣體[22]采用噴涂介質(zhì)氣體裝置[2]；噴涂屏蔽油[7]采用噴涂屏蔽油裝置[3]；噴涂電極氣體[8]采用噴涂電極氣體裝置[4]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于噴涂屏蔽油[7]所用的噴涂屏蔽油裝置[3]采用噴油嘴組合裝置[31]或者采用屏蔽油輥[32]或者采用噴油嘴組合裝置[31]與屏蔽油輥[32]的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于噴涂電極氣體[8]的方法采用蒸發(fā)電極法或者采用磁控濺射法或者采用濺射、蒸發(fā)組合的方法或者采用輝光、蒸發(fā)組合的方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、4所述的方法，其特征在于噴涂電極氣體[8]方法所使用的裝置是金屬蒸發(fā)裝置[41]或者金屬濺射裝置[42]或者金屬蒸發(fā)裝置[41]與金屬濺射裝置[42]的組合或者金屬蒸發(fā)裝置[41]與輝光裝置[43]的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于噴涂的有機介質(zhì)氣體[22]材料采用能夠本體聚合的有機材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是向載體[1]內(nèi)通入冷卻劑或者在載體[1]中使用制冷裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在噴涂有機介質(zhì)氣體[22]之后貼近載體表面[11]處采用一冷卻裝置[5]。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于冷卻裝置[5]采用滾動冷輥[51]或者采用冷板[52]或者采用噴入冷卻氣體或者采用滾動冷輥[51]、冷板[52]、噴入冷卻氣體的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在噴涂電極氣體[8]之后貼近載體表面[11]處采用一冷卻裝置[6]。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于冷卻裝置[6]采用滾動冷輥[61]或者采用冷板[62]或者采用噴入冷卻氣體或者采用滾動冷輥[61]、冷板[62]、噴入冷卻氣體的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求2、3所述的方法，其特征在于噴涂屏蔽油裝置[3]采用噴油嘴組合裝置[31]，它是將噴油嘴沿載體[1]的軸向組合排列，各油嘴間距是芯片兩端面距離的二倍，將噴油嘴組合裝置[31]沿載體[1]的軸向往復(fù)串動，載體[1]每轉(zhuǎn)一圈，噴油嘴組合裝置[31]串動一下，串動距離與芯片兩端面的間距相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求2、3所述的方法，其特征在于噴涂屏蔽油裝置[3]采用噴油嘴組合裝置[31]，它是將噴油嘴組合裝置[31]固定不動，各油嘴間距與芯片的兩端面的間距相同，把組合排列的油嘴分成單數(shù)組和雙數(shù)組，單數(shù)組油嘴向載體表面[11]噴油一圈后停止噴油，再由雙數(shù)組油嘴向載體表面[11]噴油一圈，再交替進行。
14.根據(jù)權(quán)利要求2、3所述的方法，其特征在于噴涂屏蔽油裝置[3]采用屏蔽油輥[32]涂印的方法。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說的載體[1]為園柱體，其圓柱面為載體表面[11]。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法得到的一種金屬化有機薄膜電容器，其特征在于它是由介質(zhì)層[9]與電極層[12]相互疊加后在其兩端面鍍噴上金屬引出面[13]而構(gòu)成，其中介質(zhì)層[9]與電極層[12]相互疊加的方法是用本發(fā)明所述的方法制成。介質(zhì)層[9]厚度范圍為0.1微米至10微米。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種金屬化有機薄膜電容器，其特征是介質(zhì)層[9]由本體聚合的高分子材料所形成的膜構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬化有機薄膜電容器的制作方法。其方法是:先制作電容器的母板,再將母板切割成塊狀芯片,再將芯片的兩端面鍍噴上金屬引出面后就制成了這種電容器。其中,母板制作方法是:在真空狀態(tài)下,向一運動著的載體表面[11]上分別噴涂介質(zhì)氣體[22]、屏蔽油[7]和電極氣體[8],并按這個順序反復(fù)進行噴涂,達到要求的層數(shù)后就制成了母板。用這種方法制造出的金屬化有機薄膜電容器,體積小,造價低,電性能提高。
文檔編號H01G13/00GK1321992SQ0011855
公開日2001年11月14日 申請日期2000年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月28日
發(fā)明者王喜成, 劉清潤, 王淮 申請人:王喜成