DM 110”從德國巴恩斯多夫的卡爾舒?zhèn)惪斯?Carl Schlenk AG, Barnsdorf, Germany)獲得的。使用購自紐約州普萊恩維尤的威科儀器公司(Veeco Instruments, Inc., Plainview, NY)的Dektak 6M觸針式曲線儀測量銅箔的表面粗糙度。取三次掃描的平均值，表面測量絕對值的算術(shù)平均數(shù)為11納米(nm)，均方根為14，最大谷深度為46nm，最大峰高度為64nm，并且輪廓的最大高度為97nm。
[0160]多個(gè)銅箔樣品被貼到聚合物載體膜上，所述聚合物載體膜附接到通常描繪在圖2中的設(shè)備100的工藝轉(zhuǎn)筒106上。將銅箔的暴露表面使用每分鐘500標(biāo)準(zhǔn)立方厘米(seem)的氬氣流速和300毫托(40Pa)的氬氣壓力進(jìn)行等離子體處理。在400kHz下使用600W的等離子體電源，并且線速度為每分鐘30英尺(每分鐘9.1米)。
[0161]然后將涂覆轉(zhuǎn)筒106冷卻到5 °F (-15°C )，并且用單體聚合物處理所述等離子體處理過的表面，所述單體混合物是通過將0.9摩爾份數(shù)的三環(huán)癸烷二甲醇二丙烯酸酯(以商品名“SR-833S”從賓夕法尼亞州埃克斯頓的美國沙多瑪公司(Sartomer USA, Exton, PA)獲得)，0.04摩爾份數(shù)的2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮光引發(fā)劑(以商品名“DAR0⑶R1173”從新澤西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF, Florham Park, NJ)獲得)，和0.06摩爾份數(shù)的酸性丙烯酸酯低聚物(以商品名“CN 147”，從美國沙多瑪公司(Sartomer USA)獲得)混合制得的。所述單體混合物已經(jīng)被真空脫氣二十分鐘。然后將脫氣后的單體混合物118轉(zhuǎn)移到安裝在注射泵中并且與霧化裝置通過毛細(xì)管線連接的注射器120中。所述霧化裝置被設(shè)置在275°C下加熱的蒸發(fā)室114的入口處。
[0162]以300nm厚的丙稀酸醋層為革巴。以每分鐘0.75mL將液體單體泵送到霧化裝置中。單體蒸汽的霧化液滴離開霧化器尖端并且在加熱的蒸發(fā)室中閃蒸。穩(wěn)定到穩(wěn)定化狀態(tài)需要幾分鐘時(shí)間，涂覆轉(zhuǎn)筒106的旋轉(zhuǎn)保持在低轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)需要調(diào)節(jié)速度以實(shí)現(xiàn)厚度目標(biāo)。假設(shè)83%的效率，使用下式選擇所述轉(zhuǎn)筒的速度，[t = q/ (s*w)]，其中t =涂覆厚度，q =單體流速，s =涂覆轉(zhuǎn)筒速度并且w =單體沉積源寬度。所述單體沉積源寬度為12英寸(30.5cm)，并且轉(zhuǎn)筒的速度為每分鐘約22.3英尺(每分鐘6.80米)。
[0163]單體蒸汽排出涂覆模頭(狹槽)0.030英寸(0.076cm)，所述涂覆模頭靠近冷卻的涂覆轉(zhuǎn)筒，并且所述單體蒸汽在移動(dòng)的基底上冷凝。然后將冷凝的蒸汽暴露于UV燈116，停留時(shí)間為0.9秒，并且形成固體膜。停止注射器泵，并且關(guān)閉毛細(xì)管閥。抽空真空室，并且將蒸發(fā)室冷卻到室溫。然后將樣品從所述轉(zhuǎn)筒上去除。
[0164]使用代表性樣品的光譜反射率由反射光的干涉極值同時(shí)計(jì)算涂層厚度和折射率。發(fā)現(xiàn)第一介電層的厚度為約300nm。
[0165]使用如下方法通過RF濺射將第二介電層沉積于第一介電層上。將丙烯酸涂覆的銅箔樣品通過雙面壓敏粘合帶附接到薄(1/16-英寸(1.6-_)厚)鋁板上。然后將樣品丙烯酸酯面向下置于濺射系統(tǒng)負(fù)載鎖定中的載體板上。具有ISE-0E-PVD-3000型號(hào)的派射系統(tǒng)是從賓夕法尼亞州沃明斯特的創(chuàng)新系統(tǒng)工程公司(Innovative SystemsEngineering, Warminster, Penn.)獲得的，但是不能再買到。然后將負(fù)載鎖定泵送向下至4X10_5Torr(0.005Pa)的壓力，在此點(diǎn)下樣品被轉(zhuǎn)移到主濺射室中。使用氧化鋯(YSZ)中8%氧化釔的靶(可購自賓夕法尼亞州克爾頓的科特萊思科公司(KurtJ.Lesker, Clairton, PA))。YSZ 革巴是 0.25 英寸(0.64cnm)厚，并且直徑為 6 英寸(15cm)。靶到基底之間的距離為大約5英寸(12.7cm)。主濺射室被回充至lOmTorHl.33Pa)的氬氣壓力，通過環(huán)繞陰極組件的氣體分配環(huán)供應(yīng)。比這更低的壓力被發(fā)現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致明顯的膜裂紋。經(jīng)過短暫的功率攀升和5分鐘/400瓦的預(yù)濺射，此時(shí)沉積閘板處于關(guān)閉位置，然后打開沉積閘板，在400W的濺射功率下沉積時(shí)間為36分鐘。YSZ沉積后鋁板的溫度是約40°C，顯示出樣品和鋁板之間具有良好的熱接觸。沉積完成之后，關(guān)閉RF電源并且關(guān)閉閘板。然后將樣品轉(zhuǎn)送回負(fù)載鎖定中。在涂覆的玻璃載片上在相同的條件下測量YSZ膜的厚度，并且發(fā)現(xiàn)為約500nmo
[0166]使用陰影掩膜在濺射系統(tǒng)中將具有60至100nm厚度的金和銀頂部電極沉積于在銅箔上的具有第一介電層和第二介電層的樣品上以提供第二導(dǎo)電層。樣品的面積為約5cmX5cm，并且電極的直徑分別為5、2和1mm。每個(gè)樣品上具有大約100個(gè)電極。使用由以商品名“E 4980 A”LCR從加利福尼亞州圣克拉拉的安捷倫公司(Agilent, Santa Clara, CA)獲得的LCR測量計(jì)在1kHz頻率下計(jì)算樣品的電容和損耗角正切值，所述LCR測量計(jì)配備有從吉時(shí)利儀器公司，克利夫蘭，俄亥俄州(Keithley Instruments, Inc., Cleveland, OH)獲得，型號(hào)為2400的電源。使用階躍電壓斜升法來進(jìn)行上述測量，其中在每個(gè)電壓階躍的末端處測量電流。在室溫下完成所有的測量。電容(C/A比率)在70至80nF/in2(10.9至12.5nF/cm2)的范圍內(nèi)。觀察到樣品的介電損耗角正切(其中tan 5 = 0.02 - 0.03)，和歐姆電阻值在2至4兆歐的范圍內(nèi)。測試樣品中觀察到具有5-_電極的功能電容器100%的收率(16/16)。因?yàn)?-_電極更大的面積，這些更可能失效，例如由于短路。
[0167]實(shí)例2
[0168]對于實(shí)例1中制備的某些樣品，在形成第一介電層和第二介電層之后，使用DC濺射按順序?yàn)R射具有約5nm厚度的鉻接合層和具有約15nm厚度的銅晶種層。用銅將此結(jié)構(gòu)電鍍達(dá)到約12微米的厚度。
[0169]示例件實(shí)例:
[0170]將以商品名“ETP CDM 110”從卡爾舒?zhèn)惪薃G公司(Carl Schlenck AG)獲得的銅箔樣品(35微米厚，6.5英寸(16.5cm)寬)進(jìn)行等離子體處理，并且用實(shí)例1中所述的第一介電層涂覆。第一介電層的目標(biāo)厚度為900nm至600nm，以提供具有相當(dāng)于800nm厚度的實(shí)例1的介電層厚度的介電層。為了實(shí)現(xiàn)600nm的厚度，使用每分鐘約11.15英尺(每分鐘3.4米)的轉(zhuǎn)筒速度和約1.8秒的UV暴露時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)900nm的厚度，使用每分鐘約
7.43英尺(每分鐘2.3米)的轉(zhuǎn)筒速度和約2.7秒的UV暴露時(shí)間。使用陰影掩膜在濺射系統(tǒng)中將具有60至lOOnm厚度的金和銀頂部電極沉積于在銅箔上具有第一介電層和第二介電層的樣品上以提供第二導(dǎo)電層。樣品的面積為約5cmX5cm，并且電極的直徑分別為5、2、和1_。每個(gè)樣品上具有大約100個(gè)電極。使用實(shí)例1所述的方法測量每個(gè)樣品的電容和損耗角正切。測量分別具有900和600nm厚度的第一介電層的樣品20和40nF/in2 (分別為3.1和6.3nF/cm2)下的C/A比率。測量分別具有900和600nm厚度的第一介電層的樣品在5 = 0.003和0.005時(shí)的介電損耗角正切。對于具有900nm厚的第一介電層的測試樣品，觀察到具有5mm電極的功能電容器75%的收率。當(dāng)使用600nm厚的第一介電層制備具有5mm電極的電容器時(shí)，觀察到約12%的更低的產(chǎn)率。當(dāng)使用實(shí)例1中所述的方法(即，僅具有YSZ層且沒有第一介電層)僅使用第二介電層制備電容器時(shí)，大部分電容器都被短路。
[0171]在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，可對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和更改。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，但應(yīng)受以下權(quán)利要求書及其任何等同物中提及的限制的控制。本發(fā)明可在不存在本文中未具體公開的任何元件的情況下以適當(dāng)方式實(shí)施。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多層膜，其包括: 具有小于約10%的平均可見光透射率的第一導(dǎo)電層； 通過已蒸發(fā)液體的冷凝而直接形成于所述第一導(dǎo)電層上的第一介電層； 直接形成于所述第一介電層上的不同的第二介電層，所述第二介電層不是通過已蒸發(fā)液體的冷凝形成的；和 直接形成于所述第二介電層上并具有小于約10 %的平均可見光透射率的第二導(dǎo)電層。2.一種多層膜，其包括: 具有表面的第一導(dǎo)電層，其中第一導(dǎo)電層具有至少十納米的平均表面粗糙度或至少十微米的厚度中的至少一者； 設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層的表面上的第一介電層，所述第一介電層包含聚合物； 設(shè)置在所述第一介電層上的第二介電層，所述第二介電層包含陶瓷；和 直接形成于所述第二介電層上的第二導(dǎo)電層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層膜，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層均具有至少10微米的厚度。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的多層膜，其中所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層包含金屬。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多層膜，其中所述第一導(dǎo)電層是金屬箔。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的多層膜，其中所述第二導(dǎo)電層是在所述第二介電層上經(jīng)過電鍍的金屬層。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的多層膜，其中所述多層膜中的兩個(gè)相鄰層各自的基本部分是彼此物理接觸的。8.—種多層介電膜，其包括: 第一介電層，其包括具有第一擊穿場強(qiáng)的第一材料；和 直接形成于所述第一介電層上并包括第二材料的第二介電層，所述第二材料具有小于所述第一擊穿場強(qiáng)的第二擊穿場強(qiáng)， 其中所述第一介電層在局部位置處具有小于所述第二擊穿場強(qiáng)的第三擊穿場強(qiáng)，并且其中所述多層介電膜在所述局部位置處具有大于所述第三擊穿場強(qiáng)的第四擊穿場強(qiáng)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層介電膜，其中所述第一介電層是通過已蒸發(fā)液體的冷凝形成的。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的多層介電膜，其中所述第二介電層不是通過已蒸發(fā)液體的冷凝形成的。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的多層膜或多層介電膜，其中所述第一介電層具有小于20的介電常數(shù)，并且其中所述第二介電層具有大于20的介電常數(shù)。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的多層膜或多層介電膜，其中所述第一介電層具有至多一微米的厚度。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的多層膜或多層介電膜，其中所述第二介電層是通過濺射形成的。14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的多層膜或多層介電膜，其中所述第二介電層具有至多一微米的厚度。15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的多層膜或多層介電膜，其中所述第二介電層包含氧化鋯。16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的多層膜或多層介電膜，所述多層膜是柔性的。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多層介電膜，其包括由具有第一擊穿場強(qiáng)的材料制備的第一介電層和由具有不同擊穿場強(qiáng)的材料制備的設(shè)置在第一介電層上的第二介電層。還公開了一種多層膜，其包括第一導(dǎo)電層，設(shè)置在第一導(dǎo)電層上的第一介電層，設(shè)置在第一介電層上的第二介電層，以及設(shè)置在第二介電層上的第二導(dǎo)電層。第一導(dǎo)電層可以具有至少十納米的平均表面粗糙度，至少十微米的厚度，或者至多10％的平均可見光透射率中的至少一者。第一介電層可以為聚合物，并且通常具有比第二介電層更低的介電常數(shù)，其可以為陶瓷。
【IPC分類】H05K1/16, H01L49/02, H01G4/20, H01G4/33
【公開號(hào)】CN104903982
【申請?zhí)枴緾N201380069675
【發(fā)明人】D·格霍施, C·S·萊昂斯, R·E·戈里爾, S·P·馬基
【申請人】3M創(chuàng)新有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2013年11月21日
【公告號(hào)】US20150294793, WO2014081917A2, WO2014081917A3