[发明专利]体电容器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电容器。更具体而言，本发明涉及一种能够实现高电容密度的电容器。

背景技术

用于生产电容器(包括电解电容器和陶瓷电容器)的技术正在被推进到其实际物理极限。传统上，通过高表面面积实现高电容密度，例如在钽电解电容器或碳双层电容器中。或者，如在多层陶瓷电容器中使用的那样，可以通过薄的高介电常数(K)电介质材料来实现高电容密度。尽管有这些进展，仍然还有问题。具体而言，对高电容密度的需求不断增加，超过了与这样的方法相关联的极限。高电容密度是制造更小电子器件高度希望有的特征。

需要一种能够实现高电容密度的电容器。因此，这里公开的实施例的目的、特征或优点是提供一种能够实现高电容密度的电容器和制造电容器的方法。

从以下说明书和权利要求，这些方面中的一个或多个将变得显而易见。

发明内容

根据这里公开的实施例的一个方面，一种体电容器(bulk capacitor)包括：金属箔，所述金属箔上的半导电多孔陶瓷体，所述多孔陶瓷体上的电介质层(例如，通过氧化形成)，填充所述多孔体的导电介质，以及封装所述多孔体的导电金属层。根据本发明的另一方面，提供了一种制造体电容器的方法，包括：在金属箔上形成半导电多孔陶瓷体，氧化所述半导电多孔陶瓷体以形成电介质层，利用导电介质填充所述多孔体，以及利用导电金属层封装所述多孔体。

附图说明

图1示出了根据本发明的电容器的一个实施例；

图2为截面图，示出了根据本发明一个方面的第一电极、第一陶瓷层和多孔陶瓷体的一部分；

图3示出了根据本发明的电容器的另一实施例；

图4示出了根据本发明的安装基板；

图5示出了根据本发明的电容器的另一实施例；以及

图6示出了根据本发明一个方面的方法。

具体实施方式

本发明提供了一种具有高电容密度的电容器。本发明通过创造性地组合陶瓷的高介电常数和多孔基体的大表面面积实现了高电容密度。具体而言，电容器可以结合具有大表面面积的多孔陶瓷体利用陶瓷材料的高介电常数。

在金属箔上形成多孔陶瓷体。通常，金属箔充当第一电极。还可以在多孔陶瓷体和金属箔之间设置中间陶瓷层。接下来对多孔陶瓷体进行氧化。可以通过诸如热氧化或电化学氧化的各种技术形成氧化。氧化在多孔陶瓷体的自由表面上形成薄的高K电介质层。然后利用导电介质，例如导电聚合物填充多孔陶瓷体。通常，导电介质形成第二电极。然后能够增加后续结构以封装电容器结构并且形成适当的安装结构和/或电气端子。例如，在利用导电介质填充多孔陶瓷体之后，可以利用导电金属层，例如银封装多孔陶瓷体。

多孔结构提供的大表面面积和电介质提供的高K电介质薄层所得的组合能够制造出小尺寸、高电容密度的电容器。

图1示出了电容器10的简化实施例。电容器10包括第一电极12，第一电极12可以由包括金属箔的各种材料形成。可以使用各种金属箔。可以从包括Ta、Ni、W、Nb、V、Mo、Fe或其合金的元素组选择金属箔。科伐合金和因瓦合金也是优选的，因为它们的热膨胀系数(CTE)与电介质层和/或陶瓷层的CTE匹配。从多种来源可以获得适当的箔，包括但不限于：美国宾夕法尼亚州Wyomissing的卡彭特技术公司，美国宾夕法尼亚州Boyertown的卡博特公司以及从Newton，MA的世泰科公司。如上所述，第一电极12的CTE被选择为匹配电介质和/或陶瓷元素，由此使热应力最小。在典型实施例中，使用3-15ppm的CTE。可以使用各种箔厚度，例如20-250微米范围。更典型的范围可以是100-150微米的范围。

在第一电极12上形成半导电多孔陶瓷体18。应理解，可以使用各种几何外形(基本取决于第一电极12的形状)而不脱离本发明的范围。还应理解，可以利用多种陶瓷层和/或成分使用各种工艺来形成和/或沉积多孔陶瓷体。在一个实施例中，可以在沉积导电多孔陶瓷体18之前在第一电极12上沉积薄的导电半导电陶瓷层。可以使用各种半导电陶瓷材料，包括钛酸钡锶(BST)。也可以使用其它适当的化学成分，包括像Nb₂O₅、TiO₂、BaCO₃和SrTiO₃的材料。其它适当的材料可以包括铌酸铅镁(即Pb₃MgNb₂O₉)、钛酸铅和钙钛矿氧化物。