[发明专利]一种贴片式微型滤波电容器的制备方法与应用

说明书

本发明属于滤波电容、微纳制造技术与电子电路的交叉技术领域，公开了一种贴片式微型滤波电容器的制备方法与应用，采用图形化的3D硅基框架(100)，进行集流体(101)和活性材料(102)的包覆，制得电容器的电极，将其固定于封装外壳下部(103a)，涂覆电解质(104)；最后封装外壳上部(103b)并预留导电连接点，将导电引脚(105)内嵌入壳中，实现电容器的贴片设计导电引脚。本发明对贴片式微型滤波电容器整体流程工艺进行设计，通过半导体工艺实现其贴片电极的定制化制作；采用了简易的封装结构，便于密封；制作尺寸可调的内嵌式导电引脚对电路板进行点焊式电连接，保证了连接可靠性和微缩化集成。最终，将其实际应用于贴片的电路板，实现了滤波功能。

技术领域

本发明属于滤波电容、微纳制造技术与电子电路的交叉技术领域，更具体地，涉及一种贴片式微型滤波电容器的制备方法与应用，是一种凭借微纳加工技术定制化制造贴片式微型滤波电容器的方法。

背景技术

滤波器是用来减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件，由电容、电感和电阻组成滤波电路。利用它的选频功能，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。对于电容器来说，其应用领域非常广泛，在电子线路中起着滤波、储能、旁路、耦合、计时等重要作用。在这些应用中，滤波应用是电容器最为常见的应用。通过滤波能减少脉动的直流电压中的交流成分，保留直流成分，使输出电压的纹波降低，让波形更平滑。从而达到消除干扰杂讯、降低损耗的目的。用于滤波的电容器通常为电解电容器，是一种储能器件，安装在直流稳压电路中。滤波电容器在设计、制造后具有特定的参数，包括电容、电阻、额定电压、额定电流等，决定了电容器的应用场景。将其与电路中的电感、电阻元件进行匹配，形成滤波器，具备特定的中心频率、截止频率、纹波等，以适用于特定的电路中。

目前，商业的电解电容器应用成熟且广泛，但仅能购买固定的型号类别，且电容值相较于超级电容器来说较低。若提升电容值，则需牺牲电容器体积，不利于电路的微型集成化。随着超级电容器的发展，电容器的电容密度特性有了极大的提升，超级电容器在常见的电子电路的滤波电路中应用起来。且随着器件逐渐微型化的发展，超级电容器在微电子领域上的应用日益凸显，使得片上微型电容器成为了一种新趋势，如PCB电路板等紧密集成的贴片电路设计中。传统的三明治结构的超级电容器由于隔膜的存在，易造成微短路、离子转移效率较低，且上下电极不便于引线与电路板贴合导电。目前，大多数滤波电容器通过两根或多根插针与电路板固定与连接，所占电路板面积较大，不适用于空间微缩的电路板，且插针易弯折，固定连接的方式不够可靠稳定，不适用于冲击或振动力度较大的应用场景。面对目前贴片型电极的要求，需要找到适用于贴片技术的电极制造工艺，以及一套匹配的封装、组装技术，实现电极到器件、器件到电路板的贴片式制造与应用，以充分利用日益微缩化的微器件空间。所以，急需要一种适用于贴片应用的微型滤波电容器的制造方法，弥补目前市场的空缺。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种贴片式微型滤波电容器的制备方法与应用，其中通过对贴片式微型滤波电容器整体流程工艺进行设计，通过半导体工艺实现其贴片电极的定制化制作；采用了简易的封装结构，便于密封；制作尺寸可调的内嵌式导电引脚对电路板进行点焊式电连接，保证了连接可靠性和微缩化集成。最终，将其实际应用于贴片的电路板，实现了滤波功能。此外，基于本发明，通过改变电极尺寸和形貌、材料载入种类、质量和电解质种类、串并联方式可调控滤波电容器的电容、额定工作电压、额定工作电流参数。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种贴片式微型滤波电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：按预先设计的光刻图形，利用半导体工艺对硅片进行半导体图形化加工，形成梳齿状的交叉结构，从而制备得到图形化的3D硅基框架；

S2：在所述步骤S1得到的所述3D硅基框架表面形成导电材料，所述导电材料为碳材料、金属、金属氧化物或金属氮化物的其中一种，使所述导电材料完全覆盖所述3D硅基框架的表面，从而制备得到能够导电的集流体；