包括第一介电层和第二介电层的多层膜制造技术

本发明专利技术公开了一种多层介电膜，包括由具有第一击穿场强的材料制成的第一介电层，以及设置在所述第一介电层上的、由具有不同的击穿场强的材料制成的第二介电层。还公开了一种多层膜，包括由至少第一介电层和第二介电层分隔开的第一导电层和第二导电层。所述第一介电层设置在所述第一导电层上，并且所述第二介电层设置在所述第一介电层上。所述第一导电层可具有以下中的至少一者：至少10纳米的平均表面粗糙度、至少10微米的厚度、或至多达百分之十的平均可见光透射度。所述第一介电层可以为聚合物，并且通常具有比可为陶瓷的所述第二介电层低的介电常数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】包括第一介电层和第二介电层的多层膜相关专利申请的交叉引用本专利申请要求于2012年11月21日提交的美国临时申请61/728，986和于2013年3月13日提交的美国临时申请61/779，906的优先权。这些临时专利申请的公开内容以引用的方式并入本文。
技术介绍
在微电子产品中，通常约80%的电子部件属于无源元件类别，无法在电路性能中增加增益或执行开关功能。表面安装的分立式元件可占据印刷电路板/接线板表面区域的40%以上；如此大的占用面积会带来挑战。分立式无源元件带来的其他挑战还包括成本、处理、组装时间和产量。嵌入式无源元件可提供分立式无源元件的替代选择。通过将分立式无源元件从印刷/接线板表面移除并将其嵌入基板的内层中，嵌入式无源元件可带来诸多优势，例如减小尺寸和重量、提高可靠性和性能，以及降低成本。在过去十年间，这些优势促使业界进行了大量工作，努力发展嵌入式无源元件技术。请参阅例如美国专利6，974，547 (Kohara等人)和8，183，108 (Borland等人)以及美国专利申请公开2007/0006435 (Banerji等人)和 2010/0073845 (Suh 等人)。在其他技术中，无机或无机/有机混合层已在用于电气、包装和装饰应用的薄膜中使用。这些层可提供所需的特性，如机械强度、耐热性、耐化学品性、耐磨性、湿气阻隔性和氧气阻隔性。多层结构可通过多种生产方法制备。这些方法包括液体涂覆技术，例如溶液涂覆、辊涂、浸涂、喷涂和旋涂；以及干涂技术，例如化学气相沉积(CVD)，等离子强化化学气相沉积(PECVD)、溅射和用于固体材料热蒸镀的真空方法。使用了一种多层涂覆方法来制备多层氧化物涂层，例如散布于聚合物薄膜保护层的氧化铝或氧化硅。多层构造的示例可在美国专利7,449，146 (Rakow等人)和美国专利申请公开2009/0109537 (Bright等人)中找到。
技术实现思路
下一代嵌入式电容器要求具有更高的电容密度，以及可接受的介电损耗和漏电流值，以用于微电子行业。电容密度可通过使用更薄的介电材料来提高。然而，当使用介电薄膜时会造成功能性电容器的输出下降，原因可能是基底表面粗糙、外来微粒污染以及介电薄膜上的针孔和裂口。本专利技术提供包括第一介电层和第二介电层的多层膜，该膜可例如在用于嵌入式电容器的薄膜电容器及储能应用中使用。电导性基底上的第一介电层起到平整介电层的作用，可缓解表面粗糙和外来微粒污染带来的问题。第二介电层设置在(如直接设置在)第一介电层上。在许多实施例中，第二介电层可覆盖第一介电层上形成的任何裂口或针孔。第一介电层和第二介电层组合在一起后，通常会使功能性电容器在柔性基底上产生高输出，并且具有高电容密度值、低介电损耗和优秀的绝缘特性。本文公开的多层膜的优势在于，不需要复杂的沉积设备和清洁的室内环境，通常也不需要对基底进行任何表面清洁处理。一方面，本专利技术提供包括第一介电层和直接形成在第一介电层上的第二介电层的多层介电膜，其中第一介电层包括具有第一击穿场强的第一材料，第二介电层包括具有小于第一击穿场强的第二击穿场强的第二材料。第一介电层在局部位置处具有小于第二击穿场强的第三击穿场强，并且多层介电膜在局部位置处具有大于第三击穿场强的第四击穿场强。局部位置可以例如是第一介电层上的裂口或针孔。另一方面，本专利技术提供一种多层膜，其包括由至少第一介电层和第二介电层分隔开的第一导电层和第二导电层。通常，第一介电层设置在第一导电层上，并且第二介电层设置在第一介电层上。在一些实施例中，第二导电层位于第二介电层之上。在一些实施例中，第二导电层之上有多个交替的第一介电层和第二介电层。在一个实施例中，多层膜包括由至少第一介电层和第二介电层分隔开的第一导电层和第二导电层。第一介电层通过汽化液体的凝结直接形成在第一导电层上，并且第二介电层直接形成在第一介电层上。第二介电层不通过汽化液体的凝结而形成。第一介电层和第二介电层具有小于百分之十的平均可见光透过率。在另一个实施例中，多层膜包括由至少第一介电层和第二介电层分隔开的第一导电层和第二导电层。第一导电层的表面平均粗糙度为至少10纳米。第一介电层直接形成在第一导电层表面上，并且具有第一介电常数。第二介电层直接形成在第一介电层上，并且具有大于第一介电常数的第二介电常数。在另一个实施例中，多层膜包括第一金属层、第一介电层和第二介电层，其中第一金属层的平均表面粗糙度为至少10纳米，第一介电层直接形成在第一金属层上并具有小于20的第一介电常数，第二介电层直接形成在第一介电层上并具有大于20的第二介电常数。第二金属层是作为多层膜中的最上层被电镀的。在另一个实施例中，多层膜包括第一导电层、第一聚合物层和陶瓷层，其中第一导电层的厚度大于10微米，第一聚合物层直接形成在第一导电层表面上并具有小于I微米的厚度，陶瓷层直接形成在聚合物层上并具有小于I微米的厚度。第二导电层位于至少第一导电层之上，并且第一介电层和第二介电层具有大于10微米的厚度。在另一个实施例中，多层膜包括由至少第一介电层和第二介电层分隔开的第一导电层和第二导电层。第一介电层设置在第一导电层表面上。第二介电层设置在第一介电层上。第一介电层包括聚合物，并且第二介电层包括陶瓷。第一导电层具有以下中的至少一者:至少10纳米的平均表面粗糙度，或至少10微米的厚度。本专利技术进一步将如上述所有实施例的多层膜用作电容器。在本专利申请中，诸如“一个”、“一种”和“所述”之类的术语并非仅指单一实体，而是包括一般类别，其具体实例可用于举例说明。术语“一个”、“一种”和“所述”可以与术语“至少一种”互换使用。后接列表的短语中的至少一种(一个)”和“包括(包含)...中的至少一种(一个)”是指列表中的任一项以及列表中两项或更多项的任何组合。除非另外指明，否则所有数值范围均包括它们的端值在内以及在端值之间的非整数值。术语“第一”和“第二”在本专利技术中仅以其相对意义使用。应当理解，除非另外指明，那些术语仅为了在描述一个或多个实施例时的便利而使用。术语“聚合物”包括均聚物和共聚物以及可以在可混溶的共混物中形成的均聚物或共聚物，例如通过共挤出或通过包括例如酯交换反应在内的反应形成。共聚物包括无规共聚物和嵌段共聚物二者。术语“交联的”聚合物是指通过共价化学键，通常通过使分子或基团交联从而将聚合物链连接在一起以形成网状聚合物的聚合物。交联聚合物通常的特征在于其不溶性，但在存在适当溶剂的情况下可以是溶胀性的。术语“多个”是指不止一个。使用“最上”、“之上”和“覆盖”等方向性词汇来指代所公开多层和多层介电膜上多个元件的位置时，我们指的是元件与水平设置、向上面向第一导电层的相对位置。这并不是表示多层膜或多层介电膜在制造时或制造后应具有任何特定的空间取向。本专利技术的上述
技术实现思路
并非旨在描述本专利技术所公开的每个实施例或每种实施方式。以下描述更具体地例示了示例性实施例。因此，应当理解，附图和以下描述仅用于举例说明的目的，而不应被理解为是对本专利技术范围的不当限制。【附图说明】结合附图，参考以下对本专利技术的多个实施例的详细说明，可更全面地理解本专利技术，其中:图1A是示出根据本专利技术的多层膜实施例的示意图，图1B是示出根据本专利技术的多层膜的另一个实施例的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层膜，包括：由至少第一介电层和第二介电层分隔开的第一导电层和第二导电层，其中所述第一导电层和所述第二导电层各自具有小于约百分之十的平均可见光透射率；其中所述第一介电层通过汽化液体的凝结直接形成在所述第一导电层上；并且其中所述第二介电层直接形成在所述第一介电层上，所述第二介电层不通过汽化液体的凝结而形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·格霍施，C·S·莱昂斯，R·E·戈里尔，S·P·马基，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US