Конструкции пленочных конденсаторов

Наряду с резисторами конденсаторы относятся к числу наиболее распространенных элементов гибридных микросхем. По конструкции пленочный конденсатор в большинстве случаев представляет собой трехслойную структуру (рис. 1). Он состоит из нижней обкладки 1, диэлектрической пленки 2, верхней обкладки 3. Вся конструкция наносится на подложку 4. Площадь нижней обкладки конденсатора, равная произведению b1l1, превышает площадь верхней обкладки, равной произведению b2l2, а площадь диэлектрической пленки больше площади нижней обкладки. Это исключает возможность замыкания обкладок и устраняет погрешность от их смещения.

К материалу обкладок пленочного конденсатора предъявляются следующие требования:

) высокая электропроводность, обеспечивающая малые потери энергии;

) хорошая адгезия;

) малая миграционная подвижность атомов.

Последнее из этих требований позволяет использовать в качестве материалов обкладок золото или медь, так как для них характерна высокая подвижность атомов. Вследствие их диффузии в диэлектрике могут возникать короткие замыкания. Для выполнения обкладок не пригодны также металлы с высокой температурой испарения, например никель или хром. Это связано с тем, что атомы таких металлов, обладая высокой энергией при температуре испарения, пронизывают диэлектрический слой и вызывают короткое замыкание обкладок. Наиболее подходящим материалом для обкладок тонкопленочного конденсатора является алюминий. Алюминий имеет сравнительно невысокую температуру испарения и, следовательно, его атомы имеют низкую энергию в процессе напыления. В ряду электропроводности алюминий занимает третье место после золота и серебра, т.е. электрическое сопротивление обкладок из алюминия оказывается достаточно малым, что обеспечивает высокую добротность изготовленных конденсаторов. Конденсаторы с алюминиевыми обкладками надежны, поскольку атомы алюминия имеют малую миграционную подвижность. Это объясняется образованием на поверхности алюминия оксидного слоя Al2O3, который препятствует диффузии атомов алюминия в диэлектрик. Для улучшения адгезии алюминия к подложке используют подслой титана или хрома.

Диэлектрик, применяемый в тонкопленочных конденсаторах, должен обладать малыми диэлектрическими потерями, высокой электрической прочностью, хорошей адгезией к подложке и к обкладкам, малым температурным коэффициентом емкости, стабильностью физических параметров в диапазоне рабочих температур, достаточно высокой диэлектрической проницаемостью. Кроме того, температурный коэффициент линейного расширения диэлектрика (ТКЛР) должен быть согласован с соответствующими коэффициентами подложки и материала обкладки. Электрические параметры наиболее часто применяемых тонкопленочных конденсаторов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Статья в тему

Сирена двухтональная сенсорная
Среди огромного разнообразия схемотехнических решений сирен, которые предлагает радиотехническая промышленность, особое место занимают недорогие сенсорные схемы дверных звонков, позволяющие на довольно простой и надёжной отечественной элементной базе реализовать функционально законче ...