CN107808818A - 一种柔性电容器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性电容器的制备方法，首先清洗柔性衬底，再将聚酰亚胺和环氧树脂混合，向其中加入有机溶剂乙二醇甲醚并搅拌均匀，所述聚酰亚胺、环氧树脂、乙二醇甲醚的质量比为1：0.65：0.35；再将清洗后的柔性衬底真空吸附在匀胶台上，用混合溶液均匀涂覆在柔性衬底上，得到聚酰亚胺/环氧树脂复合膜；复合膜分别于50～70℃、160～200℃加热，固化聚酰亚胺/环氧树脂复合膜，待温度降至80℃取出，再于复合膜上面利用掩膜版制备金属电极，制得柔性电容器。本发明的电容量适中(80～90pF测试频率为100kHz)，且器件稳定性好，制备工艺简单，为柔性电子设备的研发提供了优良的元器件基础。
Description
技术领域
本发明是关于电子信息材料与元器件的，具体涉及一种柔性电容器的制备方法。
背景技术
柔性电子学是一种把电子器件安装在柔性衬底上组成柔性电子线路的技术。柔性电子具有重量轻、便携、可变形、易于大面积生产等优点，应用领域非常广泛，具体包括健康医疗如人造器官、移动医疗、“人联网”工程；可穿戴智能设备用于航空航天、深海探测等；军事国防领域应用柔性电子技术可实现单兵通信、隐身的功能，提高战场作战的机动性和隐蔽性。在各种高、低频电路中，电容器起到耦合、谐振、滤波、退耦、旁路等作用，是电子线路重要的元器件。因此，实现电容器的柔性化是柔性电路面临的关键问题之一。
聚酰亚胺是一类以酰亚胺基团为特征结构的聚合物，具有突出的耐热性、优良的电学性能、机械性能和化学稳定性能等，在航天航空、微电子、精密机械、汽车、医疗器械等许多高新技术领域具有广阔的应用前景。聚酰亚胺的介电常数一般为3～3.5，对温度和频率的依赖性小，并且具有高电阻率和高介电强度，是一种优良的介电材料。我们以聚酰亚胺为基体制备柔性电容器，具有潜在应用价值，有望推动柔性电子学的发展。
发明内容
本发明的目的，在于适应柔性电子学的需要，提供一种柔性电容器的制备方法。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种柔性电容器的制备方法，具体步骤如下：
(1)清洗柔性衬底
将柔性衬底商用铜箔放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干，将烘干后的柔性衬底放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气吹干；
(2)制备聚酰亚胺/环氧树脂复合体系
用电子天平称取聚酰亚胺和环氧树脂，随后将其混合，向其中加入有机溶剂乙二醇甲醚并搅拌均匀，完成后置入超声清洗器中超声10～20分钟，使溶液混合均匀，再将混合溶液静置，去除振荡过程中产生的气泡；
所述聚酰亚胺、环氧树脂、乙二醇甲醚的质量比为1：0.65：0.35；
(3)将步骤(1)清洗后的柔性衬底真空吸附在匀胶台上，使柔性衬底固定，用滴管将步骤(2)中的混合溶液均匀涂覆在柔性衬底上，低转速0.5～0.8千转/分钟，旋涂9～15秒，高转速3～6千转/分钟，旋涂40～60秒，得到聚酰亚胺/环氧树脂复合膜；
(4)将步骤(3)旋涂聚酰亚胺/环氧树脂复合膜的制品放入电热干燥箱中，蒸发有机溶剂乙二醇甲醚，在50～70℃温度下加热1.5～3小时，随后在160～200℃温度下加热1～3小时，固化聚酰亚胺/环氧树脂复合膜；
(5)将步骤(4)的制品温度降至80℃以下时，取出；
(6)步骤(5)制品的聚酰亚胺/环氧树脂复合膜上面利用掩膜版制备金属电极，制得柔性电容器。
所述步骤(2)的环氧树脂和乙二醇甲醚为分析纯试剂，聚酰亚胺为商用液体聚酰亚胺，固含量为20％。
所述步骤(3)聚酰亚胺/环氧树脂复合膜厚度为7～10μm，通过调节工艺参数控制复合膜厚度。
所述步骤(6)电极为矩形电极，尺寸为5×4mm，电极厚度为200～600nm，电极材料为Au或Pt；电极制备方法为热蒸镀法或者溅射法。
所制备柔性电容器的电容量为80～90pF，测试频率为100kHz。
本发明公开的柔性电容器的电容量适中(80～90pF测试频率为100kHz)，且器件稳定性好，制备工艺简单，为柔性电子设备的研发提供了优良的元器件基础。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
1.将铜箔放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干，将烘干后的铜箔放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气吹干。
2.用电子天平称取聚酰亚胺10克，环氧树脂6.5克，随后将其混合，向其中加入3.5克有机溶剂乙二醇甲醚并搅拌均匀，完成后置入超声清洗器中超声10～20分钟，使溶液混合均匀，处理完成后将混合溶液静置，去除振荡过程中产生的气泡。
所述环氧树脂和乙二醇甲醚为分析纯试剂，聚酰亚胺为商用液体聚酰亚胺，固含量为20％。
3.将清洗后的铜箔真空吸附在匀胶台上，使铜箔固定，用滴管将混合溶液均匀涂覆在铜箔上，低转速0.7千转/分钟，旋涂12秒，高转速3千转/分钟，旋涂60秒，得到厚度为10μm的聚酰亚胺/环氧树脂复合膜，复合膜厚度近似与转速的平方根成反比，通过调节工艺参数控制复合膜厚度。
4.将旋涂聚酰亚胺/环氧树脂复合膜的制品放入电热干燥箱中，蒸发有机溶剂乙二醇甲醚，在60℃温度下加热2小时，随后在170℃温度下加热1小时，固化聚酰亚胺/环氧树脂复合膜。
5.利用掩膜版，在聚酰亚胺/环氧树脂复合膜上面沉积尺寸为5×4mm，厚度为400nm的Au顶电极，制得柔性电容器。
所制得的柔性电容器制品的介电性能：在100kHz测试频率下电容量为81pF。
实施例2
1.将铜箔放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干，将烘干后的铜箔放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气吹干。
2.用电子天平称取聚酰亚胺10克，环氧树脂6.5克，随后将其混合，向其中加入3.5克有机溶剂乙二醇甲醚并搅拌均匀，完成后置入超声清洗器中超声10～20分钟，使溶液混合均匀，处理完成后将混合溶液静置，去除振荡过程中产生的气泡。
所述环氧树脂和乙二醇甲醚为分析纯试剂，聚酰亚胺为商用液体聚酰亚胺，固含量为20％。
3.将清洗后的铜箔真空吸附在匀胶台上，使铜箔固定，用滴管将混合溶液均匀涂覆在铜箔上，低转速0.7千转/分钟，旋涂12秒，高转速4千转/分钟，旋涂60秒，得到厚度为8.5μm的聚酰亚胺/环氧树脂复合膜，复合膜厚度近似与转速的平方根成反比，通过调节工艺参数控制复合膜厚度。
4.将旋涂聚酰亚胺/环氧树脂复合膜的样品放入电热干燥箱中，蒸发有机溶剂乙二醇甲醚，在60℃温度下加热2小时，随后在170℃温度下加热1小时，固化聚酰亚胺/环氧树脂复合膜。
5.利用掩膜版，在聚酰亚胺/环氧树脂复合膜上面沉积尺寸为5×4mm，厚度为400nm的Au顶电极，制得柔性电容器。
所制得的柔性电容器制品的介电性能：在100kHz测试频率下电容量为84pF。
实施例3
1.将铜箔放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干，将烘干后的铜箔放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气吹干。
2.用电子天平称取聚酰亚胺10克，环氧树脂6.5克，随后将其混合，向其中加入3.5克有机溶剂乙二醇甲醚并搅拌均匀，完成后置入超声清洗器中超声10～20分钟，使溶液混合均匀，处理完成后将混合溶液静置，去除振荡过程中产生的气泡。
所述环氧树脂和乙二醇甲醚为分析纯试剂，聚酰亚胺为商用液体聚酰亚胺，固含量为20％。
3.将清洗后的铜箔真空吸附在匀胶台上，使铜箔固定，用滴管将混合溶液均匀涂覆在铜箔上，低转速0.7千转/分钟，旋涂12秒，高转速4千转/分钟，旋涂60秒，得到厚度为8.5μm的聚酰亚胺/环氧树脂复合膜，复合膜厚度近似与转速的平方根成反比，通过调节工艺参数控制复合膜厚度。
4.将旋涂聚酰亚胺/环氧树脂复合膜的制品放入电热干燥箱中，蒸发有机溶剂乙二醇甲醚，在60℃温度下加热2小时，随后在170℃温度下加热1小时，固化聚酰亚胺/环氧树脂复合膜。
5.利用掩膜版，在聚酰亚胺/环氧树脂复合膜上面沉积尺寸为5×4mm，厚度为400nm的Pt顶电极，制得柔性电容器。
所制得的柔性电容器制品的介电性能：在100kHz测试频率下电容量为84pF。
Claims (5)
1.一种柔性电容器的制备方法，具体步骤如下：
(1)清洗柔性衬底
将柔性衬底商用铜箔放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干，将烘干后的柔性衬底放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气吹干；
(2)制备聚酰亚胺/环氧树脂复合体系
用电子天平称取聚酰亚胺和环氧树脂，随后将其混合，向其中加入有机溶剂乙二醇甲醚并搅拌均匀，完成后置入超声清洗器中超声10～20分钟，使溶液混合均匀，再将混合溶液静置，去除振荡过程中产生的气泡；
所述聚酰亚胺、环氧树脂、乙二醇甲醚的质量比为1：0.65：0.35；
(3)将步骤(1)清洗后的柔性衬底真空吸附在匀胶台上，使柔性衬底固定，用滴管将步骤(2)中的混合溶液均匀涂覆在柔性衬底上，低转速0.5～0.8千转/分钟，旋涂9～15秒，高转速3～6千转/分钟，旋涂40～60秒，得到聚酰亚胺/环氧树脂复合膜；
(4)将步骤(3)旋涂聚酰亚胺/环氧树脂复合膜的制品放入电热干燥箱中，蒸发有机溶剂乙二醇甲醚，在50～70℃温度下加热1.5～3小时，随后在160～200℃温度下加热1～3小时，固化聚酰亚胺/环氧树脂复合膜；
(5)将步骤(4)的制品温度降至80℃以下时，取出；
(6)步骤(5)制品的聚酰亚胺/环氧树脂复合膜上面利用掩膜版制备金属电极，制得柔性电容器。
2.根据权利要求1所述的一种柔性电容器的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的环氧树脂和乙二醇甲醚为分析纯试剂，聚酰亚胺为商用液体聚酰亚胺，固含量为20％。
3.根据权利要求1所述的一种柔性电容器的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)聚酰亚胺/环氧树脂复合膜厚度为7～10μm，通过调节工艺参数控制复合膜厚度。
4.根据权利要求1所述的一种柔性电容器的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)电极为矩形电极，尺寸为5×4mm，电极厚度为200～600nm，电极材料为Au或Pt；电极制备方法为热蒸镀法或者溅射法。
5.根据权利要求1所述的一种柔性电容器的制备方法，其特征在于，所制备柔性电容器的电容量为80～90pF，测试频率为100kHz。
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