专利名称：带有球形－和－导线结构的卷绕电容器的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及电容器。更具体地，本发明涉及具有降低的等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)的电容器。
背景技术：
在高度竞争的个人计算机(PC)工业中，要考虑成本与性能之间的平衡。例如为了以更低的成本为用户提供更多的性能，就愈发关注流线型主板系统和组件。许多主板都使用一个或多个电压调节电路以确保为主板处理器提供适当的参考电压，并已确定这一电路对处理器的开关性能有着直接的影响。稳压电路通常具有电压调节模块和电容器排列(以及其他组件)。电容器排列很关键是因为它提供了电压调节模块(VRM)和处理器之间的退耦。传统的电容器排列方法包括使用多个具有极低温度稳定性、宽频率范围和长寿命的高性能大型(bulk-type)电容的。较低的ESR降低不期望的寄生阻抗和劣化电容的热效应，而这正是计算工业急需的。然而具有这些性能的电容器与其他电容器相比成本较高。因此期望在电压调节电路中提供一种传统性能电容器的替换物。
上述设计的替换方法可以使用陶瓷和传统电解电容的结合，从而能够大大降低电容器排列成本。然而对降低成本的平衡就降低了传统方法下的性能。
这样，传统的电容器排列就节省了相当的成本，但是遗留了某些困难。例如，通常的卷绕铝电解电容无法达到现今高速处理器对ESR和ESL的精确要求。图1-3示出了具有外壳12、放置在外壳12内的绕组14以及双导线结构16的常规卷绕电容器10。双导线结构16耦合至绕组14并为连接从外壳12中延伸至外部印刷线路板(PWB，未示出)。可以看见双导线结构16具有阴极端装置18和阳极端装置20。每个端装置18和20都包括终端22(22a，22b)、导线24(24a，24b)以及将终端22耦合至导线24的焊点26(26a，26b)。
已经确定双导线结构16的设计在考虑ESR和ESL的情况下非常具有挑战性。例如，已经发现将导线结构限制在两个终端装置会导致此种电容器相对较高的ESR。终端装置18和20之间的距离对ESR和ESL有显著影响。
还需要注意，焊点20对回路ESL有贡献并且相对较长的两片终端/导线设计增加回路的ESL和ESR。因此，希望提供能够降低ESR而不牺牲ESL的导线结构。
还应认识到传统电容器10导致的某些制造和安装困难。例如，导线24处出现的典型焊接连接需要波焊，而这在双侧软熔PWB中使用电容器10时被禁止的。此外，传统的外壳12相对较高，这限制了电容器10用于大量间隙的空间。较高的主体和较长的导线都会导致更高的ESR/ESL。对高度的重新设计会降低ESR/ESL。
本发明是以参考附图的形式阐明的，其中所述附图包括图1是为理解本发明示出的传统卷绕电容器的透视图；图2是传统箔片卷绕前的第一表面透视图；图3是传统电容器的顶视图；图4是根据本发明一个实施例的包括印刷线路板和电容器的电子装置的透视图；图5是图4所示装置的侧视图；图6是根据本发明一个实施例的电容器实例的底视图；图7是根据本发明一个实施例的卷绕前箔片和导线结构实例的透视图；图8是根据本发明一个实施例的一种制造电容器的方法实例的流程图；以及图9是根据本发明一个实施例提供外壳的过程实例的流程图。
具体实施例方式
根据本发明原理的电容器以及电容器制造方法具有改善的性能。电容器包括外壳和放置在外壳中的盘绕箔。球形-和-导线结构耦合至箔并从外壳中延伸出。用于导线结构的球形-和-导线技术可以确实改善ESR、ESL、制造能力和安装等方面。
在本发明的另一个方面，电容器的球形-和-导线结构包括具有耦合至箔第一表面的第一末端的阴极端。阳极端具有耦合至箔第二表面的第一末端。球形-和-导线结构还包括使用在球栅阵列技术中耦合至所述两个端的第二末端的两个导电焊球，其中所述焊球能够将导线结构电气连接至印刷线路板(PWB)。
在本发明的另一个方面，提供了一种用于制造电容器的方法。提供了一种外壳，并将球形-和-导线结构耦合至箔。本方法还可用于将箔放入外壳使得球形-和-导线结构可从外壳中延伸出来。
应该理解先前的大致描述和随后的详细描述都仅用于解释本发明，并且旨在为本发明声明的性能和特征的理解提供概述和框架。包括的附图提供对本发明进一步的理解，并结合作为本说明书的一部分。附图示出了本发明的各种特性和实施例，并连同说明书一起解释了本发明的原理和操作。
图4示出的卷绕电容器30具有显著改善的ESL以及改良的可制造性和放置灵活性。虽然将主要参考主板电压调节电路描述电容器30，但应该认识到本发明不限于此。实际上，可以在关系到ESR、ESL、可制造性或放置的任何应用中因使用电容器30而获益。但主板电压调节电路具有电容器30唯一适用的若干方面。
通常可见，电容器30具有外壳32以及放置在外壳32内的盘绕的箔34。球形-和-导线结构36耦合至箔34并从外壳32中延伸出。球形-和-导线结构36包括一个细长的平坦阴极端38，该阴极端具有耦合至箔34第一表面的第一末端。球形-和-导线结构36包括一个细长的平坦阳极端40，该阳极端具有耦合至箔34第二表面的第一末端。在另一个实施例中，球形-和-导线结构36可以具有总共三、四或五个终端。球形-和-导线结构36可以具有相等数目的阴极和阳极端，或者其中一种比另一种多一个。
如下将详述，箔34可以是商业可提供并广泛用于本行业的铝箔类型。由O′Phelan等人提交的美国专利No.6,110,233描述一种这样的箔，但是也可使用其他技术而不背离本发明的特征和范围。进一步观察还可发现，球形-和-导线结构36包括耦合至终端38和40的第二末端的两个焊球42，其中焊球42最好能够如图5所示将导线结构电气连接至印刷线路板28。
现在转到图7，可见箔34由第一表面33、第二表面(未示出)和“夹在”两个箔表面的介电层35组成。箔34的表面可以是用沉淀、生长或其他方法附着在介电层35上的导电层。虽然示出的终端38和40是附在相对于介电层34朝外的导电层侧，但是也可以使用朝内的侧面。此外，应该注意到终端38和40可以耦合至箔34的任一侧，并且可以使用熔接、焊接、压贴、导电性胶粘剂或其他合适的技术完成耦合。
继续参照图1至图7，应该认识到排除传统焊接还降低了回路的ESL，并且更短的终端38和40降低了回路的ESL和ESR。
此外，通过使用焊球42能够降低电容器的物理高度，这就能够使组件适于高度受限的位置。此外，焊球42使导线结构36表面安装连接至PWB 28。最好如图5和图6所示，外壳32包括从外壳32中伸出的多个定向插脚46(46a-46c)，其中定向插脚46方便了电容器30对PWB 28的装配。更具体地，定向插脚46防止板装配期间电阻器30的错误定向，并在焊接板的情况下提供改善的稳定性。在这点上，已经确定能够反向插入传统卷绕电容器而引发严重故障并可要求压紧特征以防止波焊板时的摇动。
现在转到图8，应该认识到本发明还提供制造电容器的方法50。通常在处理框52处提供外壳并在框54处将球形-和-导线结构耦合至箔。随后在框56处将(盘绕之后的)箔放置在外壳内使得导线结构从外壳中延伸出来。在框60处将阴极端的第一末端耦合至箔的第一表面。框62提供用于将阳极端的第一末端耦合至箔第二表面。在框63处提供带有腐蚀表面和氧化层的薄膜以实现恰当的介电层。应该认识到可以通过标准的腐蚀、氧化和对准工艺来实现所得的箔。还可见在框64处将多个焊球耦合至各终端的第二末端，其中焊球能够将导线结构电气连接至PWB。
应该认识到，可以改变处理框的顺序而不背离本发明的特性和范围。例如，可以在终端耦合至箔之前就耦合焊球和终端。还应该认识到，焊球能够将导线结构表面安装连接至PWB。
现在转到图9，示出了一种提供电容器外壳的方法。更具体地，在步骤66提供一包壳，能够大幅降低电容器的整体高度。框68提供从外壳中延伸出的多个定向插脚，其中定向插脚便于电容器在PWB上的装配。定向插脚可以是任何形状和任何数目，并可由任何可接受的技术耦合至包壳。例如在示出的实施例(图6)中，三个定向插脚46a、46b和46c是矩形并焊接至外壳32的外部表面。图5示出了PWB 28中提供的相应孔径以方便焊球42与PWB 28上表面上对应的焊盘组对其。
本领域普通技术人员从以上描述中应该认识到能够以各种形式实现本发明的广泛教示。因此，虽然结合了特定实例描述本发明，但是本发明的真实范围不限于此，因为其他的修改在本领域普通技术人员学习了附图、说明书和所附权利要求之后将变得显而易见。
虽然描述并在附图中示出了某些典型实施例，但应该理解这些实施例仅是示意性的并且不限制本发明，本发明不限于示出和描述的特定结构和排列，因为本领域普通技术人员能够轻易对其做出修改。
权利要求
1.一种电容器，包括外壳；放置在所述外壳内的盘绕箔；以及耦合至所述箔并从所述外壳中伸出的球形-和-导线结构，所述球形-和-导线结构具有总计少于5个的球。
2.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述球形-和-导线结构包括单个阴极端，它具有耦合至所述箔第一表面的第一末端；单个阳极端，它具有耦合至所述箔第二表面的第一末端，所述箔具有放置在所述表面之间的介电层；以及分别耦合至所述两终端第二末端的共计两个的焊球，所述焊球能够将球形-和-导线结构电气连接至印刷线路板。
3.如权利要求2所述的电容器，其特征在于，所述焊球能够将所述导线结构表面安装连接至PWB。
4.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，还包括从所述外壳中伸出的多个定向插脚，所述定向插脚有助于将电容器装配至印刷线路板。
5.一种电容器的球形-和-导线结构，所述导线结构包括单个阴极端，它具有耦合至所述箔第一表面的第一末端；单个阳极端，它具有耦合至所述箔第二表面的第一末端，所述箔具有放置在所述表面之间的介电层；以及分别耦合至所述两终端第二末端的共计两个的焊球，所述焊球能够将导线结构电气连接至印刷线路板。
6.如权利要求5所述的球形-和-导线结构，其特征在于，所述焊球能够将所述导线结构表面安装连接至印刷线路板。
7.如权利要求5所述的球形-和-导线结构，其特征在于，还包括从所述外壳中伸出的多个定向插脚，所述定向插脚有助于将电容器装配至印刷线路板。
8.一种电子装置，包括电容器，包括包壳从所述包壳中延伸出的多个定向插脚，所述定向插脚有助于将电容器装配至印刷线路板；箔，它具有第一表面、第二表面和在两表面之间放置的介电层，所述箔被盘绕和放置在所述包壳中；单个阴极端，它具有耦合至所述箔的第一表面的第一末端；单个阳极端，它具有耦合至所述箔的第二表面的第一末端；以及分别耦合至所述两终端第二末端的共计两个的焊球，所述焊球能够将终端电气连接至印刷线路板。
9.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述终端是细长和平坦的，并且所述焊球附在所述平坦终端的末端。
10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，还包括PWB，所述焊球位于并附在所述PWB上。
11.一种制造电容器的方法，包括将不超过5个终端附在箔上；为每个终端附上焊球；以及盘绕所述箔。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括把对准插脚附至外壳；以及将所述箔插入所述外壳。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述终端包括单个阴极端和单个阳极端。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括在PWB上安装所述焊球。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述箔包括两个导电表面以及在所述导电表面之间的介电层。
全文摘要
一种卷绕电容器具有能够增强对等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)控制的导线结构。该电容器包括外壳以及放置在所述外壳内的盘绕箔。球形－和－导线结构耦合至所述箔并从所述外壳中伸出。
文档编号H01G9/00GK1890765SQ200480036152
公开日2007年1月3日 申请日期2004年11月24日 优先权日2003年12月15日
发明者A·思特斯卡尔, T·刘, S·斯奇维雷, P·储, M·格林伍德 申请人:英特尔公司