低噪电容器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及低噪电容器及相应方法。更特别地，本发明涉及在诸如印刷电路板 (PCB)的衬底上的电容器器件的构造和表面安装从而提供具有相对低噪声特性（即机电降 噪）的机械和电连接。
【背景技术】
[0002] 印刷电路板和其它衬底上的电子元件的高密度安装在电子工业中是常见的。具有 多层的小型陶瓷表面安装型电容器有时被用于诸如移动电话、网络路由器、计算机等的电 子设备。这些设备的制造技术必须精确从而大大降低这些设备的尺寸并且同时仍然提供可 期望的电子工作特性。
[0003] 最近开始期望于提供板级可安装形式的其他类型的元件和各种支路电 路。数个美国专利专注于电子元件制造及安装技术的各个方面。例如，共有美国专利 No. 5889445 (Ritter等，名称为"多层陶瓷RC器件"）公开了RC器件，其包括交错以形成 堆栈的多个第一和第二陶瓷层。每一陶瓷层包括相反极性的合适电极结构，用以形成多个 双平行板电容器的等效物。多层陶瓷电容器（MLCC)的已知实施例也在例如共有美国专利 No. 7352563 (Pelcak等，名称为"电容器组件"）的图2和3中示出。
[0004] 现代技术应用的多样性带来了对在此使用的高效电子元件和集成电路的需求。电 容器是用于可包括无线通讯、高速处理、网络、电路开关和许多其它应用的这种现代应用的 滤波、去耦、旁路和其它方面的基础元件。集成电路在速度和封装密度上的惊人增长引起去 耦电容器技术的改进。
[0005] 当高电容的去耦电容器承受许多现有应用的高频率时，工作特性变得更加重要。 由于电容器是这类多种多样的应用的基础，它们的精度和效率是必要的。电容器设计的许 多特定方面进而已经成为改进电容器工作特性的焦点。
[0006] 可在现有市场上获得多种多样的常规电容器，并且其每个提供适合于特定应用 的、工作特性的唯一组合。例如，多层陶瓷电容器（MLCC)典型地对于频率滤波应用十分有 效。十分普遍的是，这些和其它特定的电容器类型将被用在单片集成电路环境中。在这种 情况下，不同电容器例如可以作为分立元件并联连接在印刷电路板（PCB)上。对于每个电 容器，这种方法可能需要相对大量的电路空间和单独的安装垫片。
[0007] 有一段时间，各种电子元件的设计受到小型化和易于将元件并入新的或已存在的 应用中的一般工业趋势的驱动。在这种考虑下，存在对于具有特定工作特性的更小的电子 元件的需求。例如，某些应用需要使用展现包括电容性、电感性和/或电阻特性或其组合的 各种特性的无源器件，但是严格地限制这些器件在电路板上的可占用空间（被称为"基板 面"）大小。重要的是这些器件或组合可配置用于最大限度地解除对这些电路板的物理和 电贴附并且同时尽可能占用最小量的"基板面"。其结果是继续致力于元件的小型化、高效 定位和其它方式，以节省空间并且在PCB环境下最大化电路板的基板面。
[0008] 还可期望于改进其它的电容器工作特性，例如ESR(等效串联电阻），其是电容器 的固有电阻值。
[0009] 可能影响电路应用的另一个电容器特性是压电噪声或机电噪声或声学噪声，其在 许多安装式MLCC应用中是普遍的。例如，在电容器陶瓷遭受变化电压时，其可导致电容器 中的机械振动，生成低平压电噪声。陶瓷材料的固有性质将机械振动转换成普通的低平电 噪声。大量的压电噪声可以影响信号质量，尤其是在高频率应用中。同样地，经常期望于降 低电路应用中的压电噪声水平。
[0010] 由于所有介电材料中固有的电致伸缩行为，电容器响应于施加的电压（电场）而 变形，由下面已知等式表示：
[0011] 应变=Mi j*电场2。
[0012] 通常，高介电常数材料具有高电致伸缩系数。额定CV(电容乘以电压）部分地涉 及电容器的体积效率。通常，电容量越高，电容器的体积越大。给定某个电容值，额定电压 越高，电容器的体积越大。进而，当电容器具有"高额定CV"时，意味着其是体积上有效率 的，并且提供比其它电容器类型小的物理尺寸。高CV电容器已发展成具有非常薄的内层， 即使在普通操作电压下也能提供非常高的电场强度。
[0013] 机械应变（振动）可以通过焊接终端从电容器传输到PCB衬底。电容器充当驱动 器，类似于鼓槌，而同时PCB相当于回生探测仪，例如鼓面。因此，主要的可听噪声由来自 PCB而不是电容器本身的振动产生。
[0014] 逆效应，S卩，PCB上的振动通过终端耦合到电容器，还可导致电容器上的AC波动电 压。这个效应称为"颤噪效应"，并且在特定情况下可能是个问题。
[0015] 先前已提出了各种方案试图降低与安装式MLCC器件关联的机电噪声，包括诸如 最小化（用于将器件安装到PCB上的）焊料数量、旋转MLCC内层的方向使其平行于PCB、使 用较低K介电材料、增加托脚（引线）、预先在衬底上安装电容器、增加夹紧力（用于提供更 大的不活动边际）以及简单地用诸如钽电容器的不同类型的器件替换MLCC器件。这些方 案固有地包含各种缺陷，例如，在某些情形下，增加了MLCC器件设计或安装技术的成本或 复杂性。
[0016] 其他的专利引用包括：美国专利No. 5629578(Winzer等，名称为"集成复合声换 能器阵列"），涉及关联噪声消除部件的多层结构；以及美国专利No. 8665059 (Korony等， 名称为"高频电阻器"），涉及具有柔性终端材料的电阻器。还可以参见Korony的名称 为"薄膜表面安装元件"的美国专利No. 2011/0090665和Hattori的名称为"电子元件" 的公开号为2014/0016242的美国申请、名称为"陶瓷电子元件和电子器件"的公开号为 2013/029922442的美国申请和名称为"电子元件"的公开号为2013/0284507的美国申请。
[0017] 本发明的主题广泛涉及适合于表面安装在较大电路板上的小型电子元件。更特别 地，主题可涉及用于在各种应用中使用的表面安装电容器器件。根据工业实践，表面安装元 件的尺寸通常表达为数字"XXYY"，XX和YY分别是长度和宽度，以百英寸为单位。
[0018] 虽然电容器器件和关联组件以及安装方法的各种实施方式因此已经得到发展，但 还没有出现广泛围绕以下根据主题技术呈现的全部期望特性的设计。
【发明内容】
[0019] 本发明的主题意识到并解决了数个前述问题以及涉及电容器器件的其它关注方 面。因而，一般地说，本发明的某些实施例的目标是提供某些电容器元件和与表面可安装器 件的实施相关的元件组件的改进设计。其它目标，一般地说，涉及提供低噪声电容器及相关 方法。
[0020] 本发明的其它目标涉及电容器器件的构造以及将其安装到诸如印刷电路板（PCB) 的衬底上的表面，从而提供具有改进的、相对低的噪声特性（即机电降噪）的机械和电连 接。
[0021] 本发明的主题的其它示例性实施例的方面提供某些表面安装器件与其上可安装 器件的印刷电路板上的电路或迹线的改进的电子和机械连接，用于改进噪声工作特性。
[0022] 本发明的主题的又一些其它实施例的又一些方面是提供与表面安装型器件相关 联的制造和/或安装方法的改进。
[0023] 更进一步地，应当理解本发明同样地适用于在此公开和/讨论得到的器件和结 构，以及相应的相关方法。
[0024] 本发明的主题的又一些其它实施例的又一些方面提供用于降噪方面的顺应性 (compliant)终端部件。本发明的其它实施例涉及表面安装电容器的终端的有利的重新布 置。本发明的又一些附加的实施例涉及电容器的密封，诸如在环氧情况下。本发明的又一 些实施例可涉及电容器在所谓的转换器元件或组件上的预安装。
[0025] 进一步的一般目标是提供与在表面安装电容器中相对改进的降噪相结合的相对 低的制造成本。
[0026] 又进一步地，应当意识到本发明的主题的某些方面可应用于单独的有源元件或其 与无源元件的组合。例如，有源组合包括但不限于放大器、振荡器以及可从本发明的技术受 益的其它功能模块组件。
[0027]目标还在于提供产生低噪声的、有利地用于例如手持式电子设备的声频电路、自 动电子设备、计算机磁盘驱动器及特种工业、航空宇宙和医学应用中的表面安装电容器器 件的改进的器件和/或关联方法。
[0028] 本发明的一个示例性实施例涉及表面可安装的低噪声多层陶瓷电容