专利名称：表面安装的多层电容器的制作方法
发明的背景本发明一般涉及多层电容器技术领域。特别是，本发明涉及一种适用作表面安装去耦电容器的改进多层陶瓷电容器(MLC)。
各种电子设备将经常采用接在半导体芯片和与它们有关电源之间的去耦电容器。这些电容器在半导体芯片中开关引起的过渡期间起能量存储器的作用，尽管一般设置靠近芯片，但去耦电容器经常隔开电容器件。由于各种原因，表面安装的兼容MLCS已广泛用于这种目的。
MLCS一般构成为具有多个层叠陶瓷-电极层。制造期间，给层叠的陶瓷-电极层加压，并烧结，从而得到基本为一体的电容器主体。电容器主体通常为矩形，相反极性的电端子沿各边或相对端设置。
发明概述本发明认识到了现有技术结构和方法的种种缺点。因此，本发明的目的是提供一种改进的电容器件。
本发明的更具体目的是提供一种改进的多层陶瓷电容器。
本发明的一个特别目的是提供一种用于电子设备的改进的表面安装兼容去耦电容器。
本发明再一目的是提供一种新颖电容器阵列结构。
利用适合用作表面安装去耦电容器的多层电容器件，可以实现其中的某些目的。该电容器件包括电容器主体，电容器主体包括多个彼此相对和间隔交叠的第一和第二极板。电容器主体的高宽比低，其高宽比可以小于约0.5∶1。位于每组相对极板间的介质材料具有预定的介电常数。
第一和第二极板都包括主电极部分和多个从它们延伸出的间隔引线结构。第一极板的各引线结构与第二极板的各引线结构交叉相邻。
各第一极板的对应引线结构电连接在一起。同样，各第二极板的对应引线结构也电连接在一起。于是这种结构限定了多个第一极性电端子和多个第二极性电端子。这些电端子可以由厚膜端子材料形成。
主电极部分的每个横边可有相同数量的从其上延伸出的引线结构，在一个例示结构中，每个横边总共具有两个从其上延伸出的引线结构。在这些实施例中，从一个横边延伸出的各引线结构可相对于从相对横边延伸出的各引线结构偏离一个端子位置。此外，可以从第一极板的主电极部分的端部延伸出第一单引线结构，可以从第二极板的主电极部分延伸出第二单引线结构。
本发明的其它目的可通过一种电路装置实现，该电路装置包括一般为平面的电路板，其上具有限定于其上的多个电流路径。该装置还包括具有安装于该电路板上的电容器主体表面的电容器件。电容器主体的电端子分别与预定的电流路径电联系。
电容器主体至少包括相对且间隔设置的一个第一极板和一个第二极板，这些极板位于基本平行于电路板平面的平面内。第一极板具有一般为矩形的第一主电极部分，该部分具有多个从其上延伸出的第一引线结构。类似地，第二极板具有一般为矩形的第二主电极部分，该部分具有多个从其上延伸出的第二引线结构。各第一引线结构与各第二引线结构交叉相邻。陶瓷材料设于每组相对的第一和第二极板间，提供预定的介电常数。
电端子可以设于电容器主体的至少一个横边上。例如，电端子可以设于电容器主体的两横边上。较好是电端子利用共晶焊料与电流路径电连接。
第一主电极部分的每个横边可具有等量的第一引线结构。同时，第二主电极部分的每个横边也可以具有等量的第二引线结构。设于各第一和第二主电极部分的相对横边上的第一和第二引线结构，可以彼此偏离一个端子位置。
在现有优选实施例中，电容器主体的高宽比不大于约1∶1。例如电容器主体的高宽比不大于约0.5∶1。
本发明再一目的可通过一种多层陶瓷电容器实现。该多层陶瓷电容器包括具有低高宽比的电容器主体，例如高宽比不大于0.5∶1。电容器主体构成为具有多个层叠、被压和烧结的陶瓷-电极层的一体结构特性。多个第一极性电端子和多个第二极性电端子设置于电容器主体的外表面上。各端子由厚膜端子材料形成。
每个陶瓷-电极层包括具有主电极部分的极板，主电极部分带有从其上延伸出的多个引线结构。各极板交叠，以便第一交替极板的各引线结构与第一极性的端子电连接，第二交替极板的各引线结构与第二极性的端子电连接。电容器构成并设置为电感小于约100皮亨。
在现有某些优选实施例中，第一交替极板的各引线结构设置成与第二交替极板的各引线结构交叉相邻。在这些实施例中，电容器主体可以具有一般为矩形的结构，该结构限定了较大尺寸的横边和较小尺寸的端边。各横边都可具有等量的第一极性的端子和第二极性的端子。例如，每个横边具有两个第一极性的端子和两个第二极性的端子。
通过具有多个表面安装兼容封装电容器件的电容器阵列，可以实现本发明的再一目的。该阵列包括具有多个层叠、被压和烧结陶瓷-电极层的一体结构特性的电容器主体。陶瓷-电极层包括多个第一陶瓷-电极层和多个第二陶瓷-电极层。电容器主体还包括设于其外表面上的多个第一极性电端子和多个第二极性电端子。
每个第一陶瓷-电极层都包括具有第一主电极部分的极板，主电极部分带有多个从其上延伸出的第一引线结构。每个第二陶瓷电极层都包括与第一极板相对且间隔设置的多个共平面第二极板。每个第二极板都具有第二主电极部分，第二主电极部分至少有一个从其上延伸出的第二引线结构。
各第一引线结构设置成与各第二引线结构交叉相邻。每个引线结构延伸到各电端子，从而电容器阵列具有个数等于第二极板的电容器件。
利用以下较具体讨论的公开构件的组合和局部组合，可以实现本发明的其它目的、特点和方案，附图简要说明对于所属领域的技术人员来说，包括本发明最佳模式的充分且可能的公开内容，都更具体地记载于以下结合附图进行介绍的说明书中，各附图中
图1是位于印刷电路板上的现有技术MLC器件的透视图；图2是沿线2-2取的图1所示现有技术MLC器件的剖面图；图3是用于图1的现有技术MLC器件的多个极板的放大透视图；图4是位于印刷电路板上的按本发明构成的MLC器件的透视图；图5是沿线5-5取的图4所示MLC器件的剖面图；图6是用于图4所示MLC器件的多个极板的分解透视图；图7是图4所示MLC器件中叠于第二极板上的第一极板的平面图，展示了其引线结构；图8是类似于图4用于展示按本发明构成的MLC器件的第一替换实施例的的视图；图9A和9B展示了可以在图8的MLC器件生产中层叠的各层；图10A和10B展示了可以在按本发明构成的MLC电容器阵列生产中层叠的各层；图11A和11B展示了可以在按本发明构成的MLC电容器阵列的替换实施例生产中层叠的各层；本说明书和附图中重复利用的参考标记，意在表示本发明相同或类似的结构或构件。
优选实施例的具体介绍所属领域的技术人员应理解，以下的讨论仅是例示性实施例，并非要限制本发明的较宽方案，较宽的方案可按例示结构实现。
为了在下文中给出本发明的教导，下面将更具体讨论有关表面安装去耦电容器的现有技术。图1展示了安装于印刷电路板12上的现有技术MLC器件10。器件10包括电容器主体14，其上具有设在其各端的相反极性的端子16和18。端子16和18一般利用所属领域公知的厚膜端子技术形成。
端子16和18电连接到限定于印刷电路板12表面上的各导电路径20和22。每个端子和与其相关的导电路径间的电连接通过各焊珠24和26实现。一般情况下，电路板12可由低温有机材料制造，焊料是由波峰焊或回流焊技术施加的低温共晶焊料。
相对其它类型的电容器来说，MLC的外部尺寸通常很小。根据工业中的实际情况，器件10的尺寸一般表示为数字“XXYY”，其中XX和YY表示几百分之一英寸的宽度或长度。端子将加于其上的边长即宽度或长度是XX，YY表示另一尺寸。实际情况中电容器主体14的某些典型尺寸为0612、1012、0508、0306和1218。此外，电容器主体14一般具有小高宽比，高宽比定义为高度与较长的宽度或长度之比。一般高宽比小于1∶1，通常小于0.5∶1。
现参见图2，下面介绍电容器主体14的内部结构。从图中可以看出，电容器主体1 4包括与多个第二极板30相对且间隔交叠的多个第一极板28。这些极板通过陶瓷材料构成的各层(例如层32)隔开，以提供预定的介电常数。电容器主体14一般通过以下步骤形成，利用常规切片技术形成的陶瓷-电极层进行层叠，然后加压并在炉中烧结。
如图所示，所有极板28都与端子16电连接。类似地，极板30与端子18电连接。结果，器件10用作平行设置的多层双极板电容器。
图3中清楚地显示出了极板28和30的特定结构。极板30每个都包括主电极部分34和翼片部分36。翼片部分36用作引线结构，提供与端子18要求的电连接。除翼片部分从主电极部件的相对端延伸出外，类似地构成极板28，以提供与端子16的电连接。
下面结合其余附图介绍本发明的各种器件。在许多情况下，这些器件可用于代替上述现有技术器件。所以常要求外部尺寸、高宽比等保持与现有技术一样。
图4展示了安装于印刷电路板40上的MLC器件38。器件38包括电容器主体42，电容器主体42具有多个第一极性的端子44和多个第二极性的端子46。这种情况下，电极主体42的每个横边包括一对第一极性端子44和一对第二极性端子46。端子44和46一般利用厚膜涂敷技术形成。
可以看出，设于电容器主体42的每个横边上的相反极性端子相互交叉，从而第一极性端子44总是与至少一个第二极性端子46相邻(反之亦然)。此外，设于电容器主体42相对横边上的相同极性的端子偏离一个端子位置。于是，电容器主体42一个横边上的第一极性端子44，将与设于相对横边上的第二极性端子46交叉。
这种情况下，导电路径48可限定于印刷电路板40的上表面上，以便端子44彼此电连接。端子46通过设于印刷电路板40底面上的类似导电路径彼此电连接。通路50通过印刷电路板40向上延伸到，用来与各端子46提供最终连接的各线条52。
可以为端子44提供各焊珠54，同样可以为每个端子46提供焊珠56。部分由于印刷电路板40常由低温有机材料制造，所以焊珠54和56较好由通过波峰或回流焊技术施加的低温共晶焊料形成。
现参见图5，电容器主体42含有与多个第二极板60相对且间隔交叉的多个第一极板58。极板58与每个端子44电连接，而极板60与端子46电连接。与现有技术器件10类似，各极板较好是由陶瓷材料构成的各层例如层62隔开。也与器件10类似，电容器主体42可以由层叠的陶瓷-电极层构成，将层叠的陶瓷-电极层加压和在炉中烧结，可以得到基本一体的结构。
下面结合图6和7介绍极板58和60的结构。可以看出，极板60每个都包括具有多个从其上延伸出的引线结构66的主电极部分64。每个极板58也具有与主电极部分64对齐的主电极部分68。多个引线结构70从每个主电极部分68伸出。
应认识到，引线结构66与端子46连接，而引线结构70与端子44连接。因此，各引线结构66按与端子44和46类似的方式与各引线结构70交叉。交叉的引线结构在相关的主电极部分上提供多个相邻的电流注入点。如图7的箭头A和B所示，在相反方向行进的电流将消除在其它情况下会产生的互感。
关于这种装置的特殊优点，与类似尺寸的器件10相比，器件38一般具有很低的电感。例如，本发明的许多实施例的电感都低于100皮亨。每个极板相对横边上引线结构的偏离，也减小了互感水平。
尽管附加的引线结构可以进一步减小互感，但从生产和成本方面考虑，器件38的每个极板包括四个引线结构。然而，要求相邻引线结构保持很近距离，以便于场相消。例如，相邻引线结构的间隔一般不大于0.03英寸。
图8展示了与器件38结构类似的MLC器件72。例如，MLC器件72包括具有多个第一极性端子76的电容器主体74。与器件38类似，器件72包括多个与端子76交叉的第二极性端子78。
然而，另外，电容器主体74包括相反极性的第一端部端子80和第二端部端子82。尽管可以采用电路板40使端子80与整个电路连接，但所示结构中没有这样。所以端子80和82在使用期间仍未与电路板40的电流路径连接。然而，甚至这种情况下，端子80和82也有利于在制造期间，利用测试图1-3所示的现有技术器件的测试设备对器件72进行测试。
图9A-9B展示了可以在MLC器件72的制造中以交叠的方式层叠的各陶瓷-电极层82和84。层82包括其上具有第一极板88的陶瓷基片86。极板88限定主电极部分90和多个从其横边延伸出的翼片部分92。类似地，层84包括陶瓷基片94和第二极板96。极板96限定主电极部分98，多个翼片部分100从其上伸出。
应理解，到目前为止所介绍的陶瓷-电极层82和84的结构，与可以生产MLC器件38的陶瓷-电极层是类似的。然而，这种情况下，主电极部分90和98还在各自的相对端部进一步限定翼片102和104。整个电容器主体中的每个翼片102延伸到端子80，而每个翼片104延伸到端子82。
器件38和72例示了可按本发明构成的分立电容器元件。然而，正如下面将介绍的，本发明的方案还对电容器阵列，即包含在一体封装中的多个电容器件，的生产有益。包含电容器阵列的主体可以具有与先前讨论的实施例类似的构成。所属领域的技术人员还可以理解，这种阵列将以类似的方式安装到印刷电路板上。
图10A和10B展示了可以按叠层形式交叠、以生产具有与器件38不同外观的电容器阵列的各陶瓷-电极层106和108。层106包括其上具有单极板112的陶瓷基片110。板112限定主电极部分114，多个翼片部分116从其上延伸出。
另一方面，层108包括设于陶瓷基片120上的多个极板118a-d。每个板118a-d包括各主电极部分122a-d，单个翼片部分124a-d从其上延伸出。应理解，每个板118a-d加工成与相对板114结合，从而得到分立电容器。于是，整个器件具有个数等于这样的极板118个数的电容器。
图11A-11B展示了可用于具有稍微改变的“线条”(“footprint”)的替换阵列结构的陶瓷-电极层126和128。具体说，该实施例的阵列的电容器主体的每个横边上总共有三个端子。该实施例可应用于需要相对小封装尺寸，例如0805或更小，的应用中。
这种情况下，层126包括其上具有极板132的陶瓷基片130。板132限定主电极部分134，一对翼片部分136从其上延伸出。可以看出，各翼片部分136直接设置成跨过主电极部分134彼此相对。另一方面，层128包括设于陶瓷基片140上的多个极板138a-d。极板138a-d限定各主电极142a-d，一个翼片部分144a-d从其上延伸出。
可以看出，本发明提供了实现上述各目标的改进电容器件。尽管以上展示和介绍了本发明的优选实施例，但在不背离具体记载于所附权利要求书的本发明的精神和范围的情况下，所属领域的技术人员可以对此进行改进和变化。此外，应理解，不同实施例方案可整体或部分互换。另外，所属领域的技术人员将理解到，上述介绍只是例示性的，而非对本发明的限制。所以所附权利要求书对本发明进行了进一步限定。
权利要求
1.一种适于用作表面安装去耦电容器的多层电容器件，所说多层电容器件包括小高宽比的电容器主体，所说主体包括彼此相对且间隔交叠的多个第一和第二极板；介质材料，设于所说第一和第二极板的每个相对组之间，以提供预定的介电常数；所说第一和第二极板每个都包括主电极部分和从其上延伸出的多个间隔的引线结构，所说第一极板的各引线结构设置成与所说第二极板的各引线结构交叉相邻；及各第一极板的对应引线结构电连接在一起，且各第二极板的对应引线结构电连接在一起，从而分别限定多个第一极性电端子和多个第二极性电端子。
2.根据权利要求1的多层电容器件，其中所说小高宽比电容器主体的高宽比不大于0.5∶1。
3.根据权利要求1的多层电容器件，其中所说多个电端子由厚膜端子材料形成。
4.根据权利要求1的多层电容器件，其中所说主电极部分的各横边每个都具有从其上延伸出的等数量的所说引线结构。
5.根据权利要求4的多层电容器件，其中每个第一极板的所说主电极部分具有从其一端边延伸出的第一单引线结构，每个第二极板的所说主电极部分具有从其上延伸出的第二单引线结构。
6.根据权利要求4的多层电容器件，其中每个所说横边总共具有从其上延伸出的两个所说引线结构。
7.根据权利要求4的多层电容器件，其中从一个所说横边延伸出的各所说引线结构，相对于从所说相对横边延伸出的所说各引线结构偏离一个端子位置。
8.根据权利要求1的多层电容器件，其中设于所说第一和第二极板的每个相对组间的所说介质材料是预定陶瓷介质材料。
9.根据权利要求8的多层电容器件，其中所说电容器主体具有多个层叠、被压和烧结的陶瓷-电极层的一体结构特性。
10.一种电路装置，包括一般为平面的电路板，其上限定有多个电流路径；及电容器件，具有表面安装于所说电路板上的电容器主体，和与预定的所说电流路径电联系的电端子，所说电容器主体包括(a)至少一个第一极板，具有一般为矩形的第一主电极部分，多个第一引线结构从其上延伸出；(b)与所说第一极板相对且间隔的至少一个第二极板，所说第二极板具有一般为矩形的第二主电极部分，多个第二引线结构从其上延伸出；(c)所说各极板设于基本与所说电路板的平面平行的平面内；(d)所说各第一引线结构设置成与所说第二引线结构交叉相邻，并延伸到所说各电端子；及(e)设于所说第一和第二极板的相对组间以提供预定介电常数的陶瓷材料。
11.根据权利要求10的电路装置，其中所说电端子设于所说电容器主体的至少一个横边上。
12.根据权利要求11的电路装置，其中所说电端子设于所说电容器主体的两横边上。
13.根据权利要求11的电路装置，其中所说电容器主体还包括在其每个端部且不与所说电路板的所说电流路径电连接的第一和第二测试端子，所说第一测试端子电连接所说第一极板，所说第二测试端子电连接所说第二极板。
14.根据权利要求10的电路装置，其中所说电容器主体的高宽比不大于约1∶1。
15.根据权利要求14的电路装置，其中所说电容器主体的高宽比不大于约0.5∶1。
16.根据权利要求10的电路装置，其中所说电端子利用共晶焊料电连接预定的所说电流路径。
17.根据权利要求10的电路装置，其中所说第一主电极部分的每个横边具有等数量的所说第一引线结构，所说第二主电极部分的每个横边具有等数量的所说第二引线结构。
18.根据权利要求17的电路装置，其中从所说第一主电极部分的第一横边延伸出的所说第一引线结构，相对于从所说第一主电极部分的第二横边延伸出的所说第一引线结构偏离一个端子位置；及从所说第二主电极部分的第一横边延伸出的所说第二引线结构，相对于从所说第二主电极部分的第二横边延伸出的所说第二引线结构偏离一个端子位置。
19.根据权利要求18的电路装置，其中所说第一和第二主电极部分的每个横边总共具有从其延伸出的两个引线结构。
20.根据权利要求10的电路装置，其中包括分别与多个所说第二极板交叠的多个所说第一极板。
21.一种多层陶瓷电容器，包括小高宽比的电容器主体，所说主体具有多个层叠、被压且烧结的陶瓷-电极层的一体结构特性；所说电容器主体包括设于其外表面上的多个第一极性电端子和多个第二极性电端子，所说多个电端子由厚膜端子材料形成；每个陶瓷-电极层包括一个极板，所说极板具有主电极部分，带有从该部分延伸出的多个引线结构，所说极板彼此交叠，以便第一交替极板的各引线结构电连接各第一极性端子，第二交替极板的各引线结构电连接各第二极性端子；及其中所说电容器构成并设置为具有小于约100皮亨的电感。
22.根据权利要求21的多层陶瓷电容器，其中所说小高宽比的电容器主体的高宽比不大于0.5∶1。
23.根据权利要求21的多层陶瓷电容器，其中所说第一交替极板的所说各引线结构设置成与所说第二交替极板的所说各引线结构交叉相邻。
24.根据权利要求23的多层陶瓷电容器，其中所说电容器主体具有一般为矩形的结构，限定了较大尺寸的横边和较小尺寸的端边；及各所说横边每个都具有等数量的所说第一极性端子和所说第二极性端子。
25.根据权利要求23的多层陶瓷电容器，其中每个所说横边具有两个所说第一极性端子和两个所说第二极性端子。
26.根据权利要求25的多层陶瓷电容器，其中各第一极性端子和相邻第二极性端子间的中线间隔不大于约0.03英寸。
27.根据权利要求25的多层陶瓷电容器，其中所说电容器主体的第一横边上的各第一极性端子，相对于所说电容器主体第二横边上的第一极性端子偏离一个端子位置；及所说电容器主体的第一横边上的各第二极性端子，相对于所说电容器主体第二横边上的各第二极性端子偏离一个端子位置。
28.一种在表面安装兼容的封装中具有多个电容器件的电容器阵列，所说阵列包括电容器主体，所说主体具有多个层叠、被压且烧结的陶瓷-电极层的一体结构特性，所说陶瓷-电极层包括多个第一陶瓷-电极层和多个第二陶瓷-电极层；所说电容器主体包括设于其外表面上的多个第一极性电端子和多个第二极性电端子；所说第一陶瓷-电极层包括一个极板，所说极板具有第一主电极部分，带有从该部分延伸出的多个第一引线结构；所说第二陶瓷-电极层包括与所说第一极板相对且间隔设置的多个共平面的第二极板，所说第二极板每个都具有第二主电极部分，带有至少一个从该部分延伸出的第二引线结构；各所说第一引线结构设置成与各所说第二引线结构交叉相邻，并延伸到各所说电端子；其中所说电容器阵列具有个数等于所说第二极板数的多个电容器件。
29.根据权利要求28的电容器阵列，其中所说第二陶瓷-电极层每个都总共有四个第二主电极部件。
30.根据权利要求29的电容器阵列，其中所说第一主电极部分每个都至少有两个从其上延伸出的所说第一引线结构。
31.根据权利要求30的电容器阵列，其中所说第一主电极部分每个都至少有从其上延伸出的四个所说第一引线结构。
全文摘要
一种多层陶瓷电容器件(38)具有在其外表面上限定多个电端子的电容器主体(42)。各端子彼此交叉,以便各第一极性端子(44)和各第二极性端子(46)相邻(反之也如此)。电容器主体(42)包含有多个相对且间隔交叠的电容器板。第一极性的电容器板通过多个引线结构与各第一极性端子电连接。同样,多个引线结构电连接第二极性的电容器板与各第二极性端子。
文档编号H01G4/12GK1261457SQ98806558
公开日2000年7月26日 申请日期1998年5月14日 优先权日1997年6月27日
发明者戴维·A·杜普雷, 约翰·L·高尔韦格尼, 安德鲁·P·里特 申请人:阿维科斯公司