高电容单层电容器制造技术

本发明专利技术提供了了一种高电容单层陶瓷电容器，其具有：陶瓷介电体，包括电连接到应用于侧面和顶面或底面的金属化层的一个或多个内部电极；以及金属化焊盘，其通过堡体或通孔而与金属化侧面和顶面或底面电隔离，或者被位于电极之间的围绕陶瓷体的周界的且将顶面和底面分离的介电绝缘带分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单层电容器，更具体地，涉及高电容单层陶瓷电容器和制造该电容器的方法。
技术介绍
单层陶瓷电容器具有有益的形状系数，以组装到存在于印刷电路板上的电路或者在空间有限的芯片载体或其它封装件内的集成电路中。陶瓷电容器的尺寸可以与容纳集成电路的芯片载体或者印刷电路板内的限制匹配。典型地，用导电性环氧树脂将陶瓷电容器的底面焊接到或者连接到印刷电路板的表面，并且陶瓷电容器的顶面有用作另一电路连接端点的一个或多个导电焊盘。典型地，通过金属化烧结的陶瓷材料的薄片的两面来制造单层陶瓷电容器。然后，通过锯切或者砂轮切割技术将金属化的陶瓷屏蔽(shield)切割成一定尺寸。尽管这些电容器的形状系数是理想的，但是可达到的电容量限制了它们在某些应用中的有用性，尤其在设计考虑要求特别小或特别薄的电容器时。在这种情形下，电容器不具有足以在组装到电路期间经受在例行处理中不期望的破裂或碎裂的结构强度。结果，必须在为了更大的强度而使用较厚的陶瓷层与为了更大的电容而使用较薄的陶瓷层之间做出设计折衷。先前对在单层电容器中达到更高电容、同时保持结构强度的尝试包括使用平坦的、水平的电容器，其中，在其具有间隙的下侧进行金属化。该设计所带来的问题是其在大于几吉赫的频率处产生了不需要的共振。另一方法使用常备的介电芯片，其具有相对的金属化表面并且具有附接至各个表面的金属引线。该设计所带来的问题是引线是易碎的，并且在制造、运送、处理以及按轨迹焊接到适当位置期间需要特别小心。另外，常备的引线电容器产生了显著的信号共振，尤其对于大于几吉赫的频率而言。对制造电容更高的单层电容器的进一步尝试包括将多层材料层压在一起。这些多层包括陶瓷介电材料和陶瓷/金属复合材料片。该设计所带来的问题是制造工艺包括将片层压在一起，并且陶瓷/金属复合材料非常昂贵。另一陶瓷电容器设计将至少一个内部金属化平面或板和实现多个冗余电连接的许多通孔(via)包括在电容器内。非常难于制造这样的设计以提供通过许多通孔所连接的内部金属化平面或板。因此，存在对廉价且易于制造的高电容单层陶瓷电容器的需要。
技术实现思路
本专利技术提供了容易且廉价地制造的、具有高电容和高结构强度的单片式单层电容器。本专利技术的电容器提供了在相对的顶面和底面上进行电连接。该电容器提供了比现有设计更高的电容值、同时仍保持形状系数和高结构强度。陶瓷电容器包括应用于陶瓷体的一个至五个表面的连续金属化物，该金属化物与一个或多个内部电极接触。一个或多个另外的金属化焊盘应用于电容器的顶面。至外部电路的电连接是通过附接至电容器的顶面和底面而实现的。可以通过使用坯体的(green)陶瓷棒来制造电容器，其中该电容器是用一个或多个内部电极来构建的。切割该棒并且烧制独立的芯片。在所有侧面上金属化电容器，并且通过使用激光、机械研磨或者其它工艺去除金属化物的一部分以隔离顶部导电焊盘，形成顶部焊盘。可替选地，在隔离顶部导电焊盘之前可以将钝化材料应用于电容器的表面上。一个或多个内部电极可以延伸穿过电容器的部分或整个宽度，并且与位于陶瓷体的一个侧面和顶面或底面上的导电金属化层接触。在制造工艺期间，可以沿着边缘表面将堡形孔(castellation hole)或开口切割或者钻通陶瓷体的宽度,该堡形孔或开口在制造处理期间可以被完全填充或者仅使内表面被涂覆。 对于其它具体应用，内部电极和底部导电焊盘可以通过通孔电连接。通孔可以延伸穿过陶瓷体的整个高度，并且在介电片堆叠后被钻孔。单独地或者作为形成顶部导电焊盘和底部导电焊盘的一部分，可以用导电材料填充通孔。在另一替选实施例中，电容器可以包括具有延伸穿过器件的整个宽度的至少两个内部电极的陶瓷介电体，该至少两个内部电极被具有已知厚度的介电材料层分离。每个内部电极均与位于陶瓷体的一个侧面和顶面或底面的至少一部分上的导电金属化层接触。形成顶部导电焊盘和底部导电焊盘的相对的两个金属化层被电绝缘材料分离，该电绝缘材料围绕器件的周界延伸从而沿侧面贯穿器件。附图说明图I是本专利技术的单层电容器的透视图；图2是图I的电容器的截面图；图3是本专利技术的替选单层电容器的截面图；图4是本专利技术的另一替选实施例的单层电容器的透视图；图5是本专利技术的另一替选实施例的单层电容器的透视图；图6是图5的电容器的截面图；图7是图5的电容器的电路简图；图8是本专利技术的另一替选实施例的单层电容器的截面图；图9a是本专利技术的另一替选实施例的单层电容器的截面图；图9b是本专利技术的另一替选实施例的单层电容器的截面图；图IOa是本专利技术的另一替选实施例的单层电容器的透视图；图IOb是本专利技术的另一替选实施例的单层电容器的透视图；图IOc是图IOb的电容器的截面图；图Ila是本专利技术的另一替选实施例的单层电容器的透视图；图Ilb是图Ila的截面图；图12a是本专利技术的另一替选实施例的单层电容器的透视图；以及图12b是图12a的截面图。具体实施例方式如在图I和图2中所示，本专利技术提供了容易且廉价地制造的表面可安装的高电容单层陶瓷电容器10，该电容器具有高结构强度。该电容器包括陶瓷介电层12，该陶瓷介电层具有应用于全部四个侧面16、18、20、22和底面24的部分或者连续的金属化层14。介电层12 (本文中也称为陶瓷体)包括内部电极26，该内部电极延伸穿过陶瓷体的整个宽度并与在侧面16和20上的金属化层14电接触，例如，如图2中所示。该电容器还包括位于陶瓷体12的顶面30上的金属化焊盘28。可以通过附接至顶部金属化焊盘28和在底面24上的底部金属化层14或者附接至侧面16、18、20和22来进行到外部电路的电连接。电容器内的电容值可以通过公式C=eA/d来描述，其中e=介电体材料的介电常数，A=顶部焊盘28的面积，以及d=顶部焊盘28与电极26之间的距离。不同于标准的单层电容器，可以通过包括电极而在没有对部件的结构 和强度进行折衷的情况下最小化距离d。由于放置了电极，因此d较小，而通过使一定厚度的材料在电极下方来达到电容器的强度。尽管图I和图2示出了具有单个电极26的单层陶瓷电容器，但是也可以如图3所示的那样包含多个电极，其中电容器32包括位于陶瓷介电体38内的如以34和36示出的两个或更多个电极。电容器可以通过使用坯体的陶瓷棒来制造，并且通过将电极放置在各个陶瓷介电材料层之间来利用一个或多个内部电极来构建。陶瓷材料可以为I类、2类或3类陶瓷或者认为适合于制造多层陶瓷电容器或单层电容器的任何其他陶瓷。所得到的烧制电容器是单层电介质，然后，通过电镀(plating)在全部六个侧面上对其金属化。然后，通过使用激光、机械研磨或其它技术从顶面去除金属化的外面部分而创建顶部导电板，形成顶部焊盘28。可替选地，如图4所示，在金属化之前，诸如非可镀玻璃的钝化表面或者其他绝缘材料40可以应用于顶面30上。然后，将棒切割成分立部件。当对电容器进行金属化时，钝化材料在电镀的侧面与顶部焊盘28之间产生空隙。钝化材料在顶部导电板与连接到内部导电电极的底部金属化物之间产生空隙。图I到图4示出了方形电容器，然而，如图5所示，电容器42可以是矩形，并且可以包括多个顶部导电焊盘44、46和48。焊盘44到48的尺寸可以是相同的或不同的。利用多个导电焊盘可以创建电容器阵列，其中可以改变或者定制焊盘尺寸，以使得如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高电容单层陶瓷电容器，包括：陶瓷介电体，具有至少一个内部电极，所述至少一个内部电极延伸穿过所述陶瓷介电体的宽度的一部分并与导电金属化层电接触，所述导电金属化层位于所述陶瓷体的一个侧面和顶面或底面中的至少一部分上；以及至少一个电隔离的金属化焊盘，位于所述陶瓷体的相对的顶面或底面。

【技术特征摘要】
2011.06.24 US 13/168,879;2012.05.18 US 13/475,7711.一种高电容单层陶瓷电容器，包括陶瓷介电体，具有至少一个内部电极，所述至少一个内部电极延伸穿过所述陶瓷介电体的宽度的一部分并与导电金属化层电接触，所述导电金属化层位于所述陶瓷体的一个侧面和顶面或底面中的至少一部分上；以及至少一个电隔离的金属化焊盘，位于所述陶瓷体的相对的顶面或底面。2.根据权利要求I所述的电容器，还具有在所述陶瓷体内隔开的两个或更多个电极。3.根据权利要求I所述的电容器，其中，在所述电容器的顶面或底面上存在彼此电隔离的多个金属化焊盘。4.根据权利要求3所述的电容器，其中，所述金属化焊盘具有不同尺寸。5.根据权利要求I所述的电容器，其中，所述陶瓷体具有堡体，所述堡体具有沿着侧表面的金属化层以与又一电极电连接。6.一种高电容单层陶瓷电容器，包括陶瓷介电体，具有至少一个内部电极，所述至少一个内部电极延伸穿过所述陶瓷介电体的宽度的一部分并与导电金属化层电接触，所述导电金属化层位于所述陶瓷体的一个侧面和顶面或底面中的至少一部分上；以及位于所述顶面或底面上的又一电隔离的金属化焊盘，其与所述电极电接触。7.根据权利要求6所述的电容器，还具有在所述陶瓷体内隔开的两个或更多个电极。8.根据权利要求6所述的电容器，其中，所述陶瓷体具有堡体，所述堡体具有沿着侧表面的金属化层以与又一电极电连接。9.一种高电容单层陶瓷电容器，包括陶瓷介电体，具有至少一个内部电极，所述至少一个内部电极延伸穿过所述陶瓷介电体的宽度的一部分并通过通孔与位于所述陶瓷体的顶面或底面上的导电金属化层电接触，所述通孔包括延伸穿过所述陶瓷体的整个高度并与所述顶面或底面电连通的金属化层；以及又一电隔离的金属化焊盘，位于相对的顶面或底面。10.一种高电容单层陶瓷电容器，包括陶瓷介电体，具有至少两个内部电极，所述至少两个内部电极延伸穿过所述陶瓷体的整个宽度并被具有已知厚度的介电材料层分离，每个内部电极均与单独的导电金属化层电连通，所述导电金属化层位于所述陶瓷体的至少一个侧面和顶面或底面中的至少一部分上，所述导电金属化层被电绝缘带分离，所述电绝缘带围绕所述陶瓷体的侧表面延伸且部分地延伸进所述电极之间的介电层中。11.一种制造高电容单层陶瓷电容器的方法，包括如下步骤 在坯体状态的陶瓷介电片的层之间放置一个或多个电极； 在所述坯体状态的陶瓷片上印刷顶部金属化层和底部金属化层； 将所述坯体状态的陶瓷介电片切割成独立的陶瓷芯片； 烧制所述芯片以将所述介...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里·穆阿利米，尤安·帕特里克·阿姆斯特朗，
申请(专利权)人：特拉华资本构造公司，
类型：发明
国别省市：