具有可配置/可控制等效串联电阻的嵌入式封装基板电容器制造技术

一些创新特征涉及包括具有嵌入式封装基板(EPS)电容器的基板的封装基板，该EPS电容器具有等效串联电阻(ESR)控制。该EPS电容器包括被介电或绝缘薄膜材料分隔开的两个导电电极以及将电极连接到通孔的位于每个电极的顶部的等效串联电阻(ESR)控制结构。该ESR控制结构可以包括金属层、介电层以及嵌入在该介电层中并且在电极与金属层之间延伸的一组金属柱。具有ESR控制结构的EPS电容器形成可被嵌入在封装基板中的ESR可配置的EPS电容器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年5月7日向美国专利商标局提交的美国非临时专利申请号14/272,356的优先权和权益，其全部内容通过援引纳入于此。背景
各种特征涉及集成器件，尤其涉及具有嵌入式封装基板电容器的集成器件封装，该嵌入式封装基板电容器具有可配置/可控制等效串联电阻。
技术介绍
现代电子设备(诸如移动电话、膝上型计算机、平板计算机设备等)往往包括基板和/或印刷电路板(PCB)上的多个集成电路(IC)和子系统。例如，PCB(诸如“母板”)可包括负责执行与运行电子设备的应用相关联的大多数计算密集型过程的“应用处理器”。另一IC(例如功率管理集成电路(PMIC))可负责从电池向电子设备的应用处理器和其他IC提供功率(例如，一个或多个供电电压和电流)。最终从PMIC向电子设备的另一IC(诸如应用处理器)递送供电电压和电流的无源和有源电路组件(诸如导线、迹线、通孔、其他导电组件、电容器和/或电感器)的网络可被统称为“功率递送网络”。功率递送网络(PDN)因电阻和其他寄生电容性和电感性组件而具有与其相关联的损耗。因此，PDN具有与其相关联的、根据频率变化的阻抗。使该阻抗最小化对于电子设备的功率节省和能量效率是势在必行的。减小该阻抗的一种方式是使用单片陶瓷电容器或解耦电容器以用于在操作期间消除噪声并吸收负载波动。解耦电容器具有受控电容、恒定固有等效串联电感(ESL)以及等效串联电阻(ESR)。解耦电容器(或电容器网络)的电容和ESL被用于减小特定频率范围中的功率递送网络阻抗。电容器的ESR决定功率递送网络阻抗被减小的量以及其中发生这种情况的频率范围。一般而言，ESR越低，其中电容器在降低阻抗中有效的频带越受限制。尽管受ESR控制的电容器在抑制PDN谐振中是非常有用的，但受ESR控制的嵌入式封装基板(EPS)电容器不可获得。图1解说了常规封装基板100的横截面图。如图所示，封装基板100包括具有例如介电层104和若干导电层106-112的基板102以及一个或多个嵌入式封装基板(EPS)电容器114、116。EPS电容器114、116分别耦合到第一组通孔118a-b、120a-b，并且分别耦合到第二组通孔122a-b、124a-b。图2解说了图1的EPS电容器114或116中的一者的横截面图。现有技术的EPS电容器114、116缺乏等效串联电阻(ESR)控制并且因此缺乏减小PDN中的谐振频率的能力。图3解说了被修改以添加ESR控制特征的常规电容器300的横截面图。如图所示，电容器包括一对外部电极302以及多个内部电极304。高电阻材料306已被添加到形成ESR控制特征的电容器的一侧306。由于电容器300的仅仅一侧具有高电阻变量，所以此经修改的电容器仅与表面安装技术(SMT)兼容。如此，这些经修改的电容器仅可被直接安装到或放置到集成器件封装或印刷电路板的表面上。图4(包括图4A-4C)和图5解说了典型双端子多层陶瓷电容器的一般概念以及用于控制多层陶瓷电容器(MLCC)中的ESR的现有技术办法。常规现有技术的双端子多层陶瓷电容器的第一和第二极板的形成在图4A、4B和4C中示出。图4A是具有延伸至一个边缘404、具有沿其余三个边缘的留边的电极极板402的多层结构内的一层的图解。一旦电容器被组装，边缘404就被暴露并被用作与极板402的电触点。在图4B中，毗邻层示出了延伸至与先前端边缘404相对的边缘408的电极极板406。图4C示出了这些极板如何交叠并创建具有沿所有边缘的留边的有效区域410。极板404的端边缘从有效区域410延伸至左边缘404，而极板406的端边缘被示为延伸至右边缘408。施加端膏(412和414)以覆盖这些边缘并将所有类似的端接极板连接在一起。沿芯片底部的端膏(412和414)的外包装提供从陶瓷面延伸的金属带，这些金属带被用来将该电容器焊接安装到电路板。这些端接(412和414)为该双端子器件创建两个触点。图5解说了用于通过更改电容器的内部和外部电极的几何形状来控制多分层陶瓷电容器(MLCC)中的ESR的另一现有技术办法。图6解说了图5的MLCC的立体视图和俯视图，而图7解说了图5的MLCC的电容器图案和ESR图案。在此办法中，MLCC的ESR是由连接至外部端接的内部电极的数量决定的。在此MLCC设计下，未连接到外部端接的内部电极将通过非接触(NC)端子共用。NC端子不被电连接到PCB上的电路。即使连接到外部端接的内部电极的数量减少，电容值仍将取决于内部电极的总数。尽管如图5-7中所示的MLCC允许通过基于多个内部电极图案的组合改变诸层的导体电阻来任意设置ESR值，但是MLCC也仅可能直接安装或放置到集成电路封装或印刷电路板的表面上。鉴于上文，需要提供具有实现或嵌入在集成器件封装或印刷电路板的基板级中的ESR控制特征的电容器以用于最优PDN性能的设计。概述以下给出本公开的一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是本公开的所有构想到的特征的详尽综览，并且既非旨在标识出本公开的所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式给出本公开的一个或多个方面的一些概念作为稍后给出的更详细描述之序言。一个特征提供了一种电容器，包括具有第一表面以及相对的第二表面的第一电极；具有第三表面以及相对的第四表面的第二电极；耦合到第一和第二电极并将第一和第二电极分隔开的第一介电层；以及耦合到第一电极的第一等效串联电阻(ESR)结构。该第一ESR控制结构包括耦合到第一电极的第一表面的第二介电层；耦合到第二介电层的第一表面的第一金属层；以及嵌入在第二介电材料中并在第一电极与第一金属层之间延伸的第一组柱。根据一个方面，该电容器进一步包括耦合到第一电极的第二ESR控制结构，其中该第二ESR控制结构包括耦合到第一电极的第二表面的第三介电层；耦合到第三介电层的第一表面的第二金属层；以及嵌入在第三介电层中并在第一电极与第二金属层之间延伸的第二组柱。根据一个方面，第一电极的第一表面是上表面，而第一电极的第二表面是下表面。第一组柱中的柱的总数与第二组柱中的柱的总数相同。替换地，第一组柱中的柱的总数与第二组柱中的柱的总数不同。根据一个方面，该电容器进一步包括耦合到第二电极的第二ESR控制结构，其中该第二ESR控制结构包括耦合到第二电极的第三表面的第三介电层；耦合到第三介电层的第一表面的第二金属层；以及嵌入在第三介电层中并在第二电极与第二金属层之间延伸的第二组柱。根据一个方面，该电容器被嵌入在基板中并且被其纳入到以下至少一者中：音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、移动设备、移动电话、智能电话、个人数字助理、固定位置终端、平板计算机、和/或膝上型计算机。另一特征提供了一种装备，包括第一导电装置；第二导电装置；耦合到第一和第二导电装置并将第一和第二导电装置分隔开的绝缘装置；以及耦合到第一导电装置的第一等效串联电阻(ESR)控制装置，该第一ESR控制装置被配置成指定该装备的ESR值。根据一个方面，该装备进一步包括耦合到第一导电装置的第二等效串联电阻(ESR)控制装置，该第二ESR控制装置被配置成指定装备的ESR值。第一和第二ESR控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器，包括：第一电极，其具有第一表面以及相对的第二表面；第二电极，其具有第三表面以及相对的第四表面；第一介电层，其耦合到所述第一和第二电极并将所述第一和第二电极分隔开；以及第一等效串联电阻(ESR)结构，其耦合到所述第一电极，所述第一ESR控制结构包括：第二介电层，其耦合到所述第一电极的所述第一表面；第一金属层，其耦合到所述第二介电层的第一表面；以及第一组柱，其被嵌入在所述第二介电材料中并在所述第一电极与所述第一金属层之间延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.07 US 14/272,3561.一种电容器，包括：第一电极，其具有第一表面以及相对的第二表面；第二电极，其具有第三表面以及相对的第四表面；第一介电层，其耦合到所述第一和第二电极并将所述第一和第二电极分隔开；以及第一等效串联电阻(ESR)结构，其耦合到所述第一电极，所述第一ESR控制结构包括：第二介电层，其耦合到所述第一电极的所述第一表面；第一金属层，其耦合到所述第二介电层的第一表面；以及第一组柱，其被嵌入在所述第二介电材料中并在所述第一电极与所述第一金属层之间延伸。2.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，进一步包括耦合到所述第一电极的第二ESR控制结构，所述第二ESR控制结构包括：第三介电层，其耦合到所述第一电极的所述第二表面；第二金属层，其耦合到所述第三介电层的第一表面；以及第二组柱，其被嵌入在所述第三介电层中并在所述第一电极与所述第二金属层之间延伸。3.如权利要求2所述的电容器，其特征在于，所述第一电极的所述第一表面是上表面，而所述第一电极的所述第二表面是下表面。4.如权利要求2所述的电容器，其特征在于，所述第一组柱中的柱的总数与所述第二组柱中的柱的总数相同。5.如权利要求2所述的电容器，其特征在于，所述第一组柱中的柱的总数与所述第二组柱中的柱的总数不同。6.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，进一步包括：耦合到所述第二电极的第二ESR控制结构，所述第二ESR控制结构包括：第三介电层，其耦合到所述第二电极的所述第三表面；第二金属层，其耦合到所述第三介电层的第一表面；以及第二组柱，其被嵌入在所述第三介电层中并在所述第二电极与所述第二金属层之间延伸。7.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述电容器被嵌入在基板中。8.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述电容器被纳入到以下至少一者中：音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、移动设备、移动电话、智能电话、个人数字助理、固定位置终端、平板式计算机、和/或膝上型计算机。9.一种装备，包括：第一导电装置；第二导电装置；绝缘装置，其耦合到所述第一和第二导电装置并将所述第一和第二导电装置分隔开；以及第一等效串联电阻(ESR)控制装置，其耦合到所述第一导电装置，所述第一ESR控制装置被配置成指定所述装备的ESR值。10.如权利要求9所述的装备，其特征在于，进一步包括耦合到所述第一导电装置的第二等效串联电阻(ESR)控制装置，所述第二ESR控制装置被配置成指定所述装备的所述ESR值。11.如权利要求10所述的装备，其特征在于，所述第一和第二ESR控制装置耦合到所述第一导电装置的相对侧。12.如权利要求10所述的装备，其特征在于，所述第一ESR控制装置指定与所述第二ESR控制装置的第二ESR值相同的第一ESR值。13.如权利要求10所述的装备，其特征在于，所述第一ESR控制装置指定与所述第二ESR控制装置的第二ESR值不同的第一ESR值。14.如权利要求9所述的装备，其特征在于，进一步包括耦合到所述第二导电装置的第二等效串联电阻(ESR)控制装置，所述第二ESR控制装置被配置成指定所述装备的所述ESR值。15.如权利要求9所述的装备，其特征在于，所述装备被嵌入在基板中。16.如权利要求9所述的装备，其特征在于，所述装备被纳入到以下至少一者中：音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、移动设备、移动电话、智能电话、个人数字助理、固定位置终端、平板计算机、和/或膝上型计算机。17.一种集成器件，包括：基板，包括：第一介电层；以及第一组通孔；嵌入在所述基板中的电容器，所述电容器包括：第一电极，其具有第一表面以及相对的第二表面；第二电极，其具有第三表面以及相对的第四表面；以及第二介电层，其耦合到所述第一和第二电极并将所述第一和第二电极分隔开；以及第一等效串联电阻(ESR)结构，其耦合到所述电容器以及来自所述第一组通孔中的第一通孔，所述第一ESR控制结构包括：第三介电层，其耦合到所述电容器的所述第一电极的所述第一表面；第一金属层，其耦合到所述第三介电层的第一表面，所述第一金属层进一步耦合到所述第一通孔；以及第一组柱，其被嵌入在所述第三介电层中并在...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·K·宋，KP·黄，D·W·金，X·张，R·D·莱恩，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US