多层电容器中的声学噪声消除制造技术

本发明专利技术呈现了一种设备，该设备用于解耦发生于由稳压器产生的电压信号上的电压瞬变。该设备可将电压瞬变从耦接到稳压器的电路解耦。该设备可包括可被包含在单个封装中的两个电容器。该两个电容器可耦接到来自稳压器的电压信号，使得一个电容器还耦接到接地部参考并且另一个电容器还耦接到供电电压。在多层陶瓷电容器(MLCC)工艺中构造该电容器。形成MLCC的材料可被布置，使得该MLCC封装不会响应于电压信号的电压电平波动而改变形状或振动。

Acoustic Noise Elimination in Multilayer Capacitors

【技术实现步骤摘要】
多层电容器中的声学噪声消除本申请是申请日为2014年12月31日、申请号为201480073012.5、专利技术名称为“多层电容器中的声学噪声消除”的专利技术专利申请的分案申请。
本文所述的实施方案涉及电容器设计领域，并且更具体地涉及用于使电压瞬变最小化的电容器的具体实施。
技术介绍
在电子电路中，复杂部件如微处理器或片上系统(SoC)具有波动的功率需求，因此在这些设备附近放置电容器以在电流需求变化时保持供电电压稳定。这些所谓的“解耦”或“旁路”电容器被连接在电源和接地部之间，并且充当能够处理负载波动时发生的瞬态电流的本地低阻抗电压源。由铝或钽电解质制造的电容器是用于解耦的一个选择，因为其成本低并且电容大。此外，在一些实施方案中，在操作期间，利用这些电容器的供电电压的电压电平保持相对恒定，从而使得电解质电容器是一种合适的选择。对更小的便携式设备的需求驱动对更小部件需求的小型化要求。电解质电容器可能未提供最好的选项，因为它们可能无法提供最小的电容器方案。此外，改善电池寿命的功率降低技术带来了根据设备的活动电平而调节其供电电压的系统。现代便携式设备可能常常使解耦电容器在毫秒量级的时间间隔处受到在多个电平之间动态阶跃的电压影响，该电平例如是0.8V和1.8V。而且，电解质电容器可能不会提供最好的选项，因为其可能不会如所需要的那样快地对变化的电压电平作出响应。另选地，陶瓷技术的发展带来了适合用作解耦电容器的多层陶瓷电容器(MLCC)，其可提供物理尺寸很小的部件并允许电压电平更快地变化。然而，MLCC技术和动态供电电压的结合可能会导致问题。MLCC使用在此类电容器的导电板两端的电场变化时其形状可能会稍微改变的陶瓷电介质材料(例如，钛酸钡)。这些形状改变可能是由于多种物理现象，包括压电效应、电致伸缩和库仑力，并可能导致MLCC响应于这种电容器的端子两端的电压电平的变化而机械振动。这种振动可能会通过电容器安装点来耦接，在电路板中引起机械振动，如果在可听范围中的频率发生电压电平变化，则然后可能导致设备发射可听到的噪声。MLCC的这种可听到的特性(通常被称为“电容器歌唱”)首先在涉及AC信号滤波的MLCC应用中观察到，并且可能是源自电子设备的噪声的原因。测量和计算表明电容器中的物理位移可能极小，使得电容器表面可能仅移动单个原子宽度的一部分。然而，由于可能涉及到很大的力，耦合到系统中的总机械功率可能对于人而言是宏观的并且可以听到。因此，可能需要技术来减小或消除诸如这种特性。一种方式可为修改电容器安装，以减小MLCC和电路板之间的耦接。另一种方式可为布置多个电容器，使得将大部分噪声耦合到电路板的不可听到的共振模式中。然而，两种技术都可能受到如下事实的阻碍：振动的物理原因各式各样并且知之甚少，并且电容器形状改变的细节受到其内部设计和卖家处理细节的影响，由此使得此类方案的批量生产很困难。希望存在一种设备可根据供电电压从电路解耦供电电压上的电压瞬变。期望的设备还应当是小外形的，以用于便携式设备中，并可抵抗刚刚描述的电容器歌唱特性。下文给出了用于低噪声电容设备的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术公开了电容器的各种实施方案。广义地讲，设想出一种设备、一种系统和一种方法，其中该设备包括耦接到公共封装中的第一节点的第一组导电板、耦接到公共封装中的第二节点的第二组导电板、以及耦接到公共封装中的第三节点的第三组导电板。第一组导电板中的导电板可被布置在第二组导电板中的导电板和第三组导电板中的导电板之间。在另外一个实施方案中，第一组导电板中的另一个导电板可被布置在第二组导电板中的两个或更多个导电板之间，并且第一组导电板中的第三导电板可被布置在第三组导电板中的两个或更多个导电板之间。在一个实施方案中，第二组导电板中的导电板可与第三组导电板中的导电板相邻布置。在另一个实施方案中，第一组导电板中的导电板和第二组导电板中的导电板之间的空间可包括电介质材料，并且第一组导电板中的导电板和第三组导电板中的导电板之间的空间可包括电介质材料。在附加实施方案中，该电介质材料可由陶瓷材料构成。在一些实施方案中，该电介质材料可被配置为响应于电压电平减小而收缩并且响应于电压电平变化增大而膨胀。在其他实施方案中，该电介质材料可被配置为响应于电压电平变化增大而收缩并且响应于电压电平变化减小而膨胀。附图说明下面的具体实施方式将参照附图进行描述，现在对附图进行简要说明。图1示出了包括稳压器和SoC的电路的实施方案的框图。图2示出了包括稳压器和SoC的电路的可能的波形。图3包括图3(A)、图3(B)和图3(C)，其示出了在若干个电压电势处的多层电容器上的垂直应力。图4示出了包括稳压器和SoC的电路的另一个实施方案。图5包括图5(A)、图5(B)和图5(C)，其示出了在若干个电压电势处的多层电容式网络上的垂直应力。图6包括图6(A)、图6(B)和图6(C)，其示出了在若干个电压电势处的多层电容器上的平行应力。图7包括图7(A)、图7(B)和图7(C)，其示出了在若干个电压电势处的多层电容式网络上的平行应力。图8示出了用于将电压瞬变从SoC解耦的方法的实施方案的流程图。图9示出了包括稳压器和SoC的电路的另一个实施方案。图10示出了包括三个电容器的多层电容式网络的实施方案。图11示出了用于将电压瞬变从供电电压解耦的方法的实施方案的流程图。尽管本公开容易作出各种修改形式和替代形式，但附图中以举例的方式示出并将在本文中详细描述其具体实施方案。然而，应当理解，附图及具体实施方式并非旨在将本公开限制于例示的特定形式，而正相反，其目的在于覆盖落在由所附权利要求书限定的本公开的实质和范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。本文所使用的标题仅用于组织的目的，并非意在用于限制说明书的范围。如在整个专利申请中所使用的那样，以允许的意义(即，意味着具有可能性)而不是强制的意义(即，意味着必须)来使用字词“可能”。类似地，字词“包括”(“include”,“including”，和“includes”)意味着包括但不限于。各种单元、电路或其他部件可被描述为“被配置为”执行一项或多项任务。在此类上下文中，“被配置为”是对通常意味着“具有”在操作期间执行这一项或多项任务的“电路”的结构的广义表述。如此，即使在单元/电路/部件当前未接通时，单元/电路/部件也可被配置为执行该任务。通常，形成与“被配置为”对应的结构的电路可包括硬件电路。类似地，为了描述中方便，可将各种单元/电路/部件描述为执行一项或多项任务。此类描述应当被解释成包括短语“被配置为”。表述被配置为执行一项或多项任务的单元/电路/部件明确地旨在对该单元/电路/部件不调用35U.S.C.§112(f)的解释。更一般地，对任何元件的表述都明确旨在不调用35U.S.C.§112(f)针对该元件的解释，除非特别表述了“用于……的装置”或“用于……的步骤”的语言。具体实施方式随着便携式设备被设计到更小的封装中并且在其设计中包括更多功能，在这些设计中使用的部件在物理方面更小的需求一直在增加。例如，可能由于各种原因在便携式设备中使用电容器。可例如采用电容器来帮助稳定受到瞬态电流需求影响的电压电平(也被称为“解耦”或“旁路”)。为了实现必要的形状因子，一些制造商本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：公共封装，包括：第一多个导电板，耦合到公共封装中的第一节点；第二多个导电板，耦合到所述公共封装中的第二节点；和第三多个导电板，耦合到所述公共封装中的第三节点；其中，所述第一多个导电板中的第一导电板设置在所述第二多个导电板中的第二导电板和所述第三多个导电板中的第三导电板之间；并且其中，所述第一导电板和所述第二导电板之间的第一空间以及所述第一导电板和所述第三导电板之间的第二空间包括特定电介质材料，所述特定电介质材料被配置为响应于电压电平的幅值的漂移而改变尺寸。

【技术特征摘要】
2014.01.13 US 61/926,506;2014.09.03 US 14/476,2501.一种设备，包括：公共封装，包括：第一多个导电板，耦合到公共封装中的第一节点；第二多个导电板，耦合到所述公共封装中的第二节点；和第三多个导电板，耦合到所述公共封装中的第三节点；其中，所述第一多个导电板中的第一导电板设置在所述第二多个导电板中的第二导电板和所述第三多个导电板中的第三导电板之间；并且其中，所述第一导电板和所述第二导电板之间的第一空间以及所述第一导电板和所述第三导电板之间的第二空间包括特定电介质材料，所述特定电介质材料被配置为响应于电压电平的幅值的漂移而改变尺寸。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一、第二和第三多个导电板分布在所述公共封装内以响应于所述第一节点与所述第二节点之间以及所述第一节点和所述第三节点之间的电压电平的变化而减小所述公共封装的形状的改变。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和第二空间包括第一电介质材料和第二电介质材料，所述第一电介质材料被配置为响应于所述电压电平的幅值的正漂移而收缩并且响应于所述电压电平的幅值的负漂移而膨胀，并且所述第二电介质材料被配置为响应于电压电平的幅值的负漂移而收缩并且响应于所述电压电平的幅值的正漂移而膨胀。4.根据权利要求1所述的设备，其中第一电容器被形成在所述第一节点和所述第二节点之间，并且第二电容器被形成在所述第一节点和所述第三节点之间；并且其中所述第一多个导电板中的至少一个公共导电板被包括在所述第一电容器和所述第二电容器中。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一多个导电板中的第四导电板设置在所述第二多个导电板中的第五和第六导电板之间，并且其中所述第一多个导电板中的第七导电板设置在所述第三多个导电板中的第八和第九导电板之间。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第四导电板与所述第五导电板之间的空间包括所述特定电介质材料，并且所述第四导电板与所述第六导电板之间的空间包括不同的电介质材料，所述不同的电介质材料被配置为响应于电压电平的幅值的漂移而改变尺寸，其中所述不同的电介质材料的尺寸的变化与所述特定电介质材料的尺寸的变化互补。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二多个导电板中的至少第二导电板与所述第三多个导电板中的至少第二导电板相邻地设置。8.一种方法，包括：根据处于第二电压电平的输入电压信号产生处于第一电压电平的输出电压信号；通过在输出电压信号和接地参考之间耦合第一电容器来稳定所述输出电压信号，其中所述第一电容器包括耦合到所述输出电压信号的第一多个导电板的第一子集和耦合到所述接地参考的第二多个导电板，并且所述第一多个导电板中的一个导电板与所述第二多个导电板中的一个导电板相邻；和通过在所述输出电压信号和所述输入电压信号之间耦合第二电容器来稳定所述输出电压信号，其中所述第二电容器包括耦合到所述输出电压信号的所述第一多个导电板的第二子集和耦合到所述输入电压信号的第三多个导电板，所述第一多个导电板中的不同导电板与所述第三多个导电板中的一个导电板相邻；并且其中电介质层被布置在所述第一多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·G·科勒，P·J·尤恩加，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US