超宽带电容器制造技术

本发明专利技术提供了一种超宽带电容器。公开了一种装置和方法，用于在已经包括第一较大电容器的单片体中低成本地制造一个或多个次级电容器以提供超宽带的结构。交替的电极层被设置了包围相邻电极层的一部分的臂部分，以在电容器结构中产生附加的耦合效应，从而在器件中形成多个附加的等效电容器结构。

【技术实现步骤摘要】

本主题涉及超宽带电容器，并具体涉及便于在多层陶瓷电容器结构的内
技术介绍
现代技术应用的多样性引起了对用于其中的高效电子部件和集成电路 的需求。电容器是用于这种现代应用的滤波、耦合、旁通以及其他方面的基 础元件，这种现代应用可以包括无线通讯、报警系统、雷达系统、电路转换、 匹配网络以及许多其他的应用。集成电路的速度和存储密度的显著增加尤其 需要耦合电容器技术的发展。当大电容耦合电容器经受许多当前应用的高频 时，性能特征就逐渐地变得更加重要。由于电容器对于这样的广泛应用来说 是基础，所以它们的精确性和效率是必要的。因此，电容器设计的许多具体方面集中在改善电容器的性能特征上。电容器工作环境的令人难以置信的多样性意味着电容器将经常经受大量不同的工作频率。许多无线通讯系统(包括卫星、GPS以及:^奪窝电话应用 以及高速处理器应用)需要可以适应高频工作的电容器技术。从而，之前已 经提出了几种形式的宽带电容器，以适应结合入许多不同类型的电子设备。 在几个之前已知的构造中，将重点放在了在单个结构中设置多个电容元件。 该多个元件采用了许多的形式，包括电耦合在一起的物理分离的器件以及在 单一器件中产生用作附加电容元件的次级部件的多元件器件设计。Devoe等人的美国专利No.6,816,356就是一种这样的器件。Devoe等人 提出了在基本为单片的电介质体中集成的电容器阵列，该电容器阵列包括串 联和/或并联连接的多个电容器的电路。该器件包括多层低频、高电容值电容 器和高频、低电容值电容器。Mruz的美国专利No.7，248,458公开了宽带电容器构造的另一个示例， 其既设置了低频部分也设置了高频部分。如这里的图1A-1J所示，Mruz的 宽带电容器采用相当复杂、昂贵的生产技术来构造。图1A-1J描述了才艮据Mruz的教导的宽带器件的结构。如图1A所示， 器件100是标准的没有端子的多层电容器(MLC)。电容器100由陶资结构 110中的交替电极102、 104组成，陶资结构110设置了介电分离的电极102、 104。图1B示出了电容器100沿图1A的线A-A的剖^见图。形成电容器100 之后，在电容器100的所有六个侧面上全部涂敷导电金属120的涂层，通常 是无电镀覆的镍随后是无电镀覆的金闪镀。用导电金属120涂覆之后，通过 适当的方式设置穿过导电金属120的切口 130以将电容器IOO的两极隔离， 如图1C中的端子部分132、 134所示。图1D示出了与图1B类似的电容器 IOO的剖视图，示出了进入导电金属涂层120的切口 130制造了分离的端子 部分132、 134。接着，如图1E所示，在导电金属涂层120的当前分离的部分132、 134 上涂敷绝缘涂层140。绝缘层140通常可以对应于环氧^N脂涂层。可以理解 的是，如图1F的电容器剖视图所示，绝缘涂层140通常填充由切口 130造 成的间隙。环氧树脂或其他绝缘材料被硬化后，在每个端部该部分被成批镀 覆或者浸入到端子浆料中，从而形成可焊接的端子152、 152,如图1G所示。 现将完成的部分示于图1H的纵剖面中。由于完成结构的构造，如图ll所示，在顶电极102a和周围镀层134之 间的区域164处以及底电极104a和镀层132之间的区域165处形成了附加 电容。将这些附加电容表示为区域164和165。类似地，虽然非常小，但是 在电极的端部和端部镀层之间也存在电容，表示为区域166和167。大部分 电容来自MLC内部的重叠区域，表示为区域162。在图1J中示意性地示出了低频时的上述各种电容。大的重叠区域162 产生示意性的电容器162，。第二区域164和165用于形成电容164'、 165，， 并且小的端部电容器区域166和167产生电容器166，、 167，。通用的交叉剖 面线将这些电容器的区域联系在 一起。不同电容值的电容器并联而得到的等 效电容电路提供了宽带响应。虽然现有技术已经提供了构造宽带电容部件的各种方法，然而以显著降 低的生产投入和成本来提供类似的或者改进的结果将是有利的。虽然已经发展了宽带电容器的各种实现方法，但是还没有出现如随后根 据本主题的技术提出的整体上包含全部期望特征的设计。18
技术实现思路
鉴于现有技术碰到以及本主题提及的公认特征，提出了 一种改进的用于 提供宽带电容器的装置和方法。在示范性的构造中，提出了一种宽带电容器，其采用了以下特征增加并且可重复控制与初级多层单片电容器结构并联的二级和三级小电容值的 电容器的电容值。在其一个较简单的形式中，提出了 一种采用多个堆叠电极的宽带电容 器，每个电极具有中央部分以及与其连接的单个臂或一对外侧臂，以产生多 个电容元件。在单个的电极堆叠组中产生多个电容元件是有好处的。该方法 比需要分离且不同的电极组、浮置的内部板、外部端子特征、内部通孔或者 其他的附加元件以形成除第 一平行板电容之外的电容元件的其他方法更有 效、更廉价。该类型器件的另一个积极方面是数目显著减少的加工步骤被用于提供 与之前开发的器件完全兼容并具有与之前开发的器件基本类似的特性的电 容器件。根据本主题的某些实施例，提供了方法，通过提供要在电容器体中实现 的、为相对极性电极的耦合制造更多机会的机制而在电容器器件内进一步增 加次级电容元件的数目且无需额外的加工步骤。在许多实施例中，可以通过 相对电极片的单个重复组的独特设计和构造而得到多个电容元件。根据本主题的其他实施例的某些方面，提出了方法，通过去除昂贵且耗 时的加工步骤来使宽带电容器的结构简化并同时保持功能等效的运行特征。将在这里的详细描述中阐述本主题的附加方面和优点，或者通过这里的 详细描述本主题的附加方面和优点对本领域的技术人员将是显而易见的。而 且应该进一步理解，可以在各种实施例以及本主题的使用中对具体示出、提 及和讨论的特征及元件进行修改和变形而不脱离主题的精神和范围。变形可 以包括但不局限于对那些示出、提及或者讨论的等效方式、特征或步骤的替 代，以及各种部分、特征、步骤的功能、运行或者位置上的颠倒等。更进一步地，可以理解的是，本主题的不同实施例以及目前不同的优选 实施例可以包括目前公开的特征、步骤、元件或者它们的等效物(包括没有 在附图中明确示出或者没有在这些附图的详细描述中陈述的特征、部分或步 骤的组合及其构造)的各种组合和构造。没有必要在
技术实现思路
部分表达的本19步骤和/或在本申请的其他地方讨论的其他特征、部件或步骤的各种组合。当 阅读了说明书的其余部分，本领域技术人员将更好地理解这些实施例的特征 禾口方面以及其4也方面。在本主题技术的一个示范性实施例中，多层电容器包括多个第一电极 片、多个第二电极片、电介质材料、第一外部端子和第二外部端子。每个第 一电极片包括基本上设置在同 一平面中的第 一主电极和分离的第一对向电 极，其中第一主电极包括中央部分和位于中央部分旁边的至少一个延伸臂， 第一对向电极包括与第一主电极的至少一个延伸臂基本上纵向对准的至少 一个延伸臂。每个第二电极片包括基本上设置在同一平面中的第二主电极和 分离的第二对向电极，其中第二主电极包括中央部分和位于中央部分旁边的 至少一个延伸臂，第二对向电极包括与第二主电极的至少一个延伸臂纵向对 准的至少一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层电容器，包括：　多个第一电极片，每个第一电极片包括基本上设置在同一平面内的第一主电极和分离的第一对向电极，其中所述第一主电极包括中央部分和位于中央部分旁边的至少一个延伸臂，所述第一对向电极包括与所述第一主电极的至少一个延伸臂基 本上纵向对准的至少一个延伸臂；　多个第二电极片，每个第二电极片包括基本上设置在同一平面内的第二主电极和分离的第二对向电极，其中所述第二主电极包括中央部分和位于中央部分旁边的至少一个延伸臂，所述第二对向电极包括与所述第二主电极的至少一个 延伸臂纵向对准的至少一个延伸臂；　电介质材料，交叉在相邻堆叠的第一和第二电极片之间以形成单位单元的堆叠布置，其中在每个单位单元中每个第一主电极的中央部分的至少一部分与第二主电极的中央部分的至少一部分重叠；　第一外部端子，电连接到 每个第一主电极和每个第二对向电极；以及　第二外部端子，电连接到每个第二主电极和每个第一对向电极。

【技术特征摘要】
US 2008-8-18 61/089,673;US 2008-8-19 61/089,969;US1、一种多层电容器，包括多个第一电极片，每个第一电极片包括基本上设置在同一平面内的第一主电极和分离的第一对向电极，其中所述第一主电极包括中央部分和位于中央部分旁边的至少一个延伸臂，所述第一对向电极包括与所述第一主电极的至少一个延伸臂基本上纵向对准的至少一个延伸臂；多个第二电极片，每个第二电极片包括基本上设置在同一平面内的第二主电极和分离的第二对向电极，其中所述第二主电极包括中央部分和位于中央部分旁边的至少一个延伸臂，所述第二对向电极包括与所述第二主电极的至少一个延伸臂纵向对准的至少一个延伸臂；电介质材料，交叉在相邻堆叠的第一和第二电极片之间以形成单位单元的堆叠布置，其中在每个单位单元中每个第一主电极的中央部分的至少一部分与第二主电极的中央部分的至少一部分重叠；第一外部端子，电连接到每个第一主电极和每个第二对向电极；以及第二外部端子，电连接到每个第二主电极和每个第一对向电极。2、 权利要求l的多层电容器，其中每个第一主电极和每个第二对向电极延伸到所述多层电容器的第一端 表面以及至少一个相邻的侧表面，并且在这些延伸表面位置处直接连接到所 述第一外部端子；并且每个第二主电极和每个第一对向电极延伸到所述多层电容器的第二端 表面和所述至少一个相邻的侧表面，并且在这些延伸表面位置处直接连接到 所述第二外部端子。3、 权利要求l的多层电容器，其中每个第一和第二主电极具有端部，每个主电极的中央部分以及每个主电 极的至少一个延伸臂从该端部以基本上平行的方式延伸；以及每个第一和第二对向电极具有端部，每个对向电极的至少一个延伸臂从该端部延伸。4、 权利要求l的多层电容器，其中每个第一主电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中所述 第一主电极的中央部分以及第一和第二延伸臂从沿所述第一主电极的端部的不同位置以基本上平行的关系延伸，中央部分在第一和第二延伸臂之间； 每个第 一对向电极包括端部以及从所述端部延伸的第 一和第二延伸臂， 所述第 一对向电极的第 一延伸臂与所述第 一主电极的第 一延伸臂基本上纵 向对准，所述第一对向电极的第二延伸臂与所述第一主电极的第二延伸臂基 本上纵向对准；每个第二主电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中所述 第二主电极的中央部分以及第一和第二延伸臂从沿所述第二主电极的端部 的不同位置以基本上平行的关系延伸，中央部分在第一和第二延伸臂之间； 以及每个第二对向电极包括端部以及从所述端部延伸的第 一和第二延伸臂，所述第二对向电极的第一延伸臂与所述第二主电极的第一延伸臂基本上纵 向对准，所述第二对向电极的第二延伸臂与所述第二主电极的第二延伸臂基 本上纵向对准。5、 权利要求4的多层电容器，其中每个第一主电极和每个第二对向电极延伸到所述多层电容器的第一端 表面以及两个相邻侧表面的一部分，并且在这些延伸表面位置处直接连接到 所述第一外部端子；以及每个第二主电极和每个第一对向电极延伸到所述多层电容器的第二端 表面和所述两个相邻侧表面的一部分，并且在这些延伸表面位置处直接连接 到所述第二外部端子。6、 权利要求1的多层电容器，其中每个第一和第二对向电极还包括位 于所述至少一个延伸臂旁边的中央部分，所述第一对向电极的中央部分的至 少一部分与所述第一主电极的中央部分的至少一部分基本上横向对准，并且 所述第二对向电极的中央部分的至少一部分与所述第二主电极的中央部分 的至少 一部分基本上横向对准。7、 权利要求l的多层电容器，其中每个第一主电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中所述 第 一主电极的中央部分以及第 一和第二延伸臂从沿所述第 一主电极的端部 的不同位置以基本上平行的关系延伸，中央部分在第 一和第二延伸臂之间；每个第一对向电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中所 述第一对向电极的中央部分以及第一和第二延伸臂从沿所述第一对向电极的端部的不同位置以基本上平行的关系延伸，所述第 一对向电极的第 一延伸 臂与所述第一主电极的第一延伸臂基本上纵向对准，所述第一对向电极的第 二延伸臂与所述第 一主电极的第二延伸臂基本上纵向对准，并且所述第 一对 向电极的中央部分的至少一部分与所述第一主电极的中央部分的至少一部分基本上横向对准；每个第二主电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中所述 第二主电极的中央部分以及第一和第二延伸臂从沿所述第二主电极的端部 的不同位置以基本上平行的关系延伸，中央部分在第 一和第二延伸臂之间； 以及每个第二对向电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中所 述第二对向电极的中央部分以及第一和第二延伸臂从沿所述第二对向电极的端部的不同位置以基本上平行的关系延伸，所述第二对向电极的第 一延伸 臂与所述第二主电极的第一延伸臂基本上纵向对准，所述第二对向电极的第 二延伸臂与所述第二主电极的第二延伸臂基本上纵向对准，并且所述第二对向电极的中央部分的至少一部分与所述第二主电^l的中央部分的至少一部 分基本上横向对准。8、 权利要求7的多层电容器，其中每个第一主电极和每个第二对向电极延伸到所述多层电容器的第一端 表面以及两个相邻侧表面的一部分，并且在这些延伸表面位置处直接连接到 所述第一外部端子；以及每个第二主电极和每个第一对向电极延伸到所述多层电容器的第二端 表面和所述两个相邻侧表面的一部分，并且在这些延伸表面位置处直接连接 到所述第二外部端子。9、 权利要求1的多层电容器，其中每个第一和第二主电极的中央部分 具有朝向电极片的中央的扩大区域。10、 权利要求l的多层电容器，其中每个第一和第二主电极的中央部分 包括由第一最大宽度限定的至少一个部分以及由比第一最大宽度大的第二 最大宽度限定的扩大部分。11、 权利要求l的多层电容器，其中每个第一和第二主电极的中央部分 包括由第一最大宽度限定的第一和第二基本为矩形的部分以及在第一和第 二矩形部分之间由比第一最大宽度大的第二最大宽度限定的扩大区域。12、 权利要求11的多层电容器，其中每个第一和第二主电极的中央部 分的扩大区域基本上为多边形或者圆形。13、 权利要求l的多层电容器，其中所述电介质材料包括钛酸钡。14、 权利要求l的多层电容器，其中所选择的第一和第二主电极以及第 一和第二对向电极包括4臬。15、 权利要求l的多层电容器，其中每个第一和相邻的第二电极片之间 的距离在大约2微米到8微米的范围内。16、 权利要求l的多层电容器，其中每个所述第一和第二外部端子分别 包括导电材料的薄膜镀层。17、 权利要求l的多层电容器，其中每个所述第一和第二外部端子分别 包括多层薄膜镀层，其中所述多层薄膜镀层所选择的层包括铜、镍、锡和金 中的一种或多种。18、 权利要求l的多层电容器，还包括多个第三电极片，分别包括基本上设置在同一平面内的相对的第三和第 四只于向电纟及；以及附加电介质材料，与所述多个第三电极片中选择的片交叉以形成第一和 第二覆盖层，第一覆盖层设置在交替堆叠的第一和第二电极片及交叉的电介 质材料的顶部，第二覆盖层设置在交替堆叠的第 一和第二电极片及交叉的电 介质材料的底部。19、 权利要求l的多层电容器，还包括至少一个第三电极片，该第三电 极片包括基本上设置在同一平面内的基本上为矩形的第一和第二屏蔽电极。20、 权利要求19的多层电容器，其中至少一个第三电极片设置在交替 堆叠的第一和第二电极片及交叉的电介质材料的顶部，并且至少一个第三电 极片设置在交替堆叠的第一和第二电极片及交叉的电介质材料的底部。21、 权利要求l的多层电容器，还包括多个第三电极片，分别包括基本上设置在同一平面内的相对的第三和第 四对向电才及；多个第四电极片，包括基本上设置在同 一平面内的相对的第一和第二屏 蔽电4及；以及附加电介质材料，与所述多个第三和第四电极片中选择的片交叉以形成 第一和第二覆盖层，第一覆盖层设置在交替堆叠的第一和第二电极片及交叉的电介质材料的顶部，第二覆盖层设置在交替堆叠的第一和第二电极片及交叉的电介质材料的底部。22、 权利要求21的多层电容器，其中至少一个第四电极片设置在所述多层电容器的顶部，并且至少一个第四电极片设置在所述多层电容器的底部，从而使所述第一外部端子基本上覆盖所述多层电容器的第一端表面并缠绕至每个相邻侧表面的一部分，并且使所述第二外部端子基本上覆盖所述多层电容器的第二端表面并缠绕至每个所述相邻侧表面的一部分。23、 一种宽带电容器，包括多个第一电极片，每个第一电极片包括基本上设置在同 一平面内的第一主电极和分离的第 一 对向电极；多个第二电极片，每个第二电极片包括基本上设置在同一平面内的第二主电极和分离的第二对向电极；以及多个电介质层，与交替的第一和第二电极片交叉以形成堆叠构造；其中由每对相对的第一和第二主电极之间的重叠形成低频的初级电容；并且由每个第一和第二电极片中的主电极和对向电极之间的耦合形成高频的次级电容。24、 权利要求23的宽带电容器，其中所述初级电容在低于大约200MHz的频率范围内提供电容功能；并且所述次级电容在高于大约200MHz的频率范围内提供电容功能。25、 权利要求23的宽带电容器，其中:每个第一电极片中的第一主电极的至少一部分和第一对向电极的至少一部分设置为基本上横向对准，从而由每个第一电极片中的第一主电极和第每个第二电极片中的第二主电极的至少一部分和第二对向电极的至少一部分设置为基本上横向对准，从而由每个第二电极片中的第二主电极和第二对向电极的横向相邻部分之间的电容耦合部分地形成所述次级电容。26、 权利要求23的宽带电容器，其中由每个第一和第二电极片中的主电极和对向电极之间的耦合形成高频的三级电容。27、 权利要求26的宽带电容器，其中 每个第一电极片中的第一主电极的至少一部分和第一对向电极的至少一部分设置为基本横向对准，从而由每个第一电极片中的第一主电极和第一个第二电极片中的第二主电极的至少一部分和第二对向电极的至少一部分设置为基本横向对准，从而由每个第二电极片中的第二主电极和第二对向电极的横向相邻部分之间的电容耦合部分地形成所述次级电容；每个第一主电极包括中央部分和位于中央部分旁边的至少一个延伸臂，并且每个第一对向电极包括与在同一平面内的第一主电极的至少一个延伸臂基本上纵向对准的至少 一个延伸臂；每个第二主电极包括中央部分和位于中央部分旁边的至少一个延伸臂，并且每个第二对向电极包括与在同一平面内的第二主电极的至少一个延伸臂基本上纵向对准的至少一个延伸臂；以及由每个第一电极片中的第一主电极的至少一个延伸臂的端部与第一对向电极的至少一个延伸臂的端部之间的电容耦合以及每个第二电极片中的第二主电极的至少一个延伸臂的端部与第二对向电极的至少一个延伸臂的端部之间的电容耦合形成所述三级电容。28、 权利要求23的宽带电容器，其中每个第一主电极包括中央部分和位于中央部分旁边的至少一个延伸臂，并且每个第一对向电极包括与在同一平面内的第一主电极的至少一个延伸臂基本上纵向对准的至少一个延伸臂；以及每个第二主电极包括中央部分和位于中央部分旁边的至少一个延伸臂，并且每个第二对向电极包括与在同一平面内的第二主电极的至少一个延伸臂基本上纵向对准的至少一个延伸臂。29、 权利要求28的宽带电容器，其中由每个第一电极片中的第一主电极的至少一个延伸臂的端部与第一对向电极的至少一个延伸臂的端部之间的电容耦合以及每个第二电极片中的第二主电极的至少一个延伸臂的端部与第二对向电极的至少 一个延伸臂的端部之间的电容耦合形成所述次级电容。30、 权利要求23的宽带电容器，还包括第一外部端子，电连接到每个第一主电极和每个第二对向电极；以及第二外部端子，电连接到每个第二主电极和每个第一对向电极。31、 权利要求30的宽带电容器，其中所述第一和第二外部端子分别包括导电材料的薄膜镀层。32、 权利要求23的宽带电容器，其中每个第一主电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中所述第一主电极的中央部分以及第一和第二延伸臂从沿所述第一主电极的端部的不同位置以基本上平行的关系延伸，中央部分在第一和第二延伸臂之间；每个第一对向电极包括端部以及从所述端部延伸的第一和第二延伸臂，所述第 一对向电极的第 一延伸臂与所述第 一主电极的第一延伸臂基本上纵向对准，并且所述第一对向电极的第二延伸臂与所述第一主电极的第二延伸臂基本上纵向对准；每个第二主电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中所述第二主电极的中央部分以及第一和第二延伸臂从沿所述第二主电极的端部的不同位置以基本上平行的关系延伸，中央部分在第一和第二延伸臂之间；以及每个第二对向电极包括端部以及从所述端部延伸的第一和第二延伸臂，所述第二对向电极的第 一延伸臂与所述第二主电极的第 一延伸臂基本上纵向对准，并且所述第二对向电极的第二延伸臂与所述第二主电极的第二延伸臂基本上纵向对准。33、 权利要求23的宽带电容器，其中每个第一主电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中所述第一主电极的中央部分以及第一和第二延伸臂从沿所述第一主电极的端部的不同位置以基本上平行的关系延伸，中央部分在第一和第二延伸臂之间；每个第一对向电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中第一对向电极的中央部分以及第一和第二延伸臂从沿所述第一对向电极的端部的不同位置以基本上平行的关系延伸，所述第一对向电极的第一延伸臂与所述第一主电极的第 一延伸臂基本上纵向对准，所述第一对向电极的第二延伸臂与所述第一主电极的第二延伸臂基本上纵向对准，并且所述第一对向电极的中央部分的至少一部分与所述第一主电极的中央部分的至少一部分基本上横向对准；每个第二主电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中所迷第二主电极的中央部分以及第一和第二延伸臂从沿所述第二主电极的端部的不同位置以基本上平行的关系延伸，中央部分在第一和第二延伸臂之间；以及每个第二对向电极包括端部、中央部分以及第一和第二延伸臂，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁P里特，约翰L高尔瓦格尼，约翰姆鲁兹，罗伯特格罗斯巴克，玛丽安娜贝罗利尼，
申请(专利权)人：阿维科斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]