CN100565733C - 能够充分防止电磁波噪声传播的表面安装型电容器 - Google Patents
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Abstract
一种表面安装型电容器包括：阳极区，具有阳极部分(11)和第一和第二引线(12，13)；阴极区，包括阴极部分(41a，41b)、第一和第二阳极端子(81，82)、阴极端子(70)和金属件(65)。所述电容器还具有附加端子(91，92)，与所述金属件(65)电连接并被接地到电容器安装在其上的对象(200)。
Description
本申请要求在先日本申请No.JP2004-26500的优先权，其公开一并在此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种要安装在电路板上并主要用作噪声滤波器的表面安装型电容器。
背景技术
近来，随着电子设备的性能的提高、尺寸的减小和重量的降低，减小其中使用这样的电子设备的电源的尺寸已经得到快速地发展。通过提高其工作或操作频率，可以进一步减小电源的尺寸。
随着操作频率的上升，已经采用针对所引起的噪声的对策。在电源中所使用的各种组件中，对噪声滤波器的性能要求已经变得越来越严格。这样的要求还来自于实用设备，这是由于随着数字电子设备的切换速率的上升，越来越需要将设备中所产生的较宽范围的高频成分与电源线去耦合。
作为这样的噪声滤波器，采用固体电解材料的表面安装型电容器已经得到发展并投入实际使用。这样的表面安装型固体电解电容器具有由诸如铝的阀用功能(value function)金属制成的阳极、以及由作为固体电解材料的具有高电导率的功能性聚合材料制成的阴极。所述固体电解电容器具有等于诸如铝电解电容器或钽电解电容器等非固体电解电容器的ESR(等效串联电阻)的1/20到1/50的ESR。
作为这样的表面安装型固体电解电容器，存在具有分布常数传输线型和三个端子的结构的电容器。该电容器通常被称为三端子或三极噪声滤波器。所述电容器具有阳极区(section)、阴极区、第一和第二阳极端子、以及阴极端子。所述阳极区具有阳极部分和第一和第二引线。所述阴极区包括分别形成在除了第一和第二引线之外的阳极区的外围表面上的固体介电膜上的阴极。所述第一和第二阳极端子分别与第一和第二引线的下侧电连接。所述阴极端子与阴极区的下侧表面电连接。
使用该电容器作为噪声滤波器，由此，第一和第二阳极端子电连接在实用设备的DC电源线和电路板上的电源的电源线之间。所述阴极端子与电路板的“地”进行电连接。
通过电容器来滤波和消除在实用设备的DC电源线或电源的电源线的任一个中出现的电压或电流的高频成分，导致了在相反的阴极端子中的实质上噪声减小的电压或电流。
然而，在诸如超过100MHz的高频区域中使用这样的表面安装型电容器的情况下，可能从第一或第二阳极端子中辐射电磁波噪声。所述辐射噪声可以在树脂封装和空气中传输。所述传播的噪声可以达到和可以输入到第二或第一阳极端子。这是由于第一和第二引线受到电磁暴露。该输入噪声会干扰并恶化电容器的噪声滤波性能。
作为上述优点的解决方案，由申请人提交的日本待审专利申请公开(JP-A)No.2002-313676公开了一种具有金属板的表面安装型电容器，与阴极区域的上侧电连接且覆盖第一和第二引线。所述金属板用于抑制或控制电磁波噪声的传播行为。
所公开的表面安装型电容器可以相当大地防止电磁波噪声，但是由于实用设备的操作频率的增加，在更高和更宽的频率范围内需要进一步的噪声减小。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种表面安装型电容器，能够充分地防止电磁波噪声的传播且极佳地执行噪声滤波性能。
根据本发明，提出了一种表面安装型电容器，包括：阳极区，具有阳极部分和第一和第二引线；第一和第二阳极端子，分别与所述第一和第二引线电连接；阴极区，包括与形成在所述阳极部分上的介电层相对的阴极部分；阴极端子，与所述阴极部分电连接；金属件，按照所述金属件覆盖所述阴极部分的整个上表面的方式形成在所述阴极部分上。所述电容器可以包括附加端子，与所述金属件电连接并被接地到所述表面安装型电容器要安装在其上的对象。
在本发明的一个方面中，所述金属件设置用于覆盖所述第一和第二引线以及所述第一和第二阳极端子。
在本发明的另一方面中，所述金属件可以具有实质上的平板部分和从所述平板部分延伸的方向向下部分。所述方向向下部分可以充当附加端子。
随着描述的进行，本发明的另外结构和优点将变得清楚。
附图说明
图1是示出了现有技术的表面安装型电容器的截面图；
图2A和2B分别是根据本发明第一实施例的表面安装型电容器的纵截面图和沿着图2A的线2B-2B的横截面图；
图3A和3B分别是根据本发明第二实施例的表面安装型电容器的纵截面图和沿着图3A的线3B-3B的横截面图；
图4A和4B分别是根据本发明第三实施例的表面安装型电容器的纵截面图和沿着图4A的线4B-4B的横截面图；以及
图5是示出了对于频率，现有技术和第一和第二实施例的表面安装型电容器的传输衰减性能的曲线图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，首先将描述在说明书的背景技术中提到的现有技术。
参考图1，现有技术的表面安装型电容器是固体电解电容器型，且包括：阳极区、阴极区、第一和第二阳极端子81和82、阴极端子70。所述阳极区具有阳极部分11和第一和第二引线12和13。所述阴极区包括下和上阴极部分41a和41b。所述下和上阴极部分41a和41b分别形成在除了第一和第二引线12和13之外的、阳极部分的外围表面上的固体电解膜(未示出)上。第一和第二阳极端子81和82分别与第一和第二引线12和13的下侧电连接。所述阴极端子70与下阴极部分41a的下侧表面电连接。
现有技术的电容器还包括金属板60。所述金属板60与上阴极部分41b的上侧电连接且覆盖第一和第二引线12和13。所述金属板60用于抑制或控制电磁波噪声的传播行为。
上述表面安装型电容器具有在说明书的背景技术中所述的优缺点。
接下来将参考附图来描述本发明的优选实施例。
第一实施例
参考图2A和2B，根据本发明第一实施例的表面安装型电容器是固体电解电容器型，且包括阳极区，具有阳极或阳极部分11、以及第一和第二引线12和13；阴极区，包括具有上和下阴极部分41a和41b的阴极部分、以及分别插入在阳极部分11和下和上阴极部分41a和41b之间的介电膜(未示出)。
所述阳极区域由诸如铝等阀用功能金属制成且具有薄片或平面形状。所述第一和第二引线12和13在形成介电膜的表面上，沿长度的两个方向从阳极部分11延伸。所述介电膜由诸如提供高介电常数的、诸如铝氧化物等阀用功能金属的氧化物制成。
所述下和上阴极部分41a和41b具有形成在介电膜上的阴极或阴极层、以及形成在阴极层上的导电膜。所述阴极层由诸如具有高导电率的高聚合分子化合物或导电聚吡咯材料等固体电解材料制成。所述导电膜由石墨层和银膏层制成。
所述第一和第二阳极端子81和82分别焊接和电连接在第一和第二引线12和13的下表面上。所述第一和第二阳极端子81和82提供到设置在电路板200上的电路的连接。另一方面，阴极端子70通过焊接层设置在阴极区域的导电膜的下表面上。
所述第一和第二阳极端子81和82和阴极端子70在其与电路板200的平面相对的面上是平面形状的。
更具体地，所述阳极区域具有在其宽度方向上彼此相对的前和后侧表面(如图2A所示)、在长度方向上彼此相对的第一和第二端表面、以及在其厚度方向上彼此相对的下和上平面表面。
所述第一和第二阳极端子81和82由铜制成。所述阴极端子70也由铜制成。所述第一和第二阳极端子81和82与诸如电源等实用设备的电路板200的焊盘电连接。所述阴极端子70对电路板200电接地。
所述表面安装型电容器还包括由铜制成的金属件或金属板65。所述金属板65与上阴极部分41b的上表面电连接。所述金属板65在长度方向上长于阳极区域的长度。此外，所述金属板65在宽度方向上宽于阳极区域的宽度。
所述表面安装型电容器还包括第一附加端子91，在长度方向上与金属板65的一端的下侧电连接；以及第二附加端子92，在长度方向上与金属板65的另一端的下侧电连接。所述第一和第二附加端子91和92可以与电路板200的地图案电连接。
所述第一和第二阳极端子81和82、阴极端子70和第一和第二附加端子91和92的各自表面在厚度方向上彼此在一个水平上。结果，所述表面安装型电容器可以通过自动安装设备安装在电路板200上。
为了防止阴极相关单元和阳极相关单元彼此短路，可以用电绝缘树脂(未示出)来封装该电容器。可选地，可以在下和上阴极部分41a和41b上形成电绝缘膜(未示出)。
在本发明的表面安装电容器用作噪声滤波器的情况下，将电容器安装在电路板上，从而第一和第二阳极端子81和82分别连接在高速切换电路(未示出)的电源线和电源(未示出)的电源线之间，并且将阴极端子和附加端子在地线上接地。在该配置中，通过该分布常数型滤波器滤出和消除了由于切换操作引起且出现在高速切换电路的电源线上的电压的高频成分，所述滤波器防止了高频成分被传输到电源的电源线。
金属板65在第一和第二引线12和13上扩展，因此覆盖了整个第一和第二引线12和13。即，金属板65具有实质上的平板部分651和从平板部分651延伸的方向向下部分652。另外，所述方向向下部分652与第一和第二附加端子91和92电连接，所述第一和第二附加端子91和92可以分别与电路板200的地电连接。结果，与图1所示的现有技术的电容器相比，金属板65可以更充分地抑制或控制在第一和第二引线12和13附近的电磁波噪声的传播行为。
第二实施例
参考图3A和3B，根据本发明第二实施例的表面安装型电容器与图2A和2B所示的第一实施例的不同在于：金属板65具有单个附加端子。因此，相同的组件将由相同的参考符号来表示且将省略其详细描述，并且将主要描述不同的组件。
第二实施例的表面安装型电容器包括附加端子96，在长度方向上与金属板65的一端的下侧电连接。所述附加端子96可以与电路板200的地图案电连接。第一阳极端子81、阴极端子70和附加端子96的表面在厚度方向上彼此处于一个水平上。
金属板65在第一和第二引线12和13上延伸，因此覆盖了整个第一和第二引线12和13。即，金属板65具有实质上的平板部分651和分别从平板部分651延伸的方向向下部分652。此外，方向向下部分652之一与附加端子96电连接，所述附加端子96可以与电路板200的地电连接。结果，与图1所示的现有技术的电容器相比，金属板65可以更充分地抑制或控制在第一和第二引线12和13附近的电磁波噪声的传播行为。
第三实施例
参考图4A和4B，根据本发明第三实施例的表面安装型电容器包括与图2A和2B所示的第一实施例的表面安装型电容器相同的组件。第一和第三实施例之间的主要的不同在于金属板件的形状。将对该不同进行解释。
第二实施例的表面安装型电容器包括由铜制成的金属件或金属板66。所述金属板66与上阴极部分41b的上表面电连接。所述金属板66长于阳极区域的长度。另外，所述金属板66在宽度方向上宽于阳极区域的宽度，如图2B所示。
所述金属板66沿长度和宽度方向在第一和第二引线12和13上延伸。因此，金属板66完全覆盖了整个第一和第二引线12和13。即，金属件66具有实质上的平板部分661和分别从平板部分661延伸的方向向下部分662。此外，方向向下部分662充当附加端子。所述附加端子对应于图2A和2B所示的第一实施例的第一和第二附加端子91和92、或图3A或3B所示的第二实施例的附加端子96。结果，所述方向向下部分662可以与电路板200的地电连接。因此，金属板66可以更充分地抑制或控制在第一和第二引线12和13附近的电磁波噪声的传播行为。
由于金属件66在长度和宽度方向上完全覆盖了第一和第二引线12和13，因此与图2A和2B所示的第一实施例和图3A和3B所示的第二实施例相比，第三实施例的电容器可以更充分地抑制或控制电磁波噪声的传播行为。
为了示出本发明的效果，已经测量了根据第一和第二实施例的电容器的传输特性并将其与现有技术电容器进行比较。
图5示出了现有技术和第一和第二实施例的表面安装型电容器的传输系数S21对频率特性。
传输系数S21是电容器的散射矩阵的元素之一，并表示在第一阳极端子81上出现的多少输入频率成分由于来自第一阳极端子81和第一引线11的辐射，而被传输到第二阳极端子82，包括由第二阳极端子82所拾取的电磁波。即，S21的值越低，则电磁波噪声受到越大的抑制或控制。
利用通过SMA(亚微型A)连接器连接到电路板200的输入和输出端口的网络分析器，对传输系数S21进行测量，所述输入和输出端子分别与第一和第二阳极端子81和82电连接。所述网络分析器可以在从30kHz到6GHz的频率区域内测量传输系数S21。
每一个电容器的规格如下：
| 阳极区 | 铝制，13mm宽和15mm长 |
| 金属板 | 铜制，13mm宽且具有足以覆盖阳极区的长度 |
| 第一和第二阳极端子 | 铜制，13mm宽和1mm长 |
| 附加端子 | 铜制，13mm宽和1mm长 |
在图5中，线a、b和c分别表示现有技术的电容器、第一实施例的电容器、第二实施例的电容器的传输系数S21。如将从图5中显而易见，与现有技术电容器相比，第一和第二实施例的电容器衰减了电磁波噪声。尽管第一实施例的电容器对电磁波噪声进行了最大地衰减，但是第二实施例的电容器还高效地衰减了电磁波噪声。
到目前为止，已经结合多个实施例描述了本发明。然而，本发明并不局限于上述实施例，而可以由本领域的技术人员在本发明的范围内以各种方式进行修改。例如，阳极区域可以是圆柱状的，作为平面形状的替代，并且阴极区域可以是圆柱状的。而且，铝阳极和铝氧化物可以分别由钽和钽氧化物来替代。而且，金属件并不局限于以上所提到的形状，而是可以具有能够有效地提供屏蔽效果的形状。
Claims (9)
1.一种表面安装型固体电解电容器，包括：
阳极区，具有阳极部分(11)和第一和第二引线(12，13)；
第一和第二阳极端子(81，82)，分别与所述第一和第二引线电连接；
阴极区，包括与形成在所述阳极部分上的介电层相对的阴极部分(41a，41b)，所述阴极部分具有下阴极部分和上阴极部分；
阴极端子(70)，与所述下阴极部分的下表面电连接；
金属件(65，66)，所述金属件具有长度方向，并且所述金属件按照所述金属件覆盖所述上阴极部分的整个上表面的方式形成在所述上阴极部分上；
其特征在于：所述电容器还包括附加端子(91，92，96，662)，所述附加端子与所述金属件电连接并被接地到所述表面安装型电容器要安装在其上的对象(200)。
2.根据权利要求1所述的表面安装型固体电解电容器，其特征在于：所述金属件(65，66)覆盖所述第一和第二引线(12，13)和所述第一和第二阳极端子(81，82)。
3.根据权利要求1所述的表面安装型固体电解电容器，其特征在于：所述附加端子包括第一和第二附加端子(91，92，96，662)；
其中，所述第一附加端子电连接到所述金属件(65)沿长度方向的一端，所述第二附加端子电连接到所述金属件(65)的另一端。
4.根据权利要求1所述的表面安装型固体电解电容器，其特征在于：所述金属件(65，66)具有平板部分(651，661)和从所述平板部分(651，661)延伸的方向向下部分(652，662)，所述平板部分(651，661)具有长度方向。
5.根据权利要求4所述的表面安装型固体电解电容器，其特征在于：所述方向向下部分(652，662)在所述平板部分的长度方向上，形成在所述平板部分(651，661)的两端。
6.根据权利要求5所述的表面安装型固体电解电容器，其特征在于：附加方向向下部分(662)在与所述平板部分的长度方向垂直的宽度方向上，形成在所述平板部分(661)的两侧。
7.根据权利要求4所述的表面安装型固体电解电容器，其特征在于：所述方向向下部分(662)充当所述附加端子。
8.根据权利要求1所述的表面安装型固体电解电容器，其特征在于：所述阴极端子(70)被接地到所述表面安装型电容器安装在其上的对象(200)。
9.根据权利要求1所述的表面安装型固体电解电容器，其特征在于：所述第一和第二阳极端子(81，82)、所述阴极端子(70)和所述附加端子(91，92，96，662)具有安装表面，所述安装表面彼此在一个水平上。
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