CN114899009A - 具有超宽带性能的多层陶瓷电容器 - Google Patents

具有超宽带性能的多层陶瓷电容器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有超宽带性能的多层陶瓷电容器。多个有源电极可以布置在电容器的单片主体内并且平行于纵向方向。第一屏蔽电极可以布置在单片主体内并且平行于纵向方向。第一屏蔽电极可以与第一外部端子连接。第一屏蔽电极可以具有第一纵向边缘和第二纵向边缘，第一纵向边缘和第二纵向边缘均与横向方向对齐并且背离第一外部端子。第二屏蔽电极可以在纵向方向上从第一纵向边缘以屏蔽电极偏移距离偏移。第二屏蔽电极可以与第二外部端子连接。第二屏蔽电极可以在Z方向上与第一屏蔽电极大致对齐。

Description

具有超宽带性能的多层陶瓷电容器
本申请是申请日为2020年1月24日、申请号为202080010344.4、发明创造名称为“具有超宽带性能的多层陶瓷电容器”的中国发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月27日提交的美国临时申请序列号62/811,111、和2019年1月28日提交的美国临时申请序列号62/797,523的优先权，通过引用将这些美国临时申请的全部内容并入本文。
技术领域
本发明涉及具有超宽带性能的多层陶瓷电容器。
背景技术
现代技术应用的多样性产生了对用于其中的高效电子组件和集成电路的需求。电容器是用于滤波、耦合、旁通和此类现代应用的其他方面的基本组件，这些现代应用可能包括无线通信、警报系统、雷达系统、电路切换、匹配网络和许多其他应用。集成电路速度和封装密度的急剧增加尤其需要耦合电容器技术的进步。当高电容耦合电容器经受到许多当前应用的高频影响时，性能特性变得越来越重要。由于电容器对于如此广泛的应用至关重要，因此电容器的精度和效率极其重要。因此，电容器设计的许多特定方面已经成为改进其性能特征的焦点。
发明内容
根据本发明的一实施方案，宽带多层陶瓷电容器可以具有第一端和第二端，该第二端在垂直于横向方向的纵向方向上与第一端间隔开。横向方向和纵向方向均可以垂直于Z方向。宽带多层陶瓷电容器可以包括：单片主体，该单片主体包括多个介电层；第一外部端子，该第一外部端子沿第一端设置；以及第二外部端子，该第二外部端子沿第二端设置。宽带多层陶瓷电容器可包括多个有源电极，所述多个有源电极布置在单片主体内并且平行于纵向方向。宽带多层陶瓷电容器可包括第一屏蔽电极，该第一屏蔽电极布置在单片主体内并且平行于纵向方向。第一屏蔽电极可以与第一外部端子连接。第一屏蔽电极可以具有第一纵向边缘，该第一纵向边缘与横向方向对齐且背离第一外部端子。第一屏蔽电极可以具有第二纵向边缘，该第二纵向边缘与横向方向对齐且背离第一外部端子。第二纵向边缘可以在纵向方向上从第一纵向边缘以屏蔽电极偏移距离偏移。第二屏蔽电极可以与第二外部端子连接，并且在Z方向上与第一屏蔽电极大致对齐。
根据本发明的另一实施方案，宽带多层陶瓷电容器可以具有第一端和第二端，该第二端在垂直于横向方向的纵向方向上与第一端间隔开。横向方向和纵向方向均可以垂直于Z方向。宽带多层陶瓷电容器可以包括：单片主体，该单片主体包括多个介电层；第一外部端子，该第一外部端子沿第一端设置；以及第二外部端子，该第二外部端子沿第二端设置。宽带多层陶瓷电容器可包括多个有源电极，所述多个有源电极布置在单片主体内并且平行于纵向方向。宽带多层陶瓷电容器可以包括第一屏蔽电极，该第一屏蔽电极布置在单片主体内并且平行于纵向方向。第一屏蔽电极可以与第一外部端子连接。第二屏蔽电极可以布置在单片主体内并且平行于纵向方向。第二屏蔽电极可以与第二外部端子连接。第二屏蔽电极可以在Z方向上与第一屏蔽电极大致对齐。在纵向方向上、在第一屏蔽电极与第二屏蔽电极之间可以形成屏蔽间隙距离。电容器可以在纵向方向上、在电容器的第一端与第二端之间具有电容器长度。电容器长度与屏蔽间隙距离的比率可以大于约2。
根据本发明的另一实施方案，公开了一种形成宽带多层陶瓷电容器的方法。该方法可以包括在多个有源电极层上形成多个有源电极。该方法可以包括在屏蔽电极层上形成第一屏蔽电极。第一屏蔽电极可以延伸到电容器的单片主体的第一端。第一屏蔽电极可以具有第一纵向边缘，该第一纵向边缘与横向方向对齐且背离第一外部端子。第一屏蔽电极可以具有第二纵向边缘，该第二纵向边缘与横向方向对齐且背离第一外部端子。第二屏蔽电极可以在纵向方向上从第一纵向边缘以屏蔽电极偏移距离偏移。该方法可以包括在屏蔽电极层上形成第二屏蔽电极，该第二屏蔽电极延伸至单片主体的第二端并且在所述Z方向上与第一屏蔽电极大致对齐。该方法可以包括堆叠多个有源电极层和屏蔽电极层以形成单片主体，使得多个有源电极层和多个屏蔽电极平行于电容器的纵向方向。
附图说明
在说明书的其余部分中(包括参考附图)更具体地阐述了本发明的完整而可行的公开(包括其对于本领域普通技术人员来说的最佳模式)，在附图中：
图1A示出了根据本公开的方面的有源电极层的一个实施方案的俯视图；
图1B示出了根据本公开的方面如图1A所示配置的交替电极层的立体图；
图1C示出了根据本公开的方面在其中形成多个电容区的、图1A的有源电极层的实施方案的自顶向下视图；
图1D示出了根据本公开的方面在其中形成多个电容区的屏蔽电极的实施方案的自顶向下视图；
图1E示出了根据本公开的方面的包括多个区的电容器的一个实施方案的侧截面图，其中有源电极层如图1A至1C所示配置并且屏蔽电极层如图1C所示配置；
图2A示出了根据本公开的方面的有源电极层的另一实施方案的俯视图；
图2B示出了根据本公开的方面在其中形成多个电容区的、图2A的有源电极层的实施方案的自顶向下视图；
图2C示出了根据本公开的方面如图2A所示配置的交替电极层的立体图；
图3A示出了根据本公开的方面的包括多个区的电容器的另一个实施方案的截面图，其中有源电极层如图2A至2C所示配置并且屏蔽电极层如图1D所示配置；
图3B为根据本公开的方面的电容器的另一实施方案；
图4描绘了图1A至图1E所示的具有多个电容区的电容器的实施方案的电路示意图；
图5描绘了图2A至图2C所示的具有多个电容区的电容器的实施方案的电路示意图；
图6示出了在如图1E所示的第一取向(orientation)上和第二取向上、图1A至图1E的电容器的模拟插入损耗数据；
图7A至7D示出了根据本发明的一实施方案的图6的电容器的锚定电极、屏蔽电极和有源电极的俯视图；
图8A至图8D示出了根据本发明的某些实施方案的有源电极层的额外实施方案的俯视图；
图9示出了在第二取向上的图1E的电容器；以及
图10描绘了针对所制造的八个多层陶瓷电容器中的一个多层陶瓷而测量的代表性插入损耗响应曲线。
具体实施方式
本领域普通技术人员应理解，本讨论仅是示例性实施方案的描述，并不被旨在是限制本公开的更广泛的方面。
一般而言，本发明涉及一种多层陶瓷电容器。特别地，本发明涉及一种多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器在单个单片主体内包含交替的介电层和电极层。
多个有源电极、第一屏蔽电极和第二屏蔽电极可以布置在单片主体内。屏蔽电极可以配置为改善电容器的响应特性(例如，插入损耗、回波损耗等)。屏蔽电极可以具有限定一个或多个台阶的偏移纵向边缘，例如如下面参照图1D所描述的。例如，第一屏蔽电极可以与第一外部端子连接。第一屏蔽电极可以具有第一纵向边缘，该第一纵向边缘与横向方向对齐且背离第一外部端子。第一屏蔽电极可以具有第二纵向边缘，该第二纵向边缘与横向方向对齐且背离第一外部端子。第二屏蔽电极可以在纵向方向上从第一纵向边缘以屏蔽电极偏移距离偏移。第二屏蔽电极可以与第二外部端子连接，并且在Z方向上与第一屏蔽电极大致对齐。宽带多层陶瓷电容器可以配置为用于安装到安装表面，使得第一屏蔽电极和第二屏蔽电极位于多个有源电极层与安装表面之间。
有源电极区可以包括有源电极，这些有源电极配置为在单组堆叠电极内表现多个电容元件。例如，初级电容元件可以在相对低频率下有效，而次级电容元件可以在相对中频率和/或高频率下有效。例如，初级电容可以在1和500nF内，例如在大约10和100nF内，而次级电容可以在1和500pF内，例如在10和100pF内。
本发明人已经发现，这种配置可以跨越宽频率范围而提供具有低插入损耗的多层陶瓷电容器。通常，插入损耗是通过电容器的功率损耗并且可以使用本领域公知的任何方法测量。
屏蔽电极可以以可表现不同插入损耗特性的各种配置布置在单片主体内。例如，在一个实施方案中，屏蔽电极可以位于有源电极区与电容器的底表面之间。没有屏蔽电极的介电区可以位于有源电极区与电容器的顶表面之间，例如如下面参照图1E所描述的。在这样的实施方案中，电容器可以表现出从约1GHz到约40GHz下的大于约-0.5dB的插入损耗，在一些实施方案中大于约-0.4dB的插入损耗，在一些实施方案中大于约-0.35dB的插入损耗，以及在一些实施方案中大于约-0.3dB的插入损耗。在这样的实施方案中，电容器可以表现出在约10GHz下的大于约-0.4dB的插入损耗，在一些实施方案中在约10GHz下大于约-0.35dB的插入损耗，在一些实施方案中大于约-0.3dB的插入损耗，以及在一些实施方案中在约10GHz下的大于约-0.25dB的插入损耗。电容器可以表现出在约20GHz下的大于约-0.4dB的插入损耗，在一些实施方案中在约20GHz下的大于约-0.35dB的插入损耗，以及在一些实施方案中在约20GHz下的大于约-0.3dB的插入损耗。电容器可以表现出在约30GHz下的大于约-0.4dB的插入损耗，在一些实施方案中在约30GHz下的大于约-0.35dB的插入损耗，在一些实施方案中在约30GHz下的大于约-0.3dB的插入损耗，以及在一些实施方案中在约30GHz下的大于约-0.25dB的插入损耗。电容器可以表现出在约40GHz下的大于约-0.4dB的插入损耗，在一些实施方案中在约40GHz下的大于约-0.35dB的插入损耗，在一些实施方案中在约40GHz下的大于约-0.3dB的插入损耗，以及在一些实施方案中在约40GHz下的大于约-0.25dB的插入损耗。
在一些实施方案中，宽带多层陶瓷电容器可以表现出从约5GHz到约20GHz下的从约-0.05dB到约-0.4dB的插入损耗，在一些实施方案中从约10GHz到约20GHz下的从约-0.05dB到约-0.3dB的插入损耗，在一些实施方案中从约20GHz到约30GHz下的从约-0.05dB到约-0.3dB的插入损耗，以及在一些实施方案中从约30GHz到约40GHz下的从约-0.05dB到约-0.3dB的插入损耗。
在另一实施方案中，一个或多个底部屏蔽电极可以布置在有源电极区与电容器的底表面之间。一个或多个顶部屏蔽电极可以布置在有源电极区与电容器的顶表面之间，例如如下面参照图3B所描述的。在这样的实施方案中，在跨越4GHz至10GHz的频率范围测量时，插入损耗可以是约-0.3dB或更多，例如约-0.28dB或更大，例如约-0.25dB或更多，例如约-0.23dB或更多。
在这样的实施方案中，在跨越13GHz至20GHz的频率范围测量时，插入损耗可以是约-0.4dB或更多，例如约-0.38dB或更多，例如约-0.35dB或更多，例如约-0.34dB或更多。
在这样的实施方案中，在跨越23GHz至30GHz的频率范围测量时，插入损耗可以是约-0.45dB或更多，例如约-0.4dB或更多，例如约-0.38dB或更多，例如约-0.35dB或更多，例如约-0.32dB或更多。
在这样的实施方案中，在跨越33GHz至40GHz的频率范围测量时，插入损耗可以是约-0.55dB或更多，例如约-0.5dB或更多，例如约-0.48dB或更多，例如约-0.45dB或更多，例如约-0.43dB或更多。
电容器长度与屏蔽电极偏移距离的比率可以大于约2，在一些实施方案中大于约5，在一些实施方案中大于约10，在一些实施方案中大于约15，在一些实施方案中大于约20，以及在一些实施例中大于约40。
第一屏蔽间隙距离和/或第二屏蔽间隙距离可以在约10微米至约200微米的范围内，在一些实施方案中在约20微米至约150微米的范围内，以及在一些实施方案中在约30微米至约80微米的范围内。
屏蔽电极偏移距离可以在约75微米至约300微米的范围内，在一些实施方案中在约100微米至约250微米的范围内，以及在一些实施方案中在约125微米至约175微米的范围内。
在一些实施方案中，第二屏蔽电极可以具有第一纵向边缘，该第一纵向边缘与横向方向对齐且背离第二外部端子。第二屏蔽电极可以具有第二纵向边缘，该第二纵向边缘与横向方向对齐且背离第二外部端子。第二纵向边缘可以在纵向方向上从第一纵向边缘以大致屏蔽电极偏移距离偏移。
第一屏蔽间隙距离可以形成在纵向方向上、在第一屏蔽电极的第一纵向边缘与第二屏蔽电极的第一纵向边缘之间。电容器可以在纵向方向上、在电容器的第一端与第二端之间具有电容器长度。电容器长度与第一屏蔽间隙距离的比率可以大于约2，在一些实施方案中大于约5，在一些实施方案中大于约10，在一些实施方案中大于约15，在一些实施方案中大于约20，以及在一些实施例中大于约40。例如，第一屏蔽间隙距离可以在约25微米至约400微米的范围内，在一些实施方案中在约40微米至约300微米的范围内，在一些实施方案中在约50微米至约200微米的范围内，以及在一些实施方案中在约75微米至约150微米的范围内。
在一些实施方案中，第二屏蔽间隙距离可以形成在纵向方向上、在第一屏蔽电极的第二纵向边缘与第二屏蔽电极的第二纵向边缘之间。第二屏蔽间隙距离与第一屏蔽间隙距离的比率可以在约0.5至约40的范围内，在一些实施方案中在约0.7至约20的范围内，在一些实施方案中在约1.1至约10的范围内，在一些实施方案中在约1.5至约8的范围内，以及在一些实施方案中在约2至约6的范围内。第二屏蔽间隙距离与电容器长度的比率可以在约1.1至约40的范围内，在一些实施方案中在约1.2至约20的范围内，在一些实施方案中在约1.3至约10的范围内，在一些实施方案中在约1.5至约5的范围内，以及在一些实施方案中在约2至约4的范围内。例如，第二屏蔽间隙距离可以在约25微米至约1200微米的范围内，在一些实施方案中在约50微米至约1000微米的范围内，在一些实施方案中在约100微米至约800微米的范围内，以及在一些实施方案中在约200微米至约600微米的范围内。
然而，应当理解，在一些实施方案中，第二屏蔽间隙距离可以大致等于第一屏蔽间隙距离。换言之，屏蔽电极可以没有台阶部分，使得屏蔽电极之间的屏蔽间隙距离可以在跨越屏蔽电极的宽度上大致均匀。
所述第一屏蔽电极可以具有第三纵向边缘，第三纵向边缘与横向方向对齐且背离第一外部端子。第二屏蔽电极可以具有第三纵向边缘，第三纵向边缘与横向方向对齐且背离第二外部端子。第三屏蔽间隙距离可以形成在纵向方向上、在第一屏蔽电极的第三纵向边缘与第二屏蔽电极的第三纵向边缘之间。第一屏蔽电极可以在横向方向上关于在纵向方向上延伸的纵向中心线对称。
在一些实施方案中，屏蔽到底表面的距离(shield-to-bottom-surfacedistance)可以被定义为屏蔽电极与电容器的底表面之间的距离。如果包括多个屏蔽电极层，则屏蔽到底表面的距离可以被定义为屏蔽电极层的最低层与底表面之间的距离。电容器厚度与屏蔽到底表面的距离的比率可以大于约2，在一些实施方案中大于约5，在一些实施方案中大于约10，在一些实施方案中大于约15，在一些实施方案中大于约20，以及在一些实施例中大于约40。
有源电极层中的至少一个可以包括第一电极，该第一电极包括与第一外部端子电连接的基部部分(base portion)。第一电极臂可以从基部部分沿纵向方向延伸。第一电极的中心部分可以从基部部分沿纵向方向延伸。第一电极的中心部分可以在第一位置处具有第一宽度并且在第二位置具有比第一宽度大的第二宽度。第二位置可以在纵向方向上从第一位置偏移。
有源电极层中的至少一个可以包括第二电极，该第二电极包括与第二外部端子电连接的基部部分。中心端部间隙距离可以形成在纵向方向上、在第一电极的中心部分与第二电极的基部部分之间。
在一些实施方案中，有源电极层的至少一个可以包括第二电极，该第二电极包括与第二外部端子电连接的基部部分，并且其中，中心边缘间隙距离形成在横向方向上、在第一电极的中心部分与第二电极臂之间。
I.示例实施方案
转向图1A-图1E，公开了多层陶瓷电容器100的一个实施方案。图1E是安装到安装表面101(如印刷电路板或基板)的多层电容器100的简化侧视图。多层电容器100可以包括在Z方向136上堆叠的多个电极区10。多个电极区10可以包括介电区12、有源电极区14和屏蔽电极区16。有源电极区14可以在Z方向136上位于介电区12与屏蔽电极区16之间。介电区12可以从有源电极区14延伸到宽带多层陶瓷电容器100的顶表面18。电容器100可以包括在Z方向136上与顶表面18相反的底表面20。
电极区10可以包括多个介电层。一些介电层可以包括形成在其上的电极层。一般而言，介电层和电极层的厚度不受限制，且能够根据电容器的性能特性根据需要为任意厚度。例如，电极层的厚度能够为(但不限于)约500nm或更大，例如约1μm或更大，例如约2μm或更大，例如约3μm或更大，例如约4μm或更大至约10μm或更小，例如约5μm或更小，例如约4μm或更小，例如约3μm或更小，例如约2μm或更小。例如，电极层可具有约1μm至约2μm的厚度。此外，在一实施方案中，介电层的厚度可以根据上述电极层的厚度来定义。此外，应当理解，当存在且如本文所定义时，介电层的这种厚度也可以应用于任何有源电极层和/或屏蔽电极层之间的层。
一般而言，本发明提供具有独特电极布置和配置的多层电容器，该多层电容器提供各种益处和优点。在这点上，应当理解，构造电容器所采用的材料可以不受限制并且可以是本领域中通常采用的任何材料且可以使用本领域中通常采用的任何方法形成。
通常，介电层通常由相对高介电常数(K)的材料形成，该相对高介电常数诸如约10至约40,000，在一些实施方案中为约50至约30,000，以及在一些实施方案中为约100至约20,000。
在这点上，介电材料可以是陶瓷。陶瓷可以以多种形式提供，例如晶片(例如，预烧的)或在装置自身内共烧的介电材料。
高介电材料类型的特定实施例包括例如NPO(COG)(高达约100)、X7R(约3,000至约7,000)、X7S、Z5U和/或Y5V材料。应当理解，上述材料是通过其行业公认的定义来描述的，这些材料中的一些是由电子工业联盟(EIA)建立的标准分类，因此本领域的普通技术人员应当认识到。例如，这种材料可以包括陶瓷。此类材料可包括钙钛矿，例如钛酸钡和相关固溶体(例如，钛酸锶钡、钛酸钙钡、钛酸锆钡、锆钛酸锶钡、锆钛酸钙钡等)、钛酸铅和相关固体溶液(例如，锆钛酸铅、锆钛酸镧铅)、钛酸铋钠等。在一个特定的实施方案中，例如，可以采用式BaXSr1-xTiO3的钛酸锶钡(“BSTO”)，其中x为0至1，在一些实施方案中为约0.15至约0.65，以及在一些实施方案中为约0.25至约0.6。其他合适的钙钛矿可以包括，例如，BaXCa1-xTiO3，其中x为约0.2至约0.8，以及在一些实施方案中约0.4至约0.6；PbXZr1-xTiO3(“PZT”)，其中x的范围为从约0.05至约0.4；锆钛酸镧铅(“PLZT”)、钛酸铅(PbTiO3)、钛酸钡钙锆(BaCaZrTiO3)、硝酸钠(NaNO3)、KNbO3、LiNbO3,LiTaO3、PbNb2O6、PbTa2O6、KSr(NbO3)和NaBa2(NbO3)5KHb2PO4。额外的复合钙钛矿可能包括A[B11/3B22/3]O3材料，其中A是BaXSr1-x(x可以是从0到1的值)；B1是MgyZn1-y(y可以是从0到1的值)；B2是TazNb1-z(z可以是从0到1的值)。在一个特定的实施方案中，介电层可以包括钛酸盐。
电极层可以由本领域已知的多种不同金属中的任一种形成。电极层可由金属(例如导电金属)制成。材料可以包括贵金属(例如，银、金、钯、铂等)、贱金属(例如，铜、锡、镍、铬、钛、钨等)等，及其各种组合。溅射钛/钨(Ti/W)合金，以及铬、镍和金的各自溅射层也可以是合适的。电极也可以由低电阻材料(例如银、铜、金、铝、钯等)制成。在一个特定的实施方案中，电极层可以包含镍或其合金。
再次参考图1E，在一些实施方案中，介电区12可以不具有从电容器100的第一端119或第二端120延伸大于电容器100的长度21的约25％的电极层(由方框21示意性地示出)，在一些实施方案中没有延伸大于电容器长度约20％、在一些实施方案中大于电容器长度的约15％、在一些实施方案中大于电容器长度的约10％、在一些实施方案中大于电容器长度的约5％、以及在一些实施方案中大于电容器长度的约2％的电极层。例如，在这样的实施方案中，介电区12可以包括一个或多个浮动电极和/或虚拟电极接线片(dummyelectrode tab)。然而，在其他实施方案中，介电区12可以没有所有电极层。在一些实施方案中，宽带多层陶瓷电容器100可以在Z方向136上在多个有源电极层102、104上方不具有屏蔽电极22、24。在一些实施方案中，宽带多层陶瓷电容器100可以在Z方向136上在多个有源电极层102、104的最低电极层19上方不具有屏蔽电极22、24。
多个有源电极层102、104可以布置在有源电极区14内。每个有源电极层102、104可以包括一个或多个有源电极，例如如下面参照图1A至图1C所描述的。例如，在一些实施方案中，每个有源电极层102、104可以包括第一电极106和第二电极108。
多层电容器100可以包含第一外部端子118，该第一外部端子118连接到第一电极层102的第一电极106和第二电极层104的第二(反)电极108。多层电容器100可以包括第二外部端子120，该第二外部端子120连接到第二电极层104的第一电极106和第一电极层102的第二(反)电极108。
屏蔽电极区16可以包括一个或多个屏蔽电极，例如如下面参照图1D所描述的。例如，屏蔽电极区16可以包括布置在电容器100的单片主体的第一屏蔽电极22。第一屏蔽电极22可以与纵向方向132平行。第一屏蔽电极22可以与第一外部端子118连接。屏蔽电极区16可以包括可以与第二外部端子120连接的第二屏蔽电极24。第二屏蔽电极24可以在Z方向136上与第一屏蔽电极22大致对齐。
一般而言，对于本文中讨论的实施方案，外部端子可由本领域已知的多种不同金属中的任一种形成。外部端子可以由金属(例如导电金属)制成。材料可以包括贵金属(例如，银、金、钯、铂等)、贱金属(例如，铜、锡、镍、铬、钛、钨等)等，及其各种组合。在一个特定的实施方案中，外部端子可以包括铜或其合金。
可以使用本领域公知的任何方法形成外部端子。可以使用诸如溅射、涂装、印刷、化学镀或纯铜端接(fine copper termination,FCT)、电镀、等离子沉积、推进剂喷涂/气刷(air brushing)等技术来形成外部端子。
在一实施方案中，外部端子可以被形成为，使得外部端子为相对厚的。例如，可以通过将金属的厚膜条带施加到电极层的暴露部分(例如，通过将电容器浸入液体外部端子材料中)来形成这样的端子。这种金属可以在玻璃基质中并且可以包括银或铜。作为实施例，可以将这种条带印刷并烧制到电容器上。此后，可以在端子条带上方形成额外的金属(例如，镍、锡、焊料等)镀层，使得电容器可焊接到基板。可以使用本领域公知的任何方法(例如，通过用于将负载金属的糊剂转移至暴露的电极层上方的端接机器和印刷轮)进行厚膜条带的这种施加。
厚镀的外部端子具有的平均厚度可以为约150μm或更小，例如约125μm或更小、例如约100μm或更小、例如约80μm或更小。厚镀的外部端子的平均厚度可以为约25μm或更大，例如约35μm或更大、例如约50μm或更大、例如约75μm或更大。例如，厚镀的外部端子的平均厚度可为约25μm至约150μm，例如约35μm至约125μm、例如约50μm至约100μm。
在另一实施方案中，外部端子可以被形成为，使得外部端子是金属的薄膜镀层。这种薄膜镀层可以通过在电极层的暴露部分上沉积诸如导电金属的导电材料来形成。例如，电极层的前边缘可以被暴露，使得该前边缘可以允许形成镀覆端子(platedtermination)。
薄镀的外部端子具有的平均厚度可以为约50μm或更小，例如约40μm或更小、例如约30μm或更小、例如约25μm或更小。薄镀的外部端子具有的平均厚度可以为约5μm或更大，例如约10μm或更大、例如约15μm或更大。例如，外部端子具有的平均厚度可为约5μm至约50μm，例如约10μm至约40μm、例如约15μm至约30μm、例如约15μm至约25μm。
通常，外部端子可以包括镀覆端子。例如，外部端子可以包括电镀端子(electroplated terminal)、化学镀端子(无电镀端子，electroless plated terminal)或其组合。例如，电镀端子可以通过电镀形成。化学镀端子可以通过化学镀形成。
当多层构成外部端子时，外部端子可以包括电镀端子和化学镀端子。例如，可以首先采用化学镀来沉积初始材料层。然后可以将镀技术切换到电化学镀系统，这可以允许更快地堆积材料。
当使用任一镀方法形成镀覆端子时，从电容器主体暴露的电极层的引线接线片(lead tab)的前边缘经受镀液。在一个实施方案中，通过经受，可以将电容器浸入镀液中。
采用包含导电材料(例如导电金属)的镀液来形成镀覆端子。这种导电材料可以是任何上述材料或本领域公知的任何材料。例如，镀液可以是氨基磺酸镍浴或其他镍溶液，使得镀层和外部端子包含镍。可替代地，镀液可以是铜酸浴或其他合适的铜溶液，使得镀层和外部端子包含铜。
此外，应当理解的是，镀液可以包含本领域公知的其他添加剂。例如，添加剂可以包括可有助于镀覆过程的其他有机添加剂和介质。此外，可以使用添加剂以在期望的pH下使用镀液。在一个实施方案中，可以在溶液中使用降阻添加剂，以辅助完全镀层覆盖以及将镀覆材料结合到电容器和引线接线片的暴露的前边缘。
电容器可以暴露、浸没或浸入镀液中达预定时间量。这样的暴露时间不一定受到限制，但可以是足够时间量以允许足够的镀覆材料沉积以形成镀覆端子。在这点上，时间应该足以允许在一组交替的介电层和电极层内的各个电极层的给定极性的引线接线片的期望暴露的相邻前边缘之间形成连续连接。
通常，电镀与化学镀之间的区别为电镀采用电偏压，例如通过使用外部电源。电解镀液通常可以经受高电流密度范围，例如十到十五amp/ft2(额定功率为9.4伏)。可以通过与需要形成镀覆端子的电容器的负连接和与同一镀液中的固体材料(例如，铜镀液中的铜)的正连接来形成连接。也就是说，电容器被偏压至与镀液极性相反的极性。使用这种方法，镀液的导电材料被吸引到电极层的引线接线片的暴露的前边缘的金属。
在将电容器浸入或经受镀液之前，可以采用各种预处理步骤。此类步骤可出于多种目的而进行，包括催化、加速和/或改善镀覆材料对引线接线片的前边缘的粘附。
此外，在镀覆或任何其他预处理步骤之前，可以采用初始清洁步骤。可以采用此类步骤来去除在电极层的暴露的引线接线片上形成的任何氧化物堆积。当内部电极或其他导电元件由镍形成时，该清洁步骤可能特别有助于辅助去除氧化镍的任何堆积。部件清洁可以通过完全浸入预清洁浴(例如包括酸性清洁剂的浴)中来实现。在一实施方案中，暴露可以持续预定时间，例如约10分钟的数量级。清洁也可替代地通过化学抛光或磨削(harperizing)步骤实现。
此外，可以执行激活电极层的引线接线片的暴露的金属前边缘的步骤，以促进导电材料的沉积。活化可以通过浸入钯盐、光图案化钯有机金属前体(通过掩模或激光)、丝网印刷或喷墨沉积钯化合物或电泳钯沉积来实现。应当理解，基于钯的活化目前仅作为活化溶液的实施例公开，该活化溶液通常与由镍或其合金形成的暴露的接线片部分的活化一起良好地工作。然而，应当理解，也可以使用其他活化溶液。
此外，作为上述活化步骤的替代或除了上述活化步骤，在形成电容器的电极层时可以将活化掺杂剂引入到导电材料中。例如，当电极层包含镍并且活化掺杂剂包含钯时，钯掺杂剂可以被引入到形成电极层的镍墨(nickel ink)或组合物中。这样做可以消除钯活化步骤。应该进一步理解，上述活化方法中的一些(例如有机金属前体)也有助于自身对玻璃成型剂的共沉积，以增加对电容器的一般陶瓷体的粘附。当如上所述使用活化步骤时，在端接镀覆之前和之后，微量活化剂材料可能通常保留在暴露的导电部分处。
此外，还可以采用镀覆后的后处理步骤。此类步骤可出于多种目的而进行，包括增强和/或改善材料的粘附。例如，可以在执行镀覆步骤之后采用加热(或退火)步骤。这种加热可以通过烘烤、经受激光、紫外线(UV)暴露、微波暴露、电弧焊等进行。
如本文所述，外部端子可包括至少一个镀层。在一实施方案中，外部端子可仅包括一个镀层。然而，应当理解，外部端子可以包括多个镀层。例如，外部端子可以包括第一镀层和第二镀层。此外，外部端子还可以包括第三镀层。这些镀层的材料可以是上述和本领域公知的任何一种。
例如，一个镀层(例如第一镀层)可以包括铜或其合金。另一个镀层(例如第二镀层)可以包括镍或其合金。另一个镀层(例如第三镀层)可以包括锡、铅、金、或诸如合金的组合。替代地，初始镀层可包括镍，然后是锡或金镀层。在另一个实施方案中，可以形成铜的初始镀层，然后是镍层。
在一个实施方案中，初始或第一镀层可以是导电金属(例如，铜)。然后可以用包含用于密封的电阻聚合材料的第二层覆盖该区域。然后可以对该区域进行抛光以选择性地去除电阻聚合材料，然后再次用包含导电金属材料(例如，铜)的第三层来镀覆。
初始镀层上方的上述第二层可以对应于焊料阻挡层，例如镍焊料阻挡层。在一些实施方案中，上述层可以通过在初始化学镀或电解镀层(例如，镀铜)的顶部上电镀附加金属(例如，镍)层来形成。上述阻焊层的层的其他示例性材料包括镍-磷、金和银。在一些实施方案中，上述阻焊层上的第三层可以对应于导电层，例如镀覆Ni、Ni/Cr、Ag、Pd、Sn、Pb/Sn或其他合适的镀覆焊料。
此外，可以形成一层金属镀层，然后进行电镀步骤，以在这种金属镀层上放提供电阻合金或更高电阻的金属合金涂层，例如化学镀Ni-P合金。然而，应当理解，可以包括任何金属涂层，如本领域普通技术人员从本文的完整公开中所理解的那样。
应当理解，任何上述步骤都可以作为整体工艺(bulk process)发生，例如滚镀、流化床镀和/或流通式镀端接工艺(flow-through plating termination process)，所有这些在本领域中是公知的。这种整体工艺能够同时处理多个组件，从而提供高效且快捷的端接工艺。相对于传统端接方法(例如需要单独组件处理的厚膜端子的印刷)而言，这是一个特别的优势。
如本文所述，外部端子的形成通常由电极层的引线接线片的暴露的前边缘的位置来引导。这种现象可以被称为“自决定(self-determining)”，因为外部镀覆端子的形成是由在电容器上选择的外围位置处的电极层的暴露导电金属的配置决定的。在一些实施方案中，电容器可以包括“虚拟接线片”以沿着电容器的单片主体的不包括其他电极(例如，有源电极或屏蔽电极)的部分提供暴露的导电金属。
应当理解，用于形成电容器端子的附加技术也可以在本技术的范围内。示例性替代方案包括但不限于通过镀、磁性、掩蔽、电泳/静电、溅射、真空沉积、印刷或用于形成厚膜或薄膜导电层的其他技术来形成端子。
图1A图示了根据本公开的方面的用于有源电极区14中的一个或多个电极的有源电极配置的一个实施方案的俯视图。更具体地，有源电极区14可以包括交替布置的第一电极层102和第二电极层104，例如如下面参照图1B所描述的。参照图1A，每个有源电极层102、104可以包括第一电极106和第二电极108。第一电极106可以具有在横向方向134上沿着第一电极106的纵向边缘延伸的基部部分114。第一电极106可以具有在纵向方向132上从基部部分114延伸的一对电极臂110。第二电极108可以具有在横向方向134上沿着第二电极层108的纵向边缘延伸的基部部分114。第二电极108可以具有在纵向方向132从基部部分114延伸的一对电极臂110。
第一电极106的第一电极臂110可以与第二电极108的相应电极臂110大致纵向对齐。臂间隙226可以限定在纵向方向132上、第一电极106和第二电极108的对齐的电极臂110之间。
中心边缘间隙距离23可以限定在横向方向134上、在第一电极的中心部分122与第二电极臂110之间。中心端部间隙距离24可以限定在纵向方向132上、在第一电极106的中心部分122与第二电极108的基部部分114之间。在一些实施方案中，中心边缘间隙距离23可以大致等于中心端部间隙距离24。
第一电极106的中心部分112可以在第一位置处具有第一宽度27并且在第二位置处具有比第一宽度27大的第二宽度29。第一宽度27的第一位置可以在纵向方向132上从第二宽度的第二位置偏移。这种配置可以允许在不改变中心边缘间隙距离23的情况下调整Z方向136上相邻电极的中心部分112之间的重叠区域。
参考图1B，多个第一电极层102和多个第二电极层104可以以交替的镜像配置来布置。如图所示，各个电极层的中心部分112至少部分地重叠。图1B阐述了总共四个电极层；然而，应当理解，可以采用任意数量的电极层来获得用于所需应用的所需电容。
参考图1C，可以在第一电极106与第二电极108之间形成数个电容区。例如，在一些实施方案中，中心电容区122可以形成在第一电极106的中心部分112与第二电极108的基部部分114和/或臂128之间。在一些实施方案中，臂间隙电容区124可以形成在第一电极106的电极臂110与第二电极108的电极臂110之间的臂间隙240内。
图1D图示了屏蔽电极层26，该屏蔽电极层可以被包括在电容器100的单片主体内的屏蔽电极区16(图1E中示出)内。如上所述，第一屏蔽电极22可以平行于纵向方向132(例如，平行于图1E所示的顶表面18和底表面20)。第一屏蔽电极22可以具有第一纵向边缘28，第一纵向边缘与横向方向134对齐且背离第一外部端子118(图1E中所示)和第一端119。第一屏蔽电极22可以具有第二纵向边缘30，第二纵向边缘与横向方向134对齐且背离第一外部端子(图1E中所示)和第一端119。第二纵向边缘30可以在纵向方向132上从第一纵向边缘28以屏蔽电极偏移距离32偏移。
第二屏蔽电极24可以与第二外部端子120(如图1E所示)和第二端121连接。第二屏蔽电极24可以在Z方向136上与第一屏蔽电极22大致对齐(如图1E所示)。第二屏蔽电极24可以具有与第一屏蔽电极22类似的配置。例如，第二屏蔽电极24可以具有第一纵向边缘28，该第一纵向边缘与横向方向134对齐且背离第二外部端子120(图1E中所示)和第二端121。第二屏蔽电极24可以具有第二纵向边缘30，该第二纵向边缘与横向方向134对齐且背离第二外部端子120(图1E中所示)和第二端121。第二屏蔽电极24的第二纵向边缘30可以在纵向方向132上从第二屏蔽电极24的第一纵向边缘28以屏蔽电极偏移距离32偏移。
第一屏蔽电容区34可以形成在第一屏蔽电极119的第一纵向边缘28与第二屏蔽电极121的第一纵向边缘28之间。第二屏蔽电容区36可以形成在第一屏蔽电极119的第一纵向边缘28与第二屏蔽电极121的第二纵向边缘30之间。在一些实施方案中，第一纵向边缘28在横向方向134上的宽度38可以小于第一屏蔽电极22在横向方向134上的宽度40。
第一屏蔽间隙距离42可以形成在纵向方向132上、在第一屏蔽电极22的第一纵向边缘28与第二屏蔽电极24的第一纵向边缘28之间。第二屏蔽间隙距离44可以形成在纵向方向132上、在第一屏蔽电极22的第二横向边缘30与第二屏蔽电极22的第二横向边缘30之间。
在一些实施方案中，第三屏蔽间隙距离46可以形成在第一屏蔽电极22的第三纵向边缘48与第二屏蔽电极24的第三纵向边缘48之间。第三屏蔽电容区51可以形成在第一屏蔽电极119的第三纵向边缘48与第二屏蔽电极121的第三纵向边缘48之间。在一些实施方案中，第三屏蔽间隙距离46可以大致等于第二屏蔽间隙距离44，使得第三屏蔽电容区51在尺寸和形状上可以与第二屏蔽电容区36基本相似。例如，在一些实施方案中，第一屏蔽电极22和/或第二屏蔽电极24可以在横向方向134上、关于在纵向方向132上延伸的纵向中心线50对称。
然而，在其他实施方案中，第三屏蔽间隙距离46可以大于或小于第二屏蔽间隙距离44，使得第三电容区51的尺寸和/或形状被设置为与第二电容区36的不同并且产生与第二电容区不同的电容。
应当理解，在一些实施方案中，屏蔽电极22、24中的一个或多个可以是矩形的。换言之，屏蔽电极偏移距离32可以为零或大致为零，使得第一纵向边缘28和第二纵向边缘30对齐或大致对齐。
图2A和图2B图示了第一电极层102和第二电极层104的另一个实施方案。更具体地，每个电极层102、104可以包括第一电极106和第二电极108。第一电极106可以具有基部部分114。一对电极臂110和至少一个中心部分112可以从基部部分114延伸。第二电极108可以具有沿着第二电极层108的纵向边缘延伸的基部部分114。第二电极106可以具有从基部部分114延伸的一对电极臂110。电极区12、14、16通常可以是不重叠的。
参考图1E，在一些实施方案中，宽带多层陶瓷电容器100可以在Z方向136上、在顶表面18与底表面20之间具有电容器厚度56。
介电区12可以在Z方向136上具有介电区厚度58。在一些实施方案中，电容器厚度56与介电区厚度58的比率可以在约1.1到约20的范围内，在一些实施方案中在约1.5到约10的范围内，在一些实施方案中在约1.7到约5的范围内。
有源电极区14可以在Z方向136上具有有源电极区厚度59。有源电极区14可以没有屏蔽电极22、24，和/或可以仅包括重叠电极。有源电极区厚度59可以限定在最低有源电极层19与最高电极层65之间。电容器厚度56与有源电极区厚度59的比率的范围可以从约1.1到约20。
屏蔽电极区16可以在Z方向136上具有屏蔽电极区厚度61。屏蔽电极区厚度61可以被限定在电容器100的底表面20与多个有源电极的最低电极层19之间。电容器厚度56与屏蔽电极区厚度61的比率可以在约1.1到约20的范围内，在一些实施方案中在约1.5到约10的范围内，在一些实施方案中在约1.7到约5的范围内。
在一些实施方案中，屏蔽到底表面的距离63可以被定义为屏蔽电极22、24与电容器100的底表面20之间的距离。如果包括多个屏蔽电极层，则屏蔽到底表面的距离63可以被定义为屏蔽电极层的最低层与底表面20之间的距离。电容器厚度56与屏蔽到底表面的距离63的比率可以在约1.1到约20的范围内，在一些实施方案中在约1.5到约10的范围内，在一些实施方案中在约1.7到约5的范围内。
在一些实施方案中，屏蔽电极22、24可以与有源电极106、108间隔开第一屏蔽到有源距离67。第一屏蔽到有源距离67与屏蔽到底表面的距离63之比可以在约1到约20的范围内，在一些实施方案中在约2到约10的范围内，在一些实施方案中在约3到约5的范围内。
此外，图2A图示了包括主要部分128和台阶部分130的电极臂110。更具体地，第一电极106的电极臂110可以包括在横向方向134上延伸的第一纵向边缘60，并且可以限定台阶部分130的边缘。第二纵向边缘62可以在横向方向134上延伸并且可以限定臂110的主要部分128的边缘。第一纵向边缘60可以在纵向方向132上从第二纵向边缘62以臂偏移距离64偏移。第一电极106和/或第二电极108的一个或两个电极臂110可以包括各自的主要部分128和台阶部分130。例如，两个电极106、108的两个臂110可以包括各自的主要部分128和台阶部分130，例如如图2A图示。主要臂间隙240可以形成在对齐的臂110的台阶部分130之间。台阶臂间隙242可以形成在对齐的臂110的主要部分128之间。
参考图2B，可以在图2A的电极配置的第一电极106与第二电极108之间形成数个电容区。例如，在一些实施方案中，中心电容区122可以形成在第一电极106的中心部分112与第二电极108的基部部分114和/或臂110之间。在一些实施方案中，主要臂间隙电容区125可以形成在主要臂间隙240内，并且台阶间隙电容区126可以形成在台阶臂间隙242内。
参考图3A，在一些实施方案中，介电区12可以包括与第一端子118连接的第一虚拟接线片电极52和/或与第二端子120连接的第二虚拟接线片电极54。在一些实施方案中，屏蔽电极区16可以包括与第一端子118连接的第一虚拟接线片电极55和/或与第二端子120连接的第二虚拟接线片电极54。
更具体地，虚拟接线片电极52、54、55、57可用于例如使用纯铜端接工艺形成(例如，沉积)端子118、120。虚拟接线片电极52、54、55、57可以从第一端119或第二端121延伸小于电容器长度21的25％。
此外，在一些实施方案中，屏蔽电极区16可以包括多个屏蔽电极层。例如，第一屏蔽电极22和第二屏蔽电极24可以布置在电容器100的单片主体内并且分别与第一外部端子118和第二外部端子120连接，例如如上面参考附图所描述的。第二屏蔽电极24可以在Z方向136上与第一屏蔽电极22大致对齐。额外屏蔽电极对150可以位于第一屏蔽电极22和第二屏蔽电极24(其可以被定义为最低屏蔽电极)与最低有源电极层19之间的屏蔽电极层166内。在这样的实施方案中，第一屏蔽到有源距离67可以被限定在最低有源电极19与在Z方向136上最靠近最低有源电极19的一个或多个屏蔽电极之间。在这个实施例中，第一屏蔽到有源距离67被限定在最低有源电极19与额外屏蔽电极对150之间。
本文中描述的电极配置可以允许在相邻电极层102、104(即平行板电容)的中心部分112之间的初级电容元件，以及额外次级电容元件，例如如上面参考图1C、图1D和图2B所描述的。这些配置示意性地描绘在图4中。
在一些实施方案中，电容器100可以包括一个或多个浮动电极111。浮动电极111可以位于介电区12中。然而，在其他实施方案中，浮动电极111可以位于有有源电极区14和/或屏蔽电极区16中。通常，这种浮动电极111不直接连接到外部端子118、120。
然而，在一些实施方案中，浮动电极可以是浮动电极层的一部分，该浮动电极层包含至少一个与外部端子电连接的电极；然而，这种浮动电极层包含至少一个不直接接触该电极或外部端子的浮动电极。
可以根据本领域已知的任何方法来定位和配置浮动电极。例如，浮动电极可以设置为使得浮动电极与有源电极层的第一有源电极和/或第二有源电极的至少一部分(例如中心部分)重叠。在这点上，浮动电极层可以与第一电极层和第二内部电极层交替地层叠和设置。在这点上，这些层可以被介电层分开。
此外，这种浮动电极可以具有如本领域通常公知的任何形状。例如，在一实施方案中，浮动电极层可以包括具有匕首状配置的至少一个浮动电极。例如，这种配置可以类似于本文所述的第一电极的配置和形状。然而，应当理解，这种第一电极可以包含或可以不包含具有台阶部分的电极臂。
此外，在一实施方案中，浮动电极层可以包含至少一浮动电极，其中浮动电极的端部邻近至少一个外部端子但不接触该外部端子。在这点上，这种间隙可以被称为纵向方向上的浮动电极间隙。这种浮动电极间隙在纵向方向上的长度可以大于电容器的0％，例如约3％或更多、例如约5％或更多至约50％或更少、例如约40％或更少、例如约30％或更少、例如约20％或更少、例如约10％或更少。
图3B图示了根据本公开的方面的电容器160的另一实施方案。电容器160可以包括多个电极区162。多个电极区162可以包括有源电极区14、第一屏蔽电极区164和第二屏蔽电极区166。有源电极区14可以位于第一屏蔽电极区164与第二屏蔽电极区166之间。
在一些实施方案中，电容器160或其一部分可以关于在纵向方向上延伸的纵向中心线167对称。例如，底部屏蔽电极区164的屏蔽电极22、24可以关于纵向中心线167相对于顶部电极区166的屏蔽电极22、24对称。换言之，屏蔽到底表面的距离63可以大致等于屏蔽到顶表面的距离168，该屏蔽到顶表面的距离可以被限定在顶部屏蔽电极区166的屏蔽电极22、24与电容器160的顶表面18之间。例如，在一些实施方案中，屏蔽到底表面的距离63与屏蔽到顶表面的距离168的比率可以在从约0.8到约1.2的范围内、在一些实施方案中在从约0.9到约1.1的范围内、在一些实施方案中在从约0.95到约1.05的范围内、以及在一些实施方案中在从约0.98到约1.02的范围内。
顶部屏蔽电极区166的屏蔽电极22、24可以与有源电极106、108以第二屏蔽到有源距离169间隔开。第二屏蔽到有源距离169与屏蔽到顶表面的距离168的比率可以在约1到约20的范围内、在一些实施方案中在约2到约10的范围内、以及在一些实施方案中在约3到约5的范围内。此外，第一屏蔽到有源距离67与第二屏蔽到有源距离169的比率可以在从约0.8到约1.2的范围内、在一些实施方案中在从约0.9到约1.1的范围内、在一些实施方案中在从约0.95到约1.05的范围内、以及在一些实施方案中在从约0.98到约1.02的范围内。
电容器160可以在第一取向(如图所示)上表现出与第三取向可比较的插入损耗特性，在第三取向上电容器160关于纵向方向132旋转180度(如图示所示看起来基本相似)。然而，电容器160的第二取向可以通过关于纵向方向132旋转90度而相对于第一取向而限定，使得屏蔽电极22、24垂直于安装表面101。
在第一取向中，电容器160可以在大于约2GHz的测试频率下表现出第一插入损耗值。电容器160可以在相对于安装表面的第二取向上、在约测试频率下表现出与第一插入损耗值相差至少约0.3dB的第二插入损耗值。
图4示意性地图示了图1C的电极配置的三个电容元件：相邻电极层之间的初级电容元件112'、中心电容元件122'、和臂间隙电容元件124'。电容元件112'、122'和124'分别对应于图1C的中心区域112、中心电容区122、和臂间隙电容区124。此外，外部端子在图4中用118和128描述。
图5示意性地图示了图2B的电极配置的四个电容元件，其中电容元件112'、122'和125'以及126'分别对应于图2B的中心区域112、电容区122、主要臂间隙电容区125和台阶间隙电容区126。应当理解，可以选择性地设计各种间隙的尺寸以实现图4和图5中图示的电容元件所期望的各自电容值。更具体地说，可以选择电容器的配置和各种参数，例如电极层的数量、电极对重叠中心部分的表面积、分隔电极的距离、介电材料的介电常数等，以达到所期望的电容值。然而，如本文所公开的电容器可包括组合的串联和并联电容器的阵列以提供有效的宽带性能。
在一个示例性的超宽带电容器实施方案中，初级电容器112'通常对应于相对大的电容，该电容适用于在通常较低的频率范围(例如大致在约几千赫兹(kHz)到约200兆赫兹(MHz)之间)内操作，而次级电容器122'、124'、125'和/或126'通常可以对应于相对较小值的电容器，该相对较小值的电容器配置为在相对较高的频率范围(例如大致在大约200兆赫兹(MHz)到数千兆赫兹(GHz)之间)内操作。
因此，有源电极可以配置为在单组堆叠电极内表现多个电容元件。例如，初级电容元件可以在相对低的频率下有效，而次级电容元件(例如，中心电容区122和/或臂间隙电容区124)可以在相对中频和/或高频下有效。例如，初级电容可以在1和500nF内，例如在大约10和100nF内，而次级电容可以在1和500pF内，例如在10和100pF内。
参照图6，在一些实施方案中，多层电容器300可以包括沿第一端119设置的第一外部端子118和沿第二端121设置的第二外部端子120，该第二端121在纵向方向132上与第一端119相对。多层电容器300可以包括多个介电层和多个电极层，其中电极层与位于每个相邻电极层之间的介电层以相对且间隔开的关系交错。
此外，如上所述，多层电容器可以包括屏蔽电极。例如，如图6所图示的，多层电容器300可以包括第一屏蔽区210和第二屏蔽区212，并且屏蔽区210、212中的每一个可以包括一个或多个屏蔽电极层214。屏蔽区210、212可以通过介电区(例如不包含任何电极层的区域)与有源电极区216间隔开。
屏蔽电极层214可以具有第一屏蔽电极配置，其中每个屏蔽电极220通常是矩形的。在其他实施方案中，屏蔽电极层214可以具有第二屏蔽电极配置，其中屏蔽电极222包括台阶224，例如如以上参考图1D的电极所解释的。
在一些实施方案中，有源电极218区可以设置在第一屏蔽区210与第二屏蔽区212之间。有源电极区216可以包括多个交替的有源电极层218，例如如参考图2A-图2C所解释的。另外，一对陶瓷盖(ceramic cover)227可以沿着电容器300的顶表面和/或底表面设置。陶瓷盖227可以包括与多个介电层的介电材料相同或相似的介电材料。
参考图6，在一些实施方案中，多层电容器300还可以包括锚定电极区302、304、316和/或318。例如，多层电容器300可以包括有源电极区216顶部上的第一锚定电极区304。此外，包含屏蔽电极层214的屏蔽电极区210可以位于第一锚定电极区304的上方，例如第一锚定电极区的顶部上。此外，第二锚定电极区302可以位于屏蔽电极区210的顶部之上，例如顶部上。类似地，多层电容器300可以包括有源电极区216下方(例如有源电极区的正下方)的第三锚定电极区316。此外，包含屏蔽电极层214的屏蔽电极区210可以位于第三锚定电极区316的下方，例如第三锚定电极区的正下方。此外，第四锚定电极区318可以位于屏蔽电极区210的下方，例如屏蔽电极区的正下方。就此而言，有源电极区216可以例如设置在第一锚定电极区304与第三锚定电极区316之间。有源电极区216可如上文参考图1A至图1C、图2A至图2C所述，或如以下参考图8A至图8D所述来配置。
参考图7A，锚定电极区302、304、316和/或318可以包括多个锚定电极层310，每个都具有一对锚定电极312。锚定电极312可以包括一对电极臂314。锚定电极312的各电极臂314例如以与上文参考图1A和图2A-图2C的电极所描述的类似的方式、可以包括主要部分328和台阶部分330。
参考图7B到图7D，锚定电极312可以具有各种配置。例如，参考图7B，在一些实施方案中，锚定电极312的电极臂314可以不包括台阶。例如，这样的电极可以表现为没有台阶的C形配置。参考图7C，在一些实施方案中，锚定电极312的电极臂314可以包括从锚定电极312的外部横向边缘322向内偏移的台阶部分320。参考图7D，在其他实施方案中，台阶部分320可以从锚定电极312的臂314的内部横向边缘324偏移。其他配置也是可能的。例如，在一些实施方案中，台阶部分320可以从外部横向边缘322和内部横向边缘324两者偏移。
参考图8A到图8C，在一些实施方案中，有源电极106、108可以具有各种其他配置。例如，参考图8A，在一些实施方案中，第一电极106和第二电极108中的每个可以包括单个臂110，而不是如上面关于图1A所述的一对臂110、202。就此而言，这种电极可包括一个电极，该电极包含从基部延伸的中心部分和也从基部部分延伸的一个电极臂；同时，对电极可以包括基部部分和从该第二电极的基部部分延伸的仅一个电极臂。
参考图8B，在一些实施方案中，第一电极106和第二电极108中的每一个可以包括中心部分112。例如，每个电极106、108可以包括自各自基部部分延伸的中心部分112，以及自各自基部部分延伸的至少一个电极臂110、202(例如，两个电极臂110、202)。
参考图8C，在一些实施方案中，电极106、108的电极臂110、202可以具有台阶部分130，该台阶部分从电极臂的主要部分的内部横向边缘324背离电极层的电极106、108中的至少一个电极的横向中心线236而向外偏移。最后，参考图8D，在一些实施方案中，电极106、108的电极臂110可以具有台阶部分130，该台阶部分从电极臂110、202的外部横向边缘322和内部横向边缘324两者偏移。
II.插入损耗
本公开的方面涉及一种宽带多层电容器，该宽带多层电容器表现出取向敏感插入损耗特性。宽带多层电容器可以在第一取向上、在测试频率下表现出插入损耗，该插入损耗比在第二取向上、在该测试频率下的插入损耗变化大于约0.3dB。在第一取向中，多层陶瓷电容器100的纵向方向132可以平行于安装表面101(例如如图1E所示)。在第一取向中，电极(例如，有源电极106、108和屏蔽电极22、24)可以通常平行于安装表面101。另外，屏蔽电极区1(包括屏蔽电极22、24)在第一个取向上可以位于有源电极区14(包括多个有源电极106、108)与安装表面101之间，例如如图1E所示。
参考图9，在第二取向中，多层陶瓷电容器100可以相对于第一取向(图1E中所示)关于纵向方向136旋转180度。因此，在第二取向上，介电区16可以相对于Z方向136位于有源电极区14与安装表面101之间。
电容器可以在第一取向上、在测试频率(大于约2GHz)下表现出第一插入损耗值，并且在第二取向上、在测试频率下表现第二插入损耗值。在一些实施方案中，测试频率可以在从约10GHz到约30GHz、或更高的范围内。第二插入损耗值可以与第一插入损耗值相差至少约0.3dB。
III.测试方法
根据本公开的方面，测试组件可以被用于测试电容器的性能特性，例如插入损耗和回波损耗。例如，电容器可以安装到测试板。输入线和输出线均可以与测试板连接。测试板可以包括将输入线和输出线与电容器的相应外部端子电连接的微带线(microstripline)或测试迹线(test trace)。测试迹线可间隔约0.432mm(0.017英寸)或约0.610mm(0.024英寸)。
可以使用源信号发生器(例如，1806Keithley 2400系列源测量单元(SMU)，例如Keithley 2410-C SMU)将输入信号施加到输入线，并且电容器的结果输出信号可以在输出线处(例如，使用源信号发生器)测量。对于具有相同设计和标称尺寸的多个电容器，可以重复该测试方法。可以在第一取向和第二取向上测量插入损耗结果。这些插入损耗结果之间的差异可以进行计算并取平均值，以确定电容器组的标称插入损耗灵敏度值(nominalinsertion loss sensitivity value)。
对于这里描述的电容器的各种配置，可以重复该过程。
实施例
具有上述图1A至图1E所述配置的八个多层陶瓷电容器被制造，并且针对第一取向和第二取向上的插入损耗响应特性进行测试。多层陶瓷电容器具有以下尺寸，对应于图1A至图1E的标注尺寸。
Figure BDA0003696556730000241
因此，电容器21的长度与屏蔽电极偏移距离32的比率为约6.7。第二屏蔽间隙距离与第一屏蔽间隙距离之比为约6.9。电容器厚度与屏蔽到底表面的距离之比为约40.2。
对具有相同设计和标称尺寸(在制造公差范围内)的八个多层陶瓷电容器，测量了插入损耗响应特性。对于第一取向和第二取向上的八个多层陶瓷电容器中的每一个，在30GHz和40GHz下对插入损耗值进行取样。对于每个电容器，计算在30GHz和40GHz下第一取向和第二取向的插入损耗值之差。在30GHz和40GHz下所得的插入损耗Δ值被平均以确定以下分别在30GHz和40GHz下、第一取向与第二取向之间的平均插入损耗Δ值：
测试频率(GHz) 平均插入损耗Δ(dB) 插入损耗的标准偏差
30 0.332 0.041
40 0.324 0.051
如上表所示，在30GHz和40GHz下，制造的多层陶瓷电容器的平均插入损耗均大于0.3dB，标准偏差在30GHz和40GHz下分别为0.041和0.05。如上表所示，也计算了在30GHz和40GHz下针对八个多层陶瓷电容器组的平均插入损耗Δ值的标准偏差。
图10描绘了多个陶瓷电容器中的一个的插入损耗响应曲线，该插入损耗响应曲线表现出非常接近上述平均值的插入损耗。根据图10的插入损耗响应曲线，第一取向的插入损耗与第二取向的插入损耗之间的差异如下：
测试频率(GHz) 插入损耗(dB)
30 0.330
40 0.325
此外，电容器可以在第一取向上表现出优异的插入损耗特性。参考图10，第一取向的插入损耗302在约10GHz下、约20GHz下、约30GHz下、约40GHz下、约50GHz下和约60GHz下大于大约-0.8dB。第一取向的插入损耗302在约10GHz下、约20GHz下、约30GHz下、约40GHz下、约50GHz下和约60GHz下大于大约-0.5dB。
本领域的普通技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下实施本发明的这些和其他修改和变化。此外，应当理解，各个实施方案的方面可以全部或部分互换。此外，本领域普通技术人员将理解，前述描述仅作为实施例，并不旨在限制在所附权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (14)

1.一种宽带多层陶瓷电容器，所述宽带多层陶瓷电容器具有第一端和第二端，所述第二端在垂直于横向方向的纵向方向上与所述第一端间隔开，所述横向方向和所述纵向方向均垂直于Z方向，所述宽带多层陶瓷电容器包括：
单片主体，所述单片主体包括多个介电层；
第一外部端子，所述第一外部端子沿所述第一端设置；
第二外部端子，所述第二外部端子沿所述第二端设置；
多个有源电极，所述多个有源电极布置在所述单片主体内并且平行于所述纵向方向；
第一屏蔽电极，所述第一屏蔽电极布置在所述单片主体内并且平行于所述纵向方向，所述第一屏蔽电极与所述第一外部端子连接；以及
第二屏蔽电极，所述第二屏蔽电极与所述第二外部端子连接，所述第二屏蔽电极在所述Z方向上与所述第一屏蔽电极大致对齐，
其中，所述电容器在所述Z方向上、在顶表面与底表面之间具有电容器厚度，并且
其中，所述电容器厚度与底部屏蔽到底表面的距离的比率大于约2。
2.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，所述宽带多层陶瓷电容器配置为用于安装到安装表面，使得所述第一屏蔽电极和所述第二屏蔽电极位于多个有源电极层与所述安装表面之间。
3.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，所述宽带多层陶瓷电容器在所述Z方向上、在多个有源电极层上方没有屏蔽电极。
4.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，所述宽带多层陶瓷电容器在所述Z方向上、在多个有源电极层的最低电极层上方没有屏蔽电极。
5.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，所述第一屏蔽电极在所述横向方向上关于在所述纵向方向上延伸的纵向中心线对称。
6.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，有源电极层中的至少一个包括：第一电极，所述第一电极包括与所述第一外部端子电连接的基部部分；第一电极臂，所述第一电极臂在所述纵向方向上从所述基部部分延伸；以及中心部分，所述中心部分在所述纵向方向上从所述基部部分延伸。
7.根据权利要求6所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，所述中心部分在第一位置处具有第一宽度且在第二位置处具有大于所述第一宽度的第二宽度，并且其中，所述第二位置在所述纵向方向上从所述第一位置偏移。
8.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，有源电极层中的至少一个包括第二电极，所述第二电极包括与所述第二外部端子电连接的基部部分，并且其中，在所述纵向方向上、在所述第一电极的中心部分与所述第二电极的基部部分之间形成中心端部间隙距离。
9.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，有源电极层中的至少一个包括第二电极，所述第二电极包括与所述第二外部端子电连接的基部部分，并且其中，在所述横向方向上、在所述第一电极的中心部分与第二电极臂之间形成中心边缘间隙距离。
10.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，所述宽带多层陶瓷电容器在约10GHz下表现出大于约-0.4dB的插入损耗。
11.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，所述宽带多层陶瓷电容器在约20GHz下表现出大于约-0.4dB的插入损耗。
12.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，所述宽带多层陶瓷电容器在约30GHz下表现出大于约-0.4dB的插入损耗。
13.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，所述宽带多层陶瓷电容器在从约5GHz至约20GHz下表现出约-0.05dB至约-0.4dB范围内的插入损耗。
14.根据权利要求1所述的宽带多层陶瓷电容器，其中，所述宽带多层陶瓷电容器在从约20GHz至约40GHz下表现出约-0.05dB至约-0.5dB范围内的插入损耗。
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