DE112019001153T5

DE112019001153T5 - Mehrschichtiger Keramikkondensator mit Ultrabreitbandleistungsfähigkeit

Info

Publication number: DE112019001153T5
Application number: DE112019001153.7T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey A. Horn; Marianne Berolini
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp N D Ges Us
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2020-12-03
Also published as: JP2023179704A; US20210193392A1; US10943735B2; JP2021515408A; CN111801754B; JP7369703B2; CN111801754A; CN114709075A; WO2019173308A1; US11152156B2; US20190279820A1; US11721488B2; US20190279536A1

Abstract

Ein mehrschichtiger Keramikkondensator wird offenbart, der einen ersten äußeren Anschluss, der sich entlang eines ersten Endes des Kondensators befindet, einen zweiten äußeren Anschluss, der sich entlang eines zweiten Endes des Kondensators, das dem ersten Ende in Längsrichtung entgegengesetzt ist, befindet, einen aktiven Elektrodenbereich, der abwechselnde dielektrische Schichten und aktive Elektrodenschichten enthält, und einen Abschirmelektrodenbereich, der wenigstens zwei Abschirmelektroden umfasst, die durch eine Abschirmschichtlücke in Längsrichtung voneinander beabstandet sind. Der Abstand von dem aktiven Elektrodenbereich zum Abschirmelektrodenbereich kann im Bereich von etwa 4% bis etwa 20% der Dicke des Kondensators zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche, die der oberen Oberfläche entgegengesetzt ist, liegen. Die Abschirmschichtlücke kann im Bereich von etwa 3% bis etwa 60% einer äußeren Anschlusslücke zwischen dem ersten äußeren Anschluss und dem zweiten äußeren Anschluss in Längsrichtung auf der oberen und/oder unteren Oberfläche liegen.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 6. März 2018 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/639,236 , auf die in ihrer Gesamtheit hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Hintergrund der Erfindung
Die Vielfalt moderner technischer Anwendungen schafft ein Bedürfnis nach effizienten elektronischen Komponenten und integrierten Schaltkreisen, in denen sie verwendet werden. Kondensatoren sind eine fundamentale Komponente, die zum Filtern, Koppeln, Umgehen und andere Aspekte solcher moderner Anwendungen verwendet wird, und zu diesen gehören drahtlose Kommunikation, Alarmanlagen, Radaranlagen, Leitungsvermittlung, Anpassnetzwerke und viele andere Anwendungen. Eine drastische Zunahme der Geschwindigkeit und Packungsdichte von integrierten Schaltkreisen erfordert insbesondere Fortschritte in der Kopplungskondensatortechnik. Wenn Kopplungskondensatoren hoher Kapazität den hohen Taktfrequenzen vieler derzeitiger Anwendungen ausgesetzt werden, werden Leistungsmerkmale immer wichtiger. Da Kondensatoren für eine solche Vielzahl von Anwendungen grundlegend sind, ist ihre Präzision und Effizienz unabdingbar. Viele spezielle Aspekte des Kondensatorbaus stehen daher im Fokus für die Verbesserung ihrer Leistungsmerkmale.
Während im Stand der Technik verschiedene Konfigurationen für Kondensatoren bereitgestellt werden, um eine verbesserte Leistung zu ermöglichen, wäre es dennoch vorteilhaft, einen Kondensator mit ähnlichen oder verbesserten Ergebnissen bereitzustellen, insbesondere in Bezug auf Breitbandanwendungen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein mehrschichtiger Keramikkondensator offenbart. Der Kondensator kann einen ersten äußeren Anschluss, der sich entlang eines ersten Endes des Kondensators befindet, einen zweiten äußeren Anschluss, der sich entlang eines zweiten Endes des Kondensators, das dem ersten Ende in Längsrichtung entgegengesetzt ist, befindet, einen aktiven Elektrodenbereich, der abwechselnde dielektrische Schichten und aktive Elektrodenschichten enthält, und einen Abschirmelektrodenbereich umfassen. Der Abschirmelektrodenbereich kann wenigstens zwei Abschirmelektroden enthalten, die durch eine Abschirmschichtlücke in Längsrichtung voneinander beabstandet sind. Der Abstand von dem aktiven Elektrodenbereich zum Abschirmelektrodenbereich kann etwa 4% bis etwa 20% der Dicke des Kondensators zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche, die der oberen Oberfläche entgegengesetzt ist, betragen. Die Abschirmschichtlücke kann im Bereich von etwa 3% bis etwa 60% einer äußeren Anschlusslücke zwischen dem ersten äußeren Anschluss und dem zweiten äußeren Anschluss in Längsrichtung auf der oberen Oberfläche und/oder der unteren Oberfläche liegen.
Figurenliste
Eine volle und lehrreiche Offenbarung der vorliegenden Erfindung einschließlich des besten Weges zu ihrer Ausführung für den Fachmann wird insbesondere im Rest der Beschreibung dargelegt; dazu gehört eine Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen, und dabei gilt:

Die 1A und 1C zeigen eine Draufsicht auf Elektrodenschichten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1B zeigt eine perspektivische Ansicht von abwechselnden Elektrodenschichten einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1D zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Kondensators der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Elektrodenschicht der vorliegenden Erfindung;
3A zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Kondensators der vorliegenden Erfindung;
3B zeigt Draufsichten auf die Elektroden des Kondensators von 3A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4A zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Kondensators der vorliegenden Erfindung;
4B zeigt Draufsichten auf die Elektroden des Kondensators von 4A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
die 5A-5C zeigen Draufsichten auf Ankerelektroden im Einklang mit gewissen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
die 6A-6D zeigen Draufsichten auf Elektrodenschichten im Einklang mit gewissen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
die 7A-7B zeigen eine schematische Darstellung einer Schaltung mit kapazitiven Bereichen;
die 8A-8C zeigen Draufsichten auf verschiedene Ausführungsformen einer Elektrodenschicht der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Der Fachmann sollte sich darüber im Klaren sein, dass die vorliegende Diskussion nur eine Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen ist und nicht die breiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung einschränken soll.
Allgemein gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen mehrschichtigen Keramikkondensator. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen mehrschichtigen Keramikkondensator, der einen aktiven Elektrodenbereich, der abwechselnde dielektrische Schichten und Elektrodenschichten enthält, und einen Abschirmelektrodenbereich, der wenigstens eine Abschirmelektrode enthält, enthält. Der mehrschichtige Keramikkondensator umfasst auch eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche, die der oberen Oberfläche entgegengesetzt ist. Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine Steuerung des Abstands zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und dem Abschirmbereich und/oder des Abstands zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und der oberen Oberfläche des Kondensators verschiedene Vorteile bringt.
Im Allgemeinen beträgt der Abstand zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und dem Abschirmbereich etwa 1,0 mil oder mehr, wie etwa 1,3 mil oder mehr, wie etwa 1,5 mil oder mehr, wie etwa 1,7 mil oder mehr, wie etwa 1,9 mil oder mehr bis etwa 2,5 mil oder weniger, wie etwa 2,3 mil oder weniger, wie etwa 2,1 mil oder weniger. Zum Beispiel beträgt der Abstand zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und dem Abschirmbereich etwa 1,0 mil bis etwa 2,5 mils, wie etwa 1,3 mil bis etwa 2,3 mils, wie etwa 1,5 mil bis etwa 2,1 mil, wie etwa 1,7 mil bis etwa 2,3 mil, wie etwa 1,9 mil bis etwa 2,1 mil. Dieser Abstand kann etwa 4% oder mehr, wie etwa 5% oder mehr, wie etwa 6% oder mehr, wie etwa 7% oder mehr bis etwa 20% oder weniger, wie etwa 18% oder weniger, wie etwa 15% oder weniger, wie etwa 13% oder weniger, wie etwa 11% oder weniger, der Dicke des Kondensators betragen.
Im Allgemeinen beträgt der Abstand zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und der oberen Oberfläche des Kondensators etwa 1,5 mil oder mehr, wie etwa 1,8 mil oder mehr, wie etwa 2,0 mil oder mehr, wie etwa 2,1 mil oder mehr, wie etwa 2,3 mil oder mehr, wie etwa 2,5 mil oder mehr bis etwa 3,2 mil oder weniger, wie etwa 3,0 mil oder weniger, wie etwa 2,9 mil oder weniger, wie etwa 2,8 mil oder weniger. Zum Beispiel beträgt der Abstand zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und der oberen Oberfläche des Kondensators etwa 1,8 mil bis etwa 3,2 mil, wie etwa 2,0 mil bis etwa 3,0 mil, wie etwa 2,3 mil bis etwa 3,0 mil, wie etwa 2,5 mil bis etwa 2,9 mil. Dieser Abstand kann etwa 5% oder mehr, wie etwa 8% oder mehr, wie etwa 9% oder mehr, wie etwa 10% oder mehr bis etwa 25% oder weniger, wie etwa 20% oder weniger, wie etwa 18% oder weniger, wie etwa 15% oder weniger, wie etwa 14% oder weniger der Dicke des Kondensators betragen.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass solche Abstände für einen mehrschichtigen Keramikkondensator mit einer geringen Einfügungsdämpfung sorgen können. Im Allgemeinen ist die Einfügungsdämpfung der Verlust von Leistung durch den Kondensator hindurch und kann mit Hilfe jedes in der Technik allgemein bekannten Verfahrens gemessen werden. Neben einer geringen Einfügungsdämpfung kann diese Einfügungsdämpfung im Allgemeinen mit zunehmender Frequenz zunehmen. Zum Beispiel kann diese Zunahme wenigstens während eines Teils eines Frequenzbereichs von 4 GHz bis 40 GHz, wie wenigstens 25% des Bereichs, wie wenigstens 50% des Bereichs, wie wenigstens 75% des Bereichs, wie wenigstens 80% des Bereichs, vorkommen.
Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung etwa 0,3 dB oder weniger, wie etwa 0,28 dB oder weniger, wie etwa 0,25 dB oder weniger, wie etwa 0,23 dB oder weniger, betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 4 GHz bis 10 GHz gemessen wird. Die Einfügungsdämpfung kann etwa 0,05 dB oder mehr, wie etwa 0,08 dB oder mehr, wie etwa 0,10 dB oder mehr betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 4 GHz bis 10 GHz gemessen wird.
Die Einfügungsdämpfung kann etwa 0,4 dB oder weniger, wie etwa 0,38 dB oder weniger, wie etwa 0,35 dB oder weniger, wie etwa 0,34 dB oder weniger betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 13 GHz bis 20 GHz gemessen wird. Die Einfügungsdämpfung kann etwa 0,15 dB oder mehr, wie etwa 0,18 dB oder mehr, wie etwa 0,20 dB oder mehr, betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 13 GHz bis 20 GHz gemessen wird.
Die Einfügungsdämpfung kann etwa 0,45 dB oder weniger, wie etwa 0,4 dB oder weniger, wie etwa 0,38 dB oder weniger, wie etwa 0,35 dB oder weniger, wie etwa 0,32 dB oder weniger, betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 23 GHz bis 30 GHz gemessen wird. Die Einfügungsdämpfung kann etwa 0,15 dB oder mehr, wie etwa 0,18 dB oder mehr, wie etwa 0,20 dB oder mehr, wie etwa 0,22 dB oder mehr, betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 23 GHz bis 30 GHz gemessen wird.
Die Einfügungsdämpfung kann etwa 0,55 dB oder weniger, wie etwa 0,5 dB oder weniger, wie etwa 0,48 dB oder weniger, wie etwa 0,45 dB oder weniger, wie etwa 0,43 dB oder weniger, betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 33 GHz bis 40 GHz gemessen wird. Die Einfügungsdämpfung kann etwa 0,20 dB oder mehr, wie etwa 0,25 dB oder mehr, wie etwa 0,28 dB oder mehr betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 33 GHz bis 40 GHz gemessen wird.
Außerdem kann der Kondensator eine Gesamtkapazität von etwa 20 nF oder mehr, wie etwa 50 nF oder mehr, wie etwa 70 nF oder mehr, wie etwa 90 nF oder mehr, wie etwa 100 nF oder mehr, wie etwa 115 nF oder mehr, wie etwa 130 nF oder mehr, aufweisen. Die Gesamtkapazität kann etwa 250 nF oder weniger, wie etwa 200 nF oder weniger, wie etwa 175 nF oder weniger, wie etwa 160 nF oder weniger, wie etwa 150 nF oder weniger, wie etwa 130 nF oder weniger, wie etwa 120 nF oder weniger, betragen.
Außerdem können diese Vorteile realisiert werden, wenn man einen Kondensator mit einer relativ geringen Dicke einsetzt. Zum Beispiel kann der Kondensator eine Dicke von etwa 13 mil oder mehr, wie etwa 15 mil oder mehr, wie etwa 18 mil oder mehr bis etwa 50 mil oder weniger, wie etwa 40 mil oder weniger, wie etwa 30 mil oder weniger, wie etwa 25 mil oder weniger, wie etwa 23 mil oder weniger, wie etwa 22 mil oder weniger, aufweisen.
Als Ergebnis haben die Erfinder herausgefunden, dass die hier offenbarten Kondensatoren über einen breiten Frequenzbereich eingesetzt werden können, wodurch die Verwendung in verschiedenen Ultrabreitbandanwendungen ermöglicht wird.
Wie bereits gesagt, umfasst die vorliegende Erfindung einen mehrschichtigen Keramikkondensator, der eine Vielzahl von kapazitiven Elementen innerhalb eines einzigen einheitlichen Gehäuses enthält. Der Kondensator umfasst eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche, die der oberen Oberfläche entgegengesetzt ist. Der Kondensator umfasst auch wenigstens eine Seitenfläche, die sich zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche erstreckt. Der Kondensator kann wenigstens vier Seitenflächen umfassen, die sich zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche erstrecken. In einer Ausführungsform umfasst der Kondensator wenigstens sechs Gesamtflächen (z.B. eine obere, eine untere, vier seitliche). Zum Beispiel können der Kondensator und/oder der Hauptkorpus des Kondensators die Form eines Parallelepipeds, wie eine Quaderform, aufweisen.
Im Allgemeinen umfasst der Kondensator abwechselnde dielektrische Schichten und Elektrodenschichten, die wenigstens einen Teil des Hauptkorpus des Kondensators bilden können. Indem man die dielektrischen Schichten und die Elektrodenschichten in einer gestapelten oder laminierten Konfiguration anordnet, kann der Kondensator als mehrschichtiger Kondensator und insbesondere als mehrschichtiger Keramikkondensator, zum Beispiel, wenn die dielektrischen Schichten eine Keramik umfassen, bezeichnet werden. Im Allgemeinen kann der Stapel aus abwechselnden dielektrischen Schichten und Elektrodenschichten (d.h. aktiven Elektrodenschichten) hier als aktiver Elektrodenbereich bezeichnet werden.
Die Elektrodenschichten umfassen eine Vielzahl von ersten Elektrodenschichten und eine Vielzahl von zweiten Elektrodenschichten. Insbesondere sind die ersten Elektrodenschichten und die zweiten Elektrodenschichten in einer entgegengesetzten und voneinander beabstandeten Beziehung durch eine dielektrische Schicht, die sich jeweils zwischen den benachbarten Elektrodenschichten befinden, unterbrochen. In dieser Hinsicht können die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht parallel präsentiert werden.
Im Allgemeinen unterliegt die Dicke der dielektrischen Schichten und der Elektrodenschichten keiner Einschränkung, und es kann sich je nach den Leistungsmerkmalen des Kondensators um jede beliebige Dicke handeln. Zum Beispiel kann die Dicke der Elektrodenschichten, ohne darauf beschränkt zu sein, etwa 500 nm oder mehr, wie etwa 1 µm oder mehr, wie etwa 2 µm oder mehr, wie etwa 3 µm oder mehr, wie etwa 4 µm oder mehr bis etwa 10 µm oder weniger, wie etwa 5 µm oder weniger, wie etwa 4 µm oder weniger, wie etwa 3 µm oder weniger, wie etwa 2 µm oder weniger, betragen. Zum Beispiel können die Elektrodenschichten eine Dicke von etwa 1 µm bis etwa 2 µm aufweisen. Außerdem kann die Dicke der dielektrischen Schicht in einer Ausführungsform gemäß der oben genannten Dicke der Elektrodenschichten definiert sein. Außerdem sollte man sich darüber im Klaren sein, dass diese Dicken der dielektrischen Schichten auch für die Schichten zwischen allen Ankerelektrodenschichten, Abschirmelektrodenschichten und/oder Schwimmelektrodenschichten gelten, wenn diese vorhanden und wie hier definiert sind.
Jede Elektrodenschicht umfasst eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode (Gegenelektrode). Zum Beispiel können die erste Elektrode und die zweite Elektrode im Wesentlichen in derselben Ebene liegen, längs und seitlich. Die erste Elektrode umfasst einen Mittelteil oder Hauptkorpus, der sich von einem äußeren Anschluss und einem Ende der ersten Elektrode weg zum anderen äußeren Anschluss hin erstreckt. Ein solcher Teil kann sich direkt vom äußeren Anschluss aus erstrecken. Alternativ dazu kann sich ein solcher Teil auch von einem Grundteil der ersten Elektrode weg erstrecken, der sich zusammen mit dem Mittelteil oder Hauptkorpus ebenfalls von dem äußeren Anschluss weg erstreckt. Im Allgemeinen erstreckt sich der Grundteil der ersten Elektrode entlang einer Längskante der ersten Elektrode in der Nähe des äußeren Anschlusses. Außerdem überlappen die Mittelteile der ersten Elektroden benachbarter Elektrodenschichten wenigstens teilweise in einer vertikalen Richtung.
Jede erste Elektrode umfasst wenigstens einen Elektrodenarm, der sich von dem äußeren Anschluss weg erstreckt. Der Elektrodenarm kann sich direkt von dem äußeren Anschluss weg erstrecken. Alternativ dazu kann sich der Elektrodenarm auch von einem Grundteil der ersten Elektrode weg erstrecken, der sich zusammen mit dem Arm ebenfalls von dem äußeren Anschluss weg erstreckt. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich wenigstens zwei Elektrodenarme von dem äußeren Anschluss weg. Die Elektrodenarme können sich direkt von dem äußeren Anschluss weg erstrecken. Alternativ dazu können sich die Elektrodenarme auch von einem Grundteil der ersten Elektrode weg erstrecken, der sich zusammen mit dem Arm ebenfalls von dem äußeren Anschluss weg erstreckt.
Die zweite Elektrode kann ebenfalls wenigstens einen Elektrodenarm umfassen. Der Elektrodenarm kann sich direkt von dem äußeren Anschluss weg erstrecken.
Wenn zwei Elektrodenarme vorhanden sind, können auch beide Elektrodenarme direkt von dem äußeren Anschluss weg erstrecken. Alternativ dazu kann sich der Elektrodenarm auch von einem Grundteil der zweiten Elektrode weg erstrecken, der sich zusammen mit dem Arm ebenfalls von dem äußeren Anschluss weg erstreckt. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich wenigstens zwei Elektrodenarme von dem Grundteil weg; in solchen Ausführungsformen befinden sich die Elektrodenarme beidseitig neben dem Mittelteil der ersten Elektrode. Im Allgemeinen sind der oder die Elektrodenarme der zweiten Elektrode längs mit dem oder den Elektrodenarmen der ersten Elektrode ausgerichtet.
Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass die Erstreckung, wenn sich die Arme von dem Grundteil weg erstrecken, auch von dem äußeren Anschluss weg erfolgt; diese Erstreckung muss aber nicht notwendigerweise direkt von dem äußeren Anschluss weg erfolgen.
Im Allgemeinen kann wenigstens ein Elektrodenarm einen Hauptteil und einen Stufenteil umfassen. Zum Beispiel kann wenigstens ein Elektrodenarm jeder Elektrode einen Hauptteil und einen Stufenteil umfassen. In einigen Ausführungsformen kann jede Elektrode zwei Elektrodenarme umfassen, und beide Elektrodenarme der Elektrodenkönnen einen Hauptteil und einen Stufenteil umfassen. Der Stufenteil ist gegenüber wenigstens einer seitlichen Kante des Hauptteils versetzt. In einer Ausführungsform erfolgt die Versetzung gegenüber derjenigen seitlichen Kante des Hauptteils, die sich näher am Mittelteil der ersten Elektrode befindet. In einer anderen Ausführungsform erfolgt die Versetzung gegenüber derjenigen seitlichen Kante des Hauptteils, die sich weiter weg vom Mittelteil der ersten Elektrode befindet. In einer Ausführungsform ist der Stufenteil gegenüber beiden seitlichen Kanten des Hauptteils versetzt. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass es in einer anderen Ausführungsform sein kann, dass der Elektrodenarm keinen Stufenteil umfasst.
Der Hauptteil des Elektrodenarms hat eine Breite in der seitlichen Richtung, und der Stufenteil des Elektrodenarms hat eine Breite in der seitlichen Richtung. Die Breite des Stufenteils beträgt 5% oder mehr, wie 15% oder mehr, wie 25% oder mehr, wie 35% oder mehr, wie 40% oder mehr, der Breite des Hauptteils. Die Breite des Stufenteils beträgt weniger als 100%, wie 90% oder weniger, wie 80% oder weniger, wie 70% oder weniger, wie 60% oder weniger, wie 50% oder weniger, der Breite des Hauptteils.
Außerdem hat der Elektrodenarm eine Länge in der Längsrichtung, wobei die Länge dem Abstand des Arms von der Längskante neben dem äußeren Anschluss und mit diesem verbindend bis zur entgegengesetzten Längskante, die die Längskante des Stufenteils definiert, entspricht. Dementsprechend haben der Hauptteil des Elektrodenarms und der Stufenteil des Elektrodenarms eine Länge in der Längsrichtung, wobei diese Längen einem Teil der Länge des Elektrodenarms entsprechen. Der Stufenteil des Elektrodenarms kann eine Länge (d.h. Abstand von der Längskante neben dem äußeren Anschluss und mit diesem verbindend bis zur entgegengesetzten Längskante, die den Stufenteil definiert) aufweisen, die 5% oder mehr, wie 15% oder mehr, wie 20% oder mehr, wie 25% oder mehr, wie 35% oder mehr, wie 40% oder mehr, der Länge des Elektrodenarms entspricht. Der Stufenteil des Elektrodenarms kann eine Länge aufweisen, die 80% oder weniger, wie 70% oder weniger, wie 60% oder weniger, wie 50% oder weniger, wie 40% oder weniger, wie 30% oder weniger, der Länge des Elektrodenarms entspricht. Der Hauptteil des Elektrodenarms kann eine Länge (d.h. Abstand von der Längskante neben dem äußeren Anschluss und mit diesem verbindend bis zur entgegengesetzten Längskante, die den Hauptteil definiert) aufweisen, die 5% oder mehr, wie 15% oder mehr, wie 25% oder mehr, wie 35% oder mehr, wie 45% oder mehr, wie 55% oder mehr, wie 65% oder mehr, wie 75% oder mehr, der Länge des Elektrodenarms entspricht. Der Hauptteil des Elektrodenarms kann eine Länge aufweisen, die weniger als 100%, wie 90% oder weniger, wie 80% oder weniger, wie 70% oder weniger, wie 60% oder weniger, wie 50% oder weniger, wie 40% oder weniger, der Länge des Elektrodenarms entspricht.
Außerdem ist eine Lücke (d.h. ein Hauptlückenabstand) zwischen dem Hauptteil des Elektrodenarms einer ersten Elektrode und der zweiten Elektrode (z.B. zweiter Elektrodenarm, insbesondere Hauptteil des zweiten Elektrodenarms) vorhanden. Die Länge einer solchen Lücke kann 5% oder mehr, wie 15% oder mehr, wie 20% oder mehr, wie 25% oder mehr, wie 35% oder mehr, der Länge des Kondensators von einem äußeren Anschluss bis zum anderen in der Längsrichtung betragen. Die Länge einer solchen Lücke kann 60% oder weniger, wie 50% oder weniger, wie 45% oder weniger, wie 40% oder weniger, wie 35% oder weniger, der Länge des Kondensators von einem äußeren Anschluss bis zum anderen in der Längsrichtung betragen. Die Länge einer solchen Lücke kann 50% oder mehr, wie 60% oder mehr, wie 70% oder mehr, wie 80% oder mehr, wie 90% oder mehr, wie 95% oder mehr, wie 98% oder mehr, wie 100%, der Länge des Hauptteils des Elektrodenarms betragen.
Außerdem ist eine Lücke (d.h. ein Stufenlückenabstand) zwischen dem Stufenteil des Elektrodenarms einer ersten Elektrode und der zweiten Elektrode (z.B. zweiter Elektrodenarm, insbesondere Stufenteil des zweiten Elektrodenarms) vorhanden. Die Länge einer solchen Lücke kann 1% oder mehr, wie 3% oder mehr, wie 5% oder mehr, wie 7% oder mehr, wie 8% oder mehr, der Länge des Kondensators von einem äußeren Anschluss bis zum anderen in der Längsrichtung betragen. Die Länge einer solchen Lücke kann 30% oder weniger, wie 20% oder weniger, wie 15% oder weniger, wie 10% oder weniger, der Länge des Kondensators von einem äußeren Anschluss bis zum anderen in der Längsrichtung betragen. Die Länge einer solchen Lücke kann 5% oder mehr, wie 10% oder mehr, wie 15% oder mehr, wie 18% oder mehr, der Länge des Stufenteils des Elektrodenarms betragen. Die Länge einer solchen Lücke kann 50% oder weniger, wie 40% oder weniger, wie 30% oder weniger, wie 25% oder weniger, wie 20% oder weniger, der Länge des Stufenteils des Elektrodenarms betragen.
Außerdem kann die Lücke, die zwischen dem Stufenteil des Elektrodenarms einer ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorhanden ist, 5% oder mehr, wie 10% oder mehr, wie 15% oder mehr, wie 20% oder mehr, wie 25% oder mehr, der Lücke, die zwischen dem Hauptteil des Elektrodenarms einer ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorhanden ist, betragen. Die Lücke, die zwischen dem Stufenteil des Elektrodenarms einer ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorhanden ist, kann 70% oder weniger, wie 50% oder weniger, wie 40% oder weniger, wie 35% oder weniger, wie 30% oder weniger, wie 25% oder weniger, der Lücke, die zwischen dem Hauptteil des Elektrodenarms einer ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorhanden ist, betragen.
Außerdem gibt es eine Lücke oder einen Zwischenraum zwischen der seitlichen Kante eines Mittelteils einer ersten Elektrode und derjenigen seitlichen Kante des Elektrodenarms, die sich näher (am nächsten) an der oben genannten seitlichen Kante des Mittelteils befindet. Diese seitliche Kante des Elektrodenarms, die sich näher am Mittelteil befindet, kann zur ersten Elektrode oder zur zweiten Elektrode gehören. Eine solche Lücke oder ein Zwischenraum kann 40% oder mehr, wie 50% oder mehr, wie 60% oder mehr, wie 70% oder mehr, wie 80% oder mehr, wie 90% oder mehr, wie 100%, der Breite des Stufenteils des Elektrodenarms der ersten Elektrode betragen.
Auch in einer Ausführungsform, bei der die zweite Elektrode keinen Grundteil umfasst, kann eine Lücke zwischen derjenigen Längskante des Mittelteils, die der Längskante neben dem äußeren Anschluss und mit diesem verbunden, entgegengesetzt ist, und dem anderen äußeren Anschluss vorhanden sein. Eine solche Lücke kann 1% oder mehr, wie 3% oder mehr, wie 5% oder mehr, wie 7% oder mehr, wie 8% oder mehr, der Länge des Kondensators von einem äußeren Anschluss bis zum anderen in der Längsrichtung betragen. Die Länge einer solchen Lücke kann 30% oder weniger, wie 20% oder weniger, wie 15% oder weniger, wie 10% oder weniger, der Länge des Kondensators von einem äußeren Anschluss bis zum anderen in der Längsrichtung betragen.
Eine solche Elektrodenkonfiguration kann es ermöglichen, dass ein mehrschichtiger Keramikkondensator eine Vielzahl von kapazitiven Elementen oder Bereichen enthält. Wenn wir uns zum Beispiel den 1A-1C zuwenden, so umfasst die erste Elektrodenschicht 104 eine erste Elektrode 106 und eine zweite Elektrode 108. Die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 umfassen einen Elektrodenarm 110 einschließlich eines Hauptteils 128 und eines Stufenteils 130, das gegenüber einer seitlichen Kante 131 des Hauptteils 128 versetzt ist. Im Allgemeinen kann wenigstens ein kapazitives Element oder Bereich zwischen dem Mittelteil 112 der ersten Elektrode 106 der ersten Elektrodenschicht 102 und dem Mittelteil 112 der ersten Elektrode 106 der zweiten aktiven Elektrodenschicht 104 (d.h. primäres kapazitives Element) gebildet sein. Mit der speziellen Elektrodenkonfiguration, wie sie hier offenbart ist, kann jedoch ein sekundäres kapazitives Element oder Bereich (d.h. ein zentraler kapazitiver Bereich 122) zwischen dem Mittelteil 112 der ersten Elektrode 106 und dem Grundteil 114 und/oder den Elektrodenarmen 110 der zweiten Elektrode 108 gebildet werden. Zusätzlich kann ein weiteres sekundäres kapazitives Element (d.h. ein kapazitiver Bereich der Hauptarmlücke 124) innerhalb der Lücke zwischen den Hauptteilen 128 der Elektrodenarme 110 der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 gebildet werden. Weiterhin kann ein weiteres sekundäres kapazitives Element (d.h. ein kapazitiver Bereich der Stufenarmlücke 126) zwischen den Stufenteilen 130 der Elektrodenarme 110 der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 gebildet werden. Wie bereits gesagt, sollte man sich jedoch darüber im Klaren sein, dass die Elektroden in wenigstens einer Ausführungsform möglicherweise keinen Stufenteil umfassen.
Dementsprechend kann die Elektrodenkonfiguration ein primäres kapazitives Element zwischen Mittelteilen von benachbarten Elektrodenschichten (d.h. Parallelplattenkapazität) sowie zusätzliche sekundäre kapazitive Elemente ermöglichen. Eine solche Kapazität ist weiterhin in den 7A und 7B gezeigt. Zum Beispiel zeigt 7A drei Gruppen von Kapazitätsbereichen: ein primäres kapazitives Element zwischen benachbarten Elektrodenschichten, einen zentralen kapazitiven Bereich 122 und einen kapazitiven Bereich der Hauptarmlücke 124. Wenn die Elektrodenarme einen Stufenteil umfassen, können die Elektroden einen kapazitiven Bereich der Stufenarmlücke 126 umfassen. In dieser Hinsicht zeigt 7B vier Gruppen von Kapazitätsbereichen: ein primäres kapazitives Element zwischen benachbarten Elektrodenschichten, einen zentralen kapazitiven Bereich 122, einen kapazitiven Bereich der Hauptarmlücke 124 und einen kapazitiven Bereich der Stufenarmlücke 126. Der kapazitive Bereich für das primäre kapazitive Element ist als 112' abgebildet, während die kapazitiven Bereiche für sekundäre kapazitive Elemente 122, 124 und 126 als 122', 124' bzw. 126' abgebildet sind. Außerdem sind die äußeren Anschlüsse als 152 und 154 abgebildet.
Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass die tatsächlichen Werte der Kondensatoren 112', 122', 124' und 126' gezielt entworfen werden können, indem man die Konfiguration des Kondensators und verschiedene Parameter, wie die Anzahl der Elektrodenschichten, die spezifische Oberfläche der überlappenden Mittelteile von Elektrodenpaaren, den Abstand zwischen Elektroden, die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials usw. einstellt. Dennoch kann der Kondensator, wie er hier offenbart ist, eine Anordnung von kombinierten Kondensatoren in Reihen- und Parallelschaltung umfassen, um eine effektive Breitbandleistung zu erhalten.
In einer exemplarischen Ausführungsform eines Ultrabreitbandkondensators entspricht der primäre Kondensator 112' im Allgemeinen einer relativ großen Kapazität, die für einen Betrieb in einem im Allgemeinen niedrigeren Frequenzbereich geeignet ist, wie in der Größenordnung von zwischen etwa mehreren Kilohertz (kHz) bis etwa 200 Megahertz (MHz), während sekundäre Kondensatoren 122', 124' und 126' im Allgemeinen Kondensatoren mit kleinerem Wert entsprechen, die so konfiguriert sind, dass sie in einem höheren Frequenzbereich, wie in der Größenordnung von zwischen etwa 200 Megahertz (MHz) bis vielen Gigahertz (GHz), arbeiten können.
In dieser Hinsicht können zusätzliche Einrichtungen zur Kopplung von Elektroden mit entgegengesetzter Polarität innerhalb des Kondensatorkorpus eingeführt werden, und dieser Ansatz kann effizienter und effektiver sein, indem er eine solche Vielzahl von kapazitiven Elementen innerhalb einer einzigen Gruppe von gestapelten Elektroden schafft. Zum Beispiel kann das primäre kapazitive Element bei relativ niedrigen Frequenzen effektiv sein, während die sekundären kapazitiven Elemente bei relativ mittleren und/oder hohen Frequenzen effektiv sein können. Zum Beispiel kann die primäre Kapazität zwischen 1 und 500 nF, wie zwischen etwa 10 und 100 nF liegen, während die sekundäre Kapazität zwischen 1 und 500 pF, wie zwischen 10 und 100 pF, liegen kann.
Außerdem sollte man sich darüber im Klaren sein, dass der Kondensator der vorliegenden Erfindung zusätzliche Elektrodenschichten umfassen kann. Zum Beispiel, wie in der Technik allgemein bekannt ist, kann der Kondensator der vorliegenden Erfindung Ankerelektrodenschichten, Abschirmelektrodenschichten, Schwimmelektrodenschichten oder eine Kombination davon umfassen. In einer Ausführungsform umfasst der Kondensator Anker-(oder Dummy-)Elektrodenschichten. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Kondensator wenigstens Abschirmelektrodenschichten. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Kondensator wenigstens Schwimmelektroden. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Kondensator sowohl Ankerelektrodenschichten als auch Abschirmelektrodenschichten. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Kondensator Ankerelektrodenschichten, Abschirmelektrodenschichten und Schwimmelektrodenschichten. Falls vorhanden, werden solche Elektrodenschichten auch in einer abwechselnd geschichteten Konfiguration mit dielektrischen Schichten bereitgestellt. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass der Kondensator möglicherweise auch keine der oben genannten Ankerelektrodenschichten oder Abschirmelektrodenschichten umfasst.
Wie bereits gesagt, kann der Kondensator Ankerelektrodenschichten umfassen. In einer solchen Ausführungsform kann eine Ankerelektrodenschicht eine dritte Ankerelektrode und eine vierte Ankerelektrode umfassen. Solche Ankerelektroden können im Wesentlichen in derselben Ebene liegen, längs und seitlich. Die Ankerelektrodenschichten können eingesetzt werden, um zusätzliche Keimbildungszentren und Führungen für äußere Anschlüsse bereitzustellen, zum Beispiel wenn eine Dünnschicht aus leitfähigem Material direkt auf die Elektrodenschichten, die entlang einer Oberfläche des Hauptkorpus des Kondensators freiliegen, abgeschieden wird. Solche Abscheidungstechniken, wie sie hier noch näher beschrieben werden, können als stromlose Abscheidung und/oder Galvanisierung bezeichnet werden.
Im Allgemeinen ist die Positionierung solcher Ankerelektrodenschichten nicht notwendigerweise eingeschränkt. In einer Ausführungsform können sich solche Ankerelektrodenschichten zwischen jeweils den ersten Elektrodenschichten und den zweiten Elektrodenschichten befinden. In einer anderen Ausführungsform können sich solche Ankerelektrodenschichten oberhalb und/oder unterhalb eines Stapels von alternierenden dielektrischen Schichten und internen (aktiven oder ersten/zweiten) Elektrodenschichten befinden. Solche Ankerelektrodenschichten können sich innerhalb eines Ankerelektrodenbereichs befinden, wobei jeder Bereich wenigstens eine Ankerelektrodenschicht umfasst. Zum Beispiel können sich die Ankerelektrodenschichten auf und neben der gestapelten Baugruppe aus dielektrischen Schichten und aktiven Elektrodenschichten befinden. Die Ankerelektrodenschichten können sich unter und neben der gestapelten Baugruppe aus dielektrischen Schichten und Elektrodenschichten befinden. Falls vorhanden, können die dritte Ankerelektrode der Ankerelektrodenschicht den ersten äußeren Anschluss berühren, während die vierte Ankerelektrode der Ankerelektrodenschicht den zweiten äußeren Anschluss berühren kann.
Außerdem können die Ankerelektrodenschichten jede in der Technik bekannte Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel können die dritte Ankerelektrode und die vierte Ankerelektrode eine C-förmige Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel können die Ankerelektroden einen Grundteil und wenigstens einen, wie zwei, Elektrodenarme, die sich von dem Grundteil, insbesondere von den seitlichen Enden des Grundteils, weg erstrecken, aufweisen. Solche Elektrodenarme können sich in der Längsrichtung von einem Ende des Kondensatorkorpus weg erstrecken. Die Elektrodenarme der dritten und vierten Ankerelektrode können auch längs ausgerichtet sein. Die Elektrodenarme können Abmessungen und Lücken aufweisen, wie sie in den Figuren gezeigt sind; solche Abmessungen und Lücken können dieselben sein wie die Lücken und Arme, die für die erste und zweite Elektrode der Elektrodenschichten beschrieben wurden. Im Allgemeinen können die Ankerelektroden Konfigurationen aufweisen, die von den oben beschriebenen Konfigurationen der ersten und zweiten aktiven Elektrodenschicht und der im Folgenden beschriebenen Abschirmelektroden verschieden sind.
In einer Ausführungsform können die Elektrodenarme der Ankerelektroden auch einen Hauptteil und einen Stufenteil aufweisen. Dieser Hauptteil und Stufenteil sind genauso wie in Bezug auf die Elektrodenarme der ersten und zweiten Elektrode der Elektrodenschichten definiert. In dieser Hinsicht können die Abmessungen der Arme, die Hauptteile und/oder die Stufenteile der Ankerelektroden und der ersten Elektroden und/oder zweiten Elektroden im Wesentlichen gleich sein. Dennoch sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die Ankerelektroden auch Elektrodenarme, die keinen Stufenteil aufweisen, umfassen können.
Wie bereits gesagt, kann der Kondensator eine Abschirmelektrodenschicht umfassen. In einer solchen Ausführungsform kann eine Abschirmelektrodenschicht eine fünfte Abschirmelektrode und eine sechste Abschirmelektrode umfassen. Solche Abschirmelektroden können im Wesentlichen in derselben Ebene liegen, längs und seitlich. Die Abschirmelektrodenschicht kann eingesetzt werden, um für zusätzliche Kapazität, Schutz vor elektromagnetischer Interferenz und/oder andere Abschirmmerkmale zu sorgen.
Im Allgemeinen ist die Positionierung solcher Abschirmelektrodenschichten nicht notwendigerweise eingeschränkt. Zum Beispiel kann sich die Abschirmelektrodenschicht in einer Ausführungsform oberhalb und/oder unterhalb eines Stapels von alternierenden dielektrischen Schichten und internen (aktiven oder ersten/zweiten) Elektrodenschichten befinden. Solche Abschirmelektrodenschichten können innerhalb eines Abschirmelektrodenbereichs befinden, wobei jeder Bereich wenigstens eine Abschirmelektrodenschicht umfasst. Zum Beispiel können sich die Abschirmelektrodenschichten oberhalb einer gestapelten Baugruppe von dielektrischen Schichten und Elektrodenschichten befinden. Alternativ dazu können sich die Abschirmelektrodenschichten auch unterhalb einer gestapelten Baugruppe von dielektrischen Schichten und Elektrodenschichten befinden. In einer anderen Ausführungsform können sich die Abschirmelektrodenschichten oberhalb und unterhalb einer gestapelten Baugruppe von dielektrischen Schichten und Elektrodenschichten befinden. Falls vorhanden, kann die fünfte Abschirmelektrode der Abschirmelektrodenschicht den ersten äußeren Anschluss berühren, während die sechste Abschirmelektrode der Abschirmelektrodenschicht den zweiten äußeren Anschluss berühren kann.
Der Abschirmelektrodenbereich kann sich unmittelbar oberhalb des aktiven Elektrodenbereichs befinden. In einer Ausführungsform kann der Abschirmelektrodenbereich durch einen dielektrischen Bereich, zum Beispiel einen, der keine Elektrodenschichten enthält, von dem aktiven Elektrodenbereich getrennt sein. In einer Ausführungsform kann der Abschirmelektrodenbereich durch einen Ankerelektrodenbereich von dem aktiven Elektrodenbereich getrennt sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Abschirmelektrodenbereich durch einen dielektrischen Bereich und einen Ankerelektrodenbereich von dem aktiven Elektrodenbereich getrennt sein.
Im Allgemeinen können die Abschirmelektrodenschichten jede in der Technik bekannte Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel können die fünfte Abschirmelektrode und die sechste Abschirmelektrode eine rechteckige Konfiguration aufweisen (d.h. keinen Stufenteil umfassen). Alternativ dazu können die fünfte Abschirmelektrode und die sechste Abschirmelektrode auch eine Stufe aufweisen, wie es hier offenbart ist. Zum Beispiel kann sich die Stufe in einer seitlichen Richtung von einer seitlichen Kante der Abschirmelektrode befinden. In dieser Hinsicht können die Abmessungen des Stufenteils der Abschirmelektroden und der ersten Elektroden und/oder zweiten Elektroden im Wesentlichen gleich sein. Im Allgemeinen können die Abschirmelektroden Konfigurationen aufweisen, die von denen der Konfigurationen der oben beschriebenen ersten und zweiten aktiven Elektrodenschichten und der oben beschriebenen Ankerelektroden verschieden sind.
Außerdem kann die Abschirmelektrodenschicht eine Abschirmschichtlücke zwischen der fünften Elektrode und der sechsten Elektrode umfassen. Zum Beispiel kann die fünfte Elektrode mit einem ersten Anschluss verbunden sein, während die sechste Elektrode mit einem zweiten Anschluss verbunden sein kann. Die Abschirmschichtlücke kann dem Abstand zwischen den unverbundenen Enden des jeweiligen Anschlusses in Längsrichtung entsprechen. In einer Ausführungsform kann diese Abschirmschichtlücke kleiner sein als eine äußere Anschlusslücke zwischen dem äußeren Anschluss auf einer oberen Oberfläche und/oder unteren Oberfläche des Kondensators. Zum Beispiel kann der äußere Anschluss auf einer oberen Oberfläche und/oder unteren Oberfläche des Kondensators enden. Der Abstand zwischen den Anschlussenden der äußeren Anschlüsse auf einer solchen Fläche kann als äußere Anschlusslücke in Längsrichtung definiert werden. Zum Beispiel kann diese Länge der Abschirmschichtlücke in Längsrichtung etwa 3% oder mehr, wie etwa 5% oder mehr, wie etwa 10% oder mehr, wie etwa 15% oder mehr, wie etwa 20% oder mehr, wie etwa 25% oder mehr, wie etwa 30% oder mehr bis weniger als 100%, wie etwa 80% oder weniger, wie etwa 60% oder weniger, wie etwa 40% oder weniger, wie etwa 35% oder weniger, wie etwa 25% oder weniger, wie etwa 20% oder weniger, wie etwa 15% oder weniger, wie etwa 10% oder weniger, der Länge der äußeren Anschlusslücke in Längsrichtung betragen. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass in einer anderen Ausführungsform die Länge der Abschirmschichtlücke im Wesentlichen dieselbe sein kann wie die Länge der äußeren Anschlusslücke.
In einer Ausführungsform kann die Abschirmelektrodenschicht durch einen Ankerelektrodenbereich, der wenigstens eine Ankerelektrodenschicht enthält, von der gestapelten Baugruppe getrennt sein. In dieser Hinsicht kann sich die Abschirmelektrodenschicht oberhalb und/oder unterhalb wenigstens eines Ankerelektrodenbereichs befinden. Zum Beispiel kann sich die Abschirmelektrodenschicht auf und neben wenigstens einem Ankerelektrodenbereich befinden. Die Abschirmelektrodenschicht kann sich unmittelbar unter und neben wenigstens einem Ankerelektrodenbereich befinden. In einer Ausführungsform können diese Ankerelektrodenbereiche eine Vielzahl von Ankerelektrodenschichten umfassen.
Zusätzlich kann die Abschirmelektrode innerhalb des Kondensators eingebettet sein. Zum Beispiel kann der Hauptkorpus des Kondensators eine Keramikabdeckung auf einer oberen Oberfläche und/oder einer unteren Oberfläche umfassen. In einer Ausführungsform umfasst der Kondensator eine Keramikabdeckung sowohl auf einer oberen Oberfläche als auch einer unteren Oberfläche. Die Keramikabdeckung kann aus demselben Material bestehen, das auch für die dielektrischen Schichten eingesetzt wird. In einer Ausführungsform jedoch kann der Kondensator eine Abschirmelektrodenschicht neben der oberen Oberfläche und/oder der unteren Oberfläche des Kondensators umfassen. Eine solche Abschirmelektrode kann zur Bildung der äußeren Anschlüsse beitragen.
Wie bereits gesagt, kann der Kondensator eine Schwimmelektrodenschicht umfassen, die wenigstens eine Schwimmelektrode enthält. In einer solchen Ausführungsform kann eine Schwimmelektrodenschicht eine siebte Elektrode umfassen. Im Allgemeinen sind solche Schwimmelektroden nicht direkt mit dem äußeren Anschluss verbunden. Die Schwimmelektrode kann jedoch Teile einer Schwimmelektrodenschicht sein, die wenigstens eine Elektrode enthält, welche elektrisch mit dem äußeren Anschluss verbunden ist; eine solche Schwimmelektrodenschicht enthält jedoch wenigstens eine Schwimmelektrode, die eine solche Elektrode oder äußeren Anschluss nicht direkt berührt.
Die Schwimmelektrode kann nach jedem in der Technik bekannten Verfahren positioniert und konfiguriert werden. Zum Beispiel kann die Schwimmelektrode so angeordnet sein, dass sie mit wenigstens einem Teil, wie einem Mittelteil, einer ersten Elektrode einer ersten Elektrodenschicht und/oder einer zweiten Elektrodenschicht überlappt. In dieser Hinsicht ist die Schwimmelektrodenschicht abwechselnd mit den ersten Elektrodenschichten und den zweiten internen Elektrodenschichten geschichtet und angeordnet; in dieser Hinsicht können solche Schichten durch die dielektrischen Schichten getrennt sein.
Außerdem können solche Schwimmelektroden im Allgemeinen jede in der Technik bekannte Form aufweisen. Zum Beispiel können die Schwimmelektrodenschichten in einer Ausführungsform wenigstens eine Schwimmelektrode mit einer säbelartigen Konfiguration umfassen. Zum Beispiel kann diese Konfiguration ähnlich der hier beschriebenen Konfiguration und Form der ersten Elektrode sein. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass diese erste Elektrode einen Elektrodenarm mit einem Stufenteil enthalten kann oder auch nicht.
Außerdem kann die Schwimmelektrodenschicht in einer Ausführungsform wenigstens eine Schwimmelektrode enthalten, bei der das Ende der Schwimmelektrode neben wenigstens einem äußeren Anschluss liegt, aber diesen äußeren Anschluss nicht berührt. In dieser Hinsicht kann eine solche Lücke als Schwimmelektrodenlücke in Längsrichtung bezeichnet werden. Eine solche Schwimmelektrodenlücke kann mehr als 0%, wie etwa 3% oder mehr, wie etwa 5% oder mehr bis etwa 50% oder weniger, wie etwa 40% oder weniger, wie etwa 30% oder weniger, wie etwa 20% oder weniger, wie etwa 10% oder weniger, der Länge des Kondensators in Längsrichtung betragen.
Außerdem umfasst der Kondensator einen ersten äußeren Anschluss und einen zweiten äußeren Anschluss. Insbesondere kann sich der erste äußere Anschluss entlang einer ersten End- oder Seitenfläche des Kondensators befinden, während sich der zweite äußere Anschluss entlang einer zweiten End- oder Seitenfläche des Kondensators, der in Längsrichtung der ersten End- oder Seitenfläche entgegengesetzt ist, befinden kann. Im Allgemeinen sind die ersten Elektroden der ersten Elektrodenschichten und die zweiten Elektroden (Gegenelektroden) der zweiten Elektrodenschichten elektrisch mit einem ersten äußeren Anschluss verbunden. Indessen sind die ersten Elektroden der zweiten Elektrodenschichten und die zweiten Elektroden (Gegenelektroden) der ersten Elektrodenschichten elektrisch mit einem zweiten äußeren Anschluss verbunden. In einer Ausführungsform wickeln sich die äußeren Anschlüsse um die obere Oberfläche und/oder die untere Oberfläche herum. In einer anderen Ausführungsform wickelt sich jeder äußere Anschluss um fünf Flächen herum und berührt diese, und zwar die obere Oberfläche, die untere Oberfläche und drei Seitenflächen. In einer anderen Ausführungsform sind die äußeren Anschlüsse nur auf einer Seitenfläche vorhanden, so dass sie sich nicht um die obere Oberfläche, die untere Oberfläche und/oder jede andere Seitenfläche herum wickeln.
Zusätzlich sollte man sich darüber im Klaren sein, dass der Kondensator, wie er hier offenbart ist, in jeder gewünschten Orientierung montiert werden kann. Zum Beispiel kann der Kondensator horizontal montiert werden, so dass die dielektrischen Schichten und/oder die Elektrodenschichten im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche verlaufen, auf der der Kondensator montiert ist. In dieser Hinsicht werden die dielektrischen Schichten und/oder die Elektrodenschichten in einer vertikalen Richtung gestapelt. Alternativ dazu kann der Kondensator auch vertikal montiert sein, wobei die dielektrischen Schichten und/oder die Elektrodenschichten im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche verlaufen, auf der der Kondensator montiert ist. Außerdem kann der Kondensator, wenn er vertikal montiert ist, in wenigstens zwei verschiedenen Orientierungen montiert sein. Zum Beispiel kann der Kondensator so montiert sein, dass die langen Kanten der dielektrischen Schichten und/oder der Elektrodenschichten neben der Oberfläche verlaufen. Alternativ dazu kann der Kondensator auch so montiert sein, dass die kurzen Kanten der dielektrischen Schichten und/oder der Elektrodenschichten neben der Oberfläche verlaufen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Ultrabreitbandkondensators. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines aktiven Elektrodenbereichs, der abwechselnd dielektrische Schichten und aktive Elektrodenschichten enthält, und das Bereitstellen eines Abschirmelektrodenbereichs, der wenigstens eine Abschirmelektrode enthält. Das Verfahren kann auch die Abstände zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und dem Abschirmelektrodenbereich und/oder zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und der oberen Oberfläche des Kondensators, wie er hier definiert ist, erfordern. Außerdem kann das Verfahren auch das Bereitstellen wenigstens einer Ankerelektrodenschicht, falls vorhanden, umfassen.
Außerdem kann das Verfahren das Exponieren einer Längskante jedes Grundteils im Hauptkorpus umfassen; dieses Exponieren kann dazu beitragen, die äußeren Anschlüsse zu bilden. Diese Exposition kann bereits vorhanden sein, wenn die Elektrodenschichten gebildet werden. Außerdem kann die Elektrode an wenigstens drei Flächen exponiert sein; diese Exposition kann einen Wickelanschluss ermöglichen. Zum Beispiel kann ein solcher Wickelanschluss an wenigstens drei Flächen, wie wenigstens fünf Flächen, des Kondensators vorhanden sein. Somit kann das Verfahren auch das Bilden eines ersten äußeren Anschlusses und eines zweiten äußeren Anschlusses, wie es hier offenbart ist, umfassen.
Der Kondensator der vorliegenden Erfindung kann gemäß den Ausführungsformen, wie sie in den 1A-1D, 2, 3A-3B, 4A-4B, 5A-5C, 6A-6D und 8A-8C gezeigt sind, näher beschrieben werden. Wie in den Figuren gezeigt ist, bezieht sich 134 auf eine seitliche Richtung, während sich 132 auf eine Längsrichtung bezieht, wobei die seitliche Richtung 134 senkrecht auf der Längsrichtung 132 stehen kann. Indessen bezieht sich 136 auf eine vertikale Richtung (d.h. eine z-Richtung).
In den 1A-1D ist eine Ausführungsform eines mehrschichtigen Keramikkondensators offenbart. 1D zeigt einen mehrschichtigen Kondensator 100, der eine Vielzahl von ersten Elektrodenschichten 106 und zweiten Elektrodenschichten 108 enthält. Der mehrschichtige Kondensator 100 enthält einen ersten äußeren Anschluss 118, der mit der ersten Elektrode 106 der ersten Elektrodenschicht 102 und der zweiten Elektrode (Gegenelektrode) der zweiten Elektrodenschicht 104 verbunden ist. Der mehrschichtige Kondensator enthält einen zweiten äußeren Anschluss 120, der mit der ersten Elektrode 106 der zweiten Elektrodenschicht 104 und der zweiten Elektrode (Gegenelektrode) der ersten Elektrodenschicht 102 verbunden ist.
1A zeigt eine Draufsicht auf die ersten Elektrodenschichten 102 und zweiten Elektrodenschichten 104. Jede Elektrodenschicht umfasst eine erste Elektrode 106 und eine zweite Elektrode 108. Die erste Elektrode 106 kann einen Grundteil 114 aufweisen, der sich entlang einer Längskante der ersten Elektrode 106 erstreckt. Die erste Elektrode 106 weist ein Paar Elektrodenarme 110 und wenigstens einen Mittelteil 112 auf, die sich von dem Grundteil 114 weg erstrecken. Die zweite Elektrode 108 kann einen Grundteil 114 aufweisen, der sich entlang einer Längskante der zweiten Elektrodenschicht 108 erstreckt. Die zweite Elektrode weist ein Paar Elektrodenarme 110 auf, die sich von dem Grundteil 114 weg erstrecken. Außerdem zeigt 1A einen Elektrodenarm 110, der einen Hauptteil 128 und einen Stufenteil 130 enthält. Der Stufenteil entsteht aus einer Stufe oder einem Absatz 116. Das heißt, der Stufenteil 116 ist gegenüber wenigstens einer Seitenkante 131 des Hauptteils 128 des Elektrodenarms 110 verrückt.
Wie in 1A gezeigt ist, weist indessen die zweite Elektrodenschicht 104 dieselbe Konfiguration auf wie die erste Elektrodenschicht 102, außer dass es sich um eine gespiegelte Konfiguration handelt.
Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass neben der Ausführungsform von 1A noch verschiedene andere Elektrodenkonfigurationen eingesetzt werden können. Zum Beispiel sind solche Elektrodenkonfigurationen in den 8A-8C gezeigt. Wie in 8A gezeigt ist, umfasst die erste Elektrode 106 einen Mittelteil 112 und ein Paar Elektrodenarme 110, die sich von dem Grundteil 114 weg erstrecken. Indessen umfasst die zweite Elektrode 108 ein Paar Elektrodenarme 110, die sich von dem äußeren Anschluss 119 neben dem Längsende weg erstrecken. In 8B umfasst die erste Elektrode 106 einen Mittelteil 112 und ein Paar Elektrodenarme 110, die sich äußeren Anschluss 121 neben dem Längsende weg erstrecken; indessen umfasst die zweite Elektrode 108 ein Paar Elektrodenarme 110, die sich von dem Grundteil 114 weg erstrecken. In 8C umfasst die erste Elektrode 106 einen Mittelteil 112 und ein Paar Elektrodenarme 110, die sich von dem äußeren Anschluss 121 neben dem Längsende weg erstrecken; indessen umfasst die zweite Elektrode 108 ein Paar Elektrodenarme 110, die sich von dem äußeren Anschluss 119 neben dem Längsende weg erstrecken.
Wie also in den 8A und 8C gezeigt ist, entsteht ohne einen Grundteil in der zweiten Elektrode 108 ein zentraler kapazitiver Bereich 122 zwischen dem Mittelteil 112 der ersten Elektrode 106 und den Armen 110 der zweiten Elektrode 108, und ein äußerer Kapazitätsbereich 125 entsteht zwischen der vorderen Längskante (die der Kante neben dem äußeren Anschluss 121 entgegengesetzt ist) des Mittelteils 112 der ersten Elektrode 106 und dem äußeren Anschluss 119. In dieser Hinsicht kann die Abbildung in 7 eine zusätzliche Parallelschaltung für den kapazitiven Bereich 125' umfassen.
In 1B sind eine Vielzahl von ersten Elektrodenschichten 102 und eine Vielzahl von zweiten Elektrodenschichten 104 in einer alternierenden gespiegelten Konfiguration vorhanden. Wie in der Figur gezeigt ist, überlappen die Mittelteile 112 der jeweiligen Elektrodenschichten wenigstens teilweise. 1B zeigt insgesamt sechs Elektrodenschichten; jedoch sollte man sich darüber im Klaren sein, dass jede beliebige Anzahl von Elektrodenschichten eingesetzt werden kann, um die gewünschte Kapazität für die gewünschte Anwendung zu erhalten.
Betrachten wir die 1C und 1 D, so kann die erste Elektrode 106 der zweiten Elektrodenschicht 104 entlang eines zweiten Endes 121 elektrisch mit einem zweiten Anschluss 120 verbunden sein; ähnlich (und nicht abgebildet) kann die erste Elektrode 106 der ersten Elektrodenschicht 102 entlang eines ersten Endes 119 elektrisch mit einem ersten äußeren Anschluss 118 verbunden sein. In einigen Ausführungsformen können mehrere kapazitive Bereiche zwischen der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 entstehen. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen ein zentraler kapazitiver Bereich 122 zwischen dem Mittelteil 112 der erstem Elektrode 106 und dem Grundteil 114 und/oder den Armen 110 der zweiten Elektrode 108 entstehen. In einigen Ausführungsformen kann ein kapazitiver Bereich 124 der Hauptarmlücke innerhalb der Lücke zwischen den Hauptteilen 128 der Elektrodenarme 110 der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 entstehen. Weiterhin kann ein kapazitiver Bereich 126 der Stufenarmlücke zwischen den Stufenteilen 130 der Elektrodenarme 110 der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 entstehen.
Betrachten wir 2, so kann in einigen Ausführungsformen eine zweite Elektrodenschicht 104 die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108, die oben beschrieben sind, umfassen. Die erste Elektrode 106 kann einen Elektrodenarm 110 aufweisen, und der Elektrodenarm 110 kann einen Hauptteil 128 und einen Stufenteil 130 umfassen. Der Hauptteil 128 kann wenigstens eine seitliche Kante 131, die sich von dem zweiten Ende 120 des mehrschichtigen Kondensators in Längsrichtung 132 weg erstreckt, aufweisen. Der Stufenteil 130 kann in einer seitlichen Richtung 134 gegenüber einer seitlichen Kante 131 des Hauptteils 128 verrückt sein.
Die zweite Elektrode 108 kann mit dem ersten äußeren Anschluss 119 elektrisch verbunden sein und kann einen Elektrodenarm 202, der sich in Längsrichtung 132 erstreckt, aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der Elektrodenarm 110 im Allgemeinen längs mit dem Elektrodenarm 202 ausgerichtet sein. In einigen Ausführungsformen können der Elektrodenarm 110 und der Elektrodenarm 202 in Längsrichtung 132 voneinander beabstandet sein, wobei eine Hauptlücke 226 zwischen den Hauptteilen 128 des Elektrodenarms 100 und des Elektrodenarms 202 entsteht. Die Hauptlücke 226 kann einen Hauptlückenabstand 240 in Längsrichtung 132 aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann sich der Stufenteil 130 des Elektrodenarms 110 in Längsrichtung 132 über den Hauptteil 128 des Elektrodenarms 110 hinaus und von dem zweiten Ende 120 weg erstrecken. Ähnlich kann sich der Stufenteil 130 des Elektrodenarms 202 in Längsrichtung 132 über den Hauptteil 128 des Elektrodenarms 202 hinaus und von dem zweiten Ende 119 weg erstrecken. In dieser Hinsicht können in einigen Ausführungsformen der Elektrodenarm 110 und der Elektrodenarm 202 eine Stufenlücke 230 zwischen dem Stufenteil 130 des Elektrodenarms 110 und des Elektrodenarms 202 bilden. Die Stufenlücke 230 kann einen Stufenlückenabstand 232 in Längsrichtung 132 aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann der Stufenteil 130 des Elektrodenarms 110 von der seitlichen Kante 131 des Hauptteils 128 aus nach innen auf eine seitliche Mittellinie 234 der wenigstens einen aus der Vielzahl von Elektrodenschichten hin verrückt sein. Ein Verrückungsabstand 238 kann in der seitlichen Richtung 134 zwischen der seitlichen Kante 131 und einer seitlichen Kante eines Stufenteils 130 in der Nähe der seitlichen Kante 131 des Hauptteils 128 definiert werden. Wie hier jedoch weiter beschrieben ist, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die Elektrodenarme auch alternative Konfigurationen in Bezug auf die Stufenteile aufweisen können.
Betrachten wir die 3A und 3B, so kann in einigen Ausführungsformen ein mehrschichtiger Kondensator 300 einen ersten äußeren Anschluss 118, der sich entlang eines ersten Endes 119 befindet, und einen zweiten äußeren Anschluss 120, der sich entlang eines zweiten Endes 121, das in Längsrichtung 132 dem ersten Ende 119 entgegengesetzt ist, befindet, umfassen. Der mehrschichtige Kondensator 300 kann eine Vielzahl von dielektrischen Schichten und eine Vielzahl von Elektrodenschichten umfassen, wobei die Elektrodenschichten in einer gegenüberliegenden und beabstandeten Beziehung zu einer dielektrischen Schicht, die sich jeweils zwischen benachbarten Elektrodenschichten befindet, abwechselnd geschichtet sind.
Außerdem kann der mehrschichtige Kondensator, wie bereits gesagt, eine Abschirmelektrode umfassen. Wie zum Beispiel in 3A gezeigt ist, kann der mehrschichtige Kondensator 300 einen ersten Abschirmbereich 210 und einen zweiten Abschirmbereich 212 umfassen, und jeder der Abschirmbereiche 210, 212 kann eine oder mehrere Abschirmelektrodenschichten 214 umfassen. Die Abschirmbereiche 210, 212 können durch einen dielektrischen Bereich (zum Beispiel einen, der keine Elektrodenschichten enthält) von dem aktiven Elektrodenbereich 216 beabstandet sein. Betrachten wir 3B, so können die Abschirmelektrodenschichten 214 eine erste Abschirmelektrodenkonfiguration aufweisen, bei der jede Abschirmelektrode 220 im Wesentlichen rechteckig ist. In anderen Ausführungsformen können die Abschirmelektrodenschichten 214 eine zweite Abschirmelektrodenkonfiguration aufweisen, bei der die Abschirmelektroden 222 eine Stufe 224, wie es zum Beispiel oben in Bezug auf die Elektroden der 1A und 2 erklärt ist, an einer Kante der Abschirmelektrode, die der Kante der Abschirmelektrode neben dem äußeren Anschluss entgegengesetzt ist, umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann sich ein aktiver Elektrodenbereich 218 zwischen dem ersten und dem zweiten Abschirmbereich 210, 212 befinden. Der aktive Elektrodenbereich 216 kann eine Vielzahl von alternierenden aktiven Elektrodenschichten 218 umfassen, wie es zum Beispiel unter Bezugnahme auf die 1A-1D erklärt ist. Zusätzlich kann sich ein Paar Keramikabdeckungen 226 entlang der oberen und/oder unteren Oberfläche des Kondensators 300 befinden.
Betrachten wir die 4A und 4B, so kann in einigen Ausführungsformen der mehrschichtige Kondensator 300 auch Ankerelektrodenbereiche 302, 304, 316 und/oder 318 umfassen. Zum Beispiel kann der mehrschichtige Kondensator 300 einen ersten Ankerelektrodenbereich 304 auf dem aktiven Elektrodenbereich 216 umfassen. Weiterhin kann sich ein Abschirmelektrodenbereich 210, der eine Abschirmelektrodenschicht 214 enthält, oberhalb, wie auf, dem ersten Ankerelektrodenbereich 304 befinden. Zusätzlich kann sich ein zweiter Ankerelektrodenbereich 302 oberhalb, wie auf, der Oberseite des Abschirmelektrodenbereichs 210 befinden. Ähnlich kann der mehrschichtige Kondensator 300 einen dritten Ankerelektrodenbereich 316 unterhalb des, wie unmittelbar unter dem, aktiven Elektrodenbereich 216 umfassen. Weiterhin kann sich ein Abschirmelektrodenbereich 210, der eine Abschirmelektrodenschicht 214 enthält, unterhalb des, wie unmittelbar unter dem, dritten Ankerelektrodenbereich 316 befinden. Zusätzlich kann sich ein vierter Ankerelektrodenbereich 318 unterhalb des, wie unmittelbar unter dem, Abschirmelektrodenbereich 210 befinden. In dieser Hinsicht kann sich der aktive Elektrodenbereich 216 zum Beispiel zwischen dem ersten Ankerelektrodenbereich 304 und dem dritten Ankerelektrodenbereich 316 befinden.
Der aktive Elektrodenbereich 216 kann so konfiguriert sein, wie es oben in Bezug auf die 3A und 3B beschrieben ist.
Betrachten wir die 4B, so können die Ankerelektrodenbereiche 302, 304, 316 und/oder 318 eine Vielzahl von Ankerelektrodenschichten 310 umfassen, die jeweils ein Paar Ankerelektroden 312 aufweisen. Die Ankerelektroden 312 können ein Paar Elektrodenarme 314 umfassen. Jeder Elektrodenarm 314 der Ankerelektroden 312 kann einen Hauptteil 328 und einen Stufenteil 330 umfassen, zum Beispiel in ähnlicher Weise, wie es oben in Bezug auf die Elektroden der 1A und 2 beschrieben ist.
Betrachten wir die 5A, 5B und 5C, so können die Ankerelektroden 312 Verschiedene Konfigurationen aufweisen. Betrachten wir zum Beispiel die 5A, so umfassen in einigen Ausführungsformen die Elektrodenarme 314 der Ankerelektroden 312 keine Stufe. Zum Beispiel können solche Elektroden in einer C-förmigen Konfiguration ohne eine Stufe vorliegen. Betrachten wir die 5B, so können in einigen Ausführungsformen die Elektrodenarme 314 der Ankerelektroden 312 ein Stufenteil 320 umfassen, das gegenüber einer äußeren seitlichen Kante 322 der Ankerelektrode 312 nach innen verrückt ist. Betrachten wir die 5C, so kann in anderen Ausführungsformen der Stufenteil 320 gegenüber einer inneren seitlichen Kante 324 der Arme 314 der Ankerelektroden 312 verrückt sein. Es sind noch weitere Konfigurationen möglich. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der Stufenteil 320 sowohl gegenüber der äußeren seitlichen Kante 322 als auch der inneren seitlichen Kante 324 verrückt sein.
Betrachten wir die 6A-6C, so können in einigen Ausführungsformen die aktiven Elektroden 106, 108 verschiedene andere Konfigurationen aufweisen. Betrachten wir Zum Beispiel die 6A, so können in einigen Ausführungsformen die ersten Elektroden 106 und die zweiten Elektroden 108 jeweils einen einzelnen Arm 110 anstelle eines Paars von Armen 110, 202, wie es oben in Bezug auf 2 beschrieben ist, umfassen. In dieser Hinsicht können solche Elektroden eine Elektrode, die ein Mittelteil enthält, das sich von einem Grundteil weg erstreckt, und einen Elektrodenarm, der sich ebenfalls von dem Grundteil weg erstreckt, umfassen; indessen kann die Gegenelektrode einen Grundteil und nur einen einzigen Elektrodenarm, der sich von dem Grundteil dieser zweiten Elektrode weg erstreckt, umfassen.
Betrachten wir die 6B, so können in einigen Ausführungsformen die ersten Elektroden 106 und die zweiten Elektroden 108 jeweils Mittelteile 112 umfassen. Zum Beispiel kann jede Elektrode 106, 108 neben wenigstens einem Elektrodenarm 110, 202, wie zwei Elektrodenarmen 110, 202, die sich von dem jeweiligen Grundteil weg erstrecken, ein Mittelteil 112, das sich von einem jeweiligen Grundteil weg erstreckt, umfassen.
Betrachten wir die 6C, so können in einigen Ausführungsformen die Elektrodenarme 110, 202 der Elektroden 106, 108 einen Stufenteil 130 aufweisen, der gegenüber einer inneren seitlichen Kante 324 des Hauptteils eines Elektrodenarms von einer seitlichen Mittellinie 236 der wenigstens einen der Elektroden 106, 108 der Elektrodenschichten weg nach außen verrückt ist. Betrachten wir schließlich die 6D, so können in einigen Ausführungsformen die Elektrodenarme 110 der Elektroden 106, 108 Stufenteile 130 aufweisen, die sowohl gegenüber der äußeren seitlichen Kante 322 als auch der inneren seitlichen Kante 324 der Elektrodenarme 110, 202 verrückt sind.
Neben den hier veranschaulichten und beschriebenen Ausführungsformen kann der Mittelteil der Elektroden jede in der Technik bekannte Konfiguration aufweisen. Wie es zum Beispiel in den 1A und 6A-6D gezeigt ist, können die Mittelteile eine relativ rechteckige Konfiguration aufweisen. Das heißt, die seitlichen Kanten können sich im Wesentlichen linear in Längsrichtung erstrecken. Es können jedoch auch andere Konfigurationen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform der Mittelteil der Elektroden eine paddelartige Konfiguration umfassen; in einer solchen Ausführungsform erstrecken sich die seitlichen Kanten im Wesentlichen linear in Längsrichtung von einem Grundteil weg, dann in einer seitlichen Richtung vom Mittelteil weg und dann wieder im Wesentlichen linear in Längsrichtung vom Grundteil weg. In einer anderen Ausführungsform kann der Mittelteil der Elektroden eine flügelartige Konfiguration umfassen; in einer solchen Ausführungsform erstrecken sich die seitlichen Kanten im Wesentlichen linear in Längsrichtung von einem Grundteil weg, dann in einer seitlichen Richtung von einem Mittelteil weg, dann wieder im Wesentlichen linear in Längsrichtung vom Grundteil weg, dann wieder in einer seitlichen Richtung zum Mittelteil hin und dann wieder im Wesentlichen linear in Längsrichtung vom Grundteil weg.
Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung einen mehrschichtigen Kondensator mit einer Elektrode bereit, die eine einzigartige Konfiguration aufweist, welche verschiedene Nutzen und Vorteile bringt. In dieser Hinsicht sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die beim Bau des Kondensators eingesetzten Materialien nicht eingeschränkt sind und beliebige sein können, wie sie im Allgemeinen in der Technik eingesetzt werden, und unter Verwendung eines beliebigen Verfahrens, wie es im Allgemeinen in der Technik eingesetzt wird, gebildet sein können.
Im Allgemeinen werden die dielektrischen Schichten typischerweise aus einem Material gebildet, das eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante (K), wie etwa 10 bis etwa 40000, in einigen Ausführungsformen etwa 50 bis etwa 30 000 und in einigen Ausführungsformen etwa 100 bis etwa 20000, aufweist.
In dieser Hinsicht kann das dielektrische Material eine Keramik sein. Die Keramik kann in einer Vielzahl von Formen, wie einem Wafer (z.B. vorgebrannt), oder einem dielektrischen Material, das innerhalb der Vorrichtung selbst mitgebrannt wird, bereitgestellt werden.
Bestimmte Beispiele für den Typ des Materials mit hoher Dielektrizitätskonstante sind zum Beispiel die Materialien NPO (COG) (bis zu etwa 100), X7R (etwa 3000 bis etwa 7000), X7S, Z5U und/oder Y5V. Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass die oben genannten Materialien anhand ihrer industrieakzeptierten Definitionen beschrieben sind, von denen einige Standardklassifikationen sind, die von der Electronic Industries Alliance (EIA) festgelegt wurden, und als solche sollten sie vom Fachmann anerkannt werden. Zum Beispiel kann ein solches Material eine Keramik umfassen. Solche Materialien können einen Perowskit, wie Bariumtitanat und verwandte feste Lösungen (z.B. Bariumstrontiumtitanat, Bariumcalciumtitanat, Bariumzirconattitanat, Bariumstrontiumzirconattitanat, Bariumcalciumzirconattitanat usw.), Bleititanat und verwandte feste Lösungen (z.B. Bleizirconattitanat, Bleilanthanzirconattitanat), Natriumbismuttitanat usw. umfassen. In einer bestimmten Ausführungsform kann zum Beispiel Bariumstrontiumtitanat („BSTO“) der Formel Ba_xSr_1-xTiO₃ eingesetzt werden, wobei x = 0 bis 1, in einigen Ausführungsformen etwa 0,15 bis etwa 0,65 und in einigen Ausführungsformen etwa 0,25 bis etwa 0,6 beträgt. Andere geeignete Perowskite können zum Beispiel Ba_xCa_1-xTiO₃, wobei x etwa 0,2 bis etwa 0,8 und in einigen Ausführungsformen etwa 0,4 bis etwa 0,6 ist, Pb_xZr_1-xTiO₃ („PZT“), wobei x im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,4 liegt, Bleilanthanzirconiumtitanat („PLZT“), Bleititanat (PbTiO₃), Bariumcalciumzirconiumtitanat (BaCaZrTiO₃), Natriumnitrat (NaNO₃), KNbO₃, LiNbO₃, LiTaO₃, PbNb₂O₆, PbTa₂O₆, KSr(NbO₃) und NaBa₂(NbO₃)₅KHb₂PO₄, umfassen. Noch weitere komplexe Perowskite können A[B1_1/3B2_2/3]O₃-Materialien, wobei A = Ba_xSr_1-x ist (x kann ein Wert von 0 bis 1 sein); B1 = Mg_yZn_1-y ist (y kann ein Wert von 0 bis 1 sein); B2 = Ta_zNb_1-z ist (z kann ein Wert von 0 bis 1 sein), umfassen. In einer bestimmten Ausführungsform können die dielektrischen Schichten ein Titanat umfassen.
Die Elektrodenschichten können aus einer Vielzahl von Materialien gebildet sein, wie in der Technik bekannt ist. Die Elektrodenschichten können aus einem Metall, wie einem leitfähigen Metall, bestehen. Die Materialien können Edelmetalle (z.B. Silber, Gold, Palladium, Platin usw.), unedle Metalle (z.B. Kupfer, Zinn, Nickel, Chrom, Titan, Wolfram usw.) usw. sowie verschiedene Kombinationen davon umfassen. Gesputterte Titan/Wolfram(Ti/W)-Legierungen sowie jeweilige gesputterte Schichten aus Chrom, Nickel und Gold können ebenfalls geeignet sein. Die Elektroden können auch aus einem Material mit geringem Widerstand, wie Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Palladium etc. gebildet sein. In einer bestimmten Ausführungsform können die Elektrodenschichten Nickel oder eine Legierung davon umfassen.
Äußere Anschlüsse können aus einer Vielzahl von Metallen gebildet sein, wie in der Technik bekannt ist. Die äußeren Anschlüsse können aus einem Metall, wie einem leitfähigen Metall, bestehen. Die Materialien können Edelmetalle (z.B. Silber, Gold, Palladium, Platin usw.), unedle Metalle (z.B. Kupfer, Zinn, Nickel, Chrom, Titan, Wolfram usw.) usw. sowie verschiedene Kombinationen davon umfassen. In einer bestimmten Ausführungsform können die äußeren Anschlüsse Kupfer oder eine Legierung davon umfassen.
Die äußeren Anschlüsse können unter Verwendung eines beliebigen Verfahrens, wie es in der Technik allgemein bekannt ist, gebildet sein. Die äußeren Anschlüsse können unter Verwendung von Techniken wie Sputtern, Lackieren, Drucken, stromlose Abscheidung oder feine Kupferterminierung (FCT), Galvanisierung, Plasmaabscheidung, Treibmittelsprühen/Airbrush usw. gebildet sein.
In einer Ausführungsform können die äußeren Anschlüsse so ausgebildet sein, dass die äußeren Anschlüsse relativ dick sind. Zum Beispiel können diese Anschlüsse dadurch gebildet werden, dass man einen dicken Filmstreifen aus einem Metall auf exponierte Teile von Elektrodenschichten aufträgt. Ein solches Metall kann sich in einer Glasmatrix befinden und kann Silber oder Kupfer umfassen. Als Beispiel kann ein solcher Streifen auf den Kondensator gedruckt und gebrannt werden. Danach können zusätzliche Abscheidungsschichten aus Metall (z.B. Nickel, Zinn, Lötmetall usw.) über den Anschlussstreifen geschaffen werden, so dass der Kondensator auf ein Substrat gelötet werden kann. Eine solche Auftragung von Dickfilmstreifen kann mit Hilfe jedes Verfahrens, das in der Technik allgemein bekannt ist, durchgeführt werden (z.B. durch eine Anschlussmaschine und ein Druckrad zur Übertragung einer metallbeladenen Paste über die exponierten Elektrodenschichten). Beispiele für Komponenten mit äußeren Anschlüssen, die durch gebrannte Anschlüsse und darauf abgeschiedene Metallschichten gebildet sind, sind in dem US-Pat. Nr. 5,021,921 an Sano et al. offenbart, auf das hier für alle Zwecke ausdrücklich Bezug genommen wird.
Die dick metallisierten äußeren Anschlüsse können eine mittlere Dicke von etwa 150 µm oder weniger, wie etwa 125 µm oder weniger, wie etwa 100 µm oder weniger, wie etwa 80 µm oder weniger, aufweisen. Die dick metallisierten äußeren Anschlüsse können eine mittlere Dicke von etwa 25 µm oder mehr, wie etwa 35 µm oder mehr, wie etwa 50 µm oder mehr, wie etwa 75 µm oder mehr, aufweisen. Zum Beispiel können die dick metallisierten äußeren Anschlüsse eine mittlere Dicke von etwa 25 µm bis etwa 150 µm, wie etwa 35 µm bis etwa 125 µm, wie etwa 50 µm bis etwa 100 µm, aufweisen.
In einer anderen Ausführungsform können die äußeren Anschlüsse so gebildet werden, dass der äußere Anschluss eine Dünnschichtmetallisierung ist. Eine solche Dünnschichtmetallisierung kann dadurch gebildet werden, dass man ein leitfähiges Material, wie ein leitfähiges Metall, auf einem exponierten Teil einer Elektrodenschicht abscheidet. Zum Beispiel kann die vordere Kante einer Elektrodenschicht exponiert sein, so dass es die Bildung eines metallisierten Anschlusses ermöglicht.
Die dünn metallisierten äußeren Anschlüsse können eine mittlere Dicke von etwa 50 µm oder weniger, wie etwa 40 µm oder weniger, wie etwa 30 µm oder weniger, wie etwa 25 µm oder weniger, aufweisen. Die dünn metallisierten äußeren Anschlüsse können eine mittlere Dicke von etwa 5 µm oder mehr, wie etwa 10 µm oder mehr, wie etwa 15 µm oder mehr, aufweisen. Zum Beispiel können die äußeren Anschlüsse eine mittlere Dicke von etwa 5 µm bis etwa 50 µm, wie etwa 10 µm bis etwa 40 µm, wie etwa 15 µm bis etwa 30 µm, wie etwa 15 µm bis etwa 25 µm, aufweisen.
Im Allgemeinen kann der äußere Anschluss einen metallisierten Anschluss umfassen. Zum Beispiel kann der äußere Anschluss einen galvanisierten Anschluss, einen durch stromlose Abscheidung metallisierten Anschluss oder eine Kombination davon umfassen. Zum Beispiel kann ein galvanisierter Anschluss durch Galvanisierung gebildet werden. Ein durch stromlose Abscheidung metallisierter Anschluss kann durch stromlose Abscheidung gebildet werden.
Wenn mehrere Schichten den äußeren Anschluss bilden, kann der äußere Anschluss einen galvanisierten Anschluss und einen durch stromlose Abscheidung metallisierten Anschluss umfassen. Zum Beispiel kann zuerst stromlose Abscheidung eingesetzt werden, um eine Anfangsmaterialschicht abzuscheiden. Dann kann die Metallisierungstechnik zu einem Galvanisierungssystem geändert werden, das einen schnelleren Materialzuwachs ermöglichen kann.
Wenn die metallisierten Anschlüsse mit einem der beiden Metallisierungsverfahren gebildet werden, wird eine vordere Kante der Anschlusslaschen der Elektrodenschichten, die vom Hauptkorpus des Kondensators aus exponiert ist, einer Metallisierungslösung ausgesetzt. In einer Ausführungsform kann dabei der Kondensator in die Metallisierungslösung eingetaucht werden.
Die Metallisierungslösung enthält ein leitfähiges Material, wie ein leitfähiges Metall, das eingesetzt wird, um den metallisierten Anschluss zu bilden. Ein solches leitfähiges Material kann irgendeines der oben genannten Materialien oder irgendein in der Technik allgemein bekanntes sein. Zum Beispiel kann die Metallisierungslösung eine Nickelsulfamat-Badlösung oder eine andere Nickellösung sein, so dass die abgeschiedene Schicht und der äußere Anschluss Nickel umfassen. Alternativ dazu kann die Metallisierungslösung auch ein Kupfer-Säurebad oder eine andere geeignete Kupferlösung sein, so dass die abgeschiedene Schicht und der äußere Anschluss Kupfer umfassen.
Zusätzlich sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die Metallisierungslösung auch andere Additive umfassen kann, wie sie in der Technik allgemein bekannt sind. Zum Beispiel können die Additive andere organische Additive und Medien umfassen, die den Metallisierungsvorgang unterstützen können. Zusätzlich können Additive eingesetzt werden, um die Metallisierungslösung bei einem gewünschten pH-Wert einzusetzen. In einer Ausführungsform können widerstandsreduzierende Additive in den Lösungen eingesetzt werden, um die vollständige Metallisierungsabdeckung und Bindung der abgeschiedenen Materialien an den Kondensator und die exponierten vorderen Kanten der Anschlusslaschen zu u nte rstütze n .
Der Kondensator kann während einer vorbestimmten Zeitdauer der Metallisierungslösung ausgesetzt, in dieselbe untergetaucht oder eingetaucht werden. Diese Einwirkungsdauer ist nicht notwendigerweise eingeschränkt, kann aber eine ausreichende Zeitdauer sein, um die Abscheidung von genügend Metallisierungsmaterial zu ermöglichen, um den metallisierten Anschluss zu bilden. In dieser Hinsicht sollte die Zeit ausreichend sein, um die Bildung einer kontinuierlichen Verbindung unter den gewünschten exponierten benachbarten vorderen Kanten von Anschlusslaschen einer gegebenen Polarität der jeweiligen Elektrodenschichten innerhalb einer Gruppe von alternierenden dielektrischen Schichten und Elektrodenschichten zu ermöglichen.
Im Allgemeinen besteht der Unterschied zwischen Galvanisierung und stromloser Abscheidung darin, dass bei der Galvanisierung eine elektrische Vorspannung eingesetzt wird, wie etwa durch Verwendung einer externen Stromquelle. Die Galvanisierungslösung kann typischerweise einem hohen Stromdichtebereich ausgesetzt werden, zum Beispiel zehn bis fünfzehn A/(0,0929 m²) (bewertet bei 9,4 Volt). Eine Verbindung kann mit einer negativen Verbindung zum Kondensator, die die Bildung der metallisierten Anschlüsse erfordert, und einer positiven Verbindung zum festen Material (z.B. Cu in Cu-Metallisierungslösung) in derselben Metallisierungslösung gebildet werden. Das heißt, der Kondensator wird mit einer Vorspannung auf eine Polarität, die derjenigen der Metallisierungslösung entgegengesetzt ist, versehen. Bei Verwendung eines solchen Verfahrens wird das leitfähige Material der Metallisierungslösung zu dem Metall der exponierten vorderen Kante der Anschlusslaschen der Elektrodenschichten hingezogen.
Vor dem Eintauchen des Kondensators in eine Metallisierungslösung oder dem Einwirkenlassen der letzteren auf ersteren können verschiedene Vorbehandlungsschritte eingesetzt werden. Solche Schritte können zu einer Vielzahl von Zwecken durchgeführt werden, einschließlich zum Katalysieren, zum Beschleunigen und/oder zum Verbessern der Anhaftung der Metallisierungsmaterialien an den vorderen Kanten der Anschlusslaschen.
Zusätzlich kann vor der Metallisierung oder irgendwelchen anderen Vorbehandlungsschritten ein anfänglicher Reinigungsschritt eingesetzt werden. Ein solcher Schritt kann eingesetzt werden, um irgendwelche Oxidfestsetzungen, die sich auf den exponierten Anschlusslaschen der Elektrodenschichten bilden, zu entfernen. Dieser Reinigungsschritt kann besonders hilfreich sein, um die Entfernung einer Ablagerung von Nickeloxid zu unterstützen, wenn die internen Elektroden oder andere leitfähigen Elemente aus Nickel bestehen. Die Komponentenreinigung kann durch volles Eintauchen in ein Vorreinigungsbad, wie eines, das einen Säurereiniger umfasst, durchgeführt werden. In einer Ausführungsform kann die Einwirkung während einer vorbestimmten Zeitdauer erfolgen, wie in der Größenordnung von etwa 10 Minuten. Die Reinigung kann alternativ dazu auch durch chemisches Polieren oder Harperisierungsschritte erfolgen.
Außerdem kann ein Schritt zum Aktivieren der exponierten metallischen vorderen Kanten der Anschlusslaschen der Elektrodenschichten durchgeführt werden, um die Abscheidung der leitfähigen Materialien zu erleichtern. Eine Aktivierung kann durch Eintauchen in Palladiumsalze, photostrukturierte metallorganische Palladium-Vorläufer (über Maske oder Laser), siebgedruckte oder durch Tintenstrahl abgeschiedene Palladiumverbindungen oder elektrophoretische Palladiumabscheidung erreicht werden. Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass eine Aktivierung auf Palladiumbasis zurzeit nur als ein Beispiel für Aktivierungslösungen offenbart wird, die häufig gut mit einer Aktivierung für exponierte Laschenteile, die aus Nickel oder einer Legierung davon bestehen, funktionieren. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass auch andere Aktivierungslösungen verwendet werden können.
Außerdem kann anstelle oder zusätzlich zu dem oben genannten Aktivierungsschritt das aktivierende Dotierungsmittel in das leitfähige Material eingeführt werden, wenn die Elektrodenschichten des Kondensators gebildet werden. Wenn die Elektrodenschicht zum Beispiel Nickel umfasst und das aktivierende Dotierungsmittel Palladium umfasst, kann das Palladium-Dotierungsmittel in die Nickeltinte oder -zusammensetzung, die die Elektrodenschichten bildet, eingeführt werden. Dies kann den Palladium-Aktivierungsschritt überflüssig machen. Man sollte sich weiterhin darüber im Klaren sein, dass einige der obigen Aktivierungsverfahren, wie metallorganische Vorläufer, sich auch für die gemeinsame Abscheidung von Glasbildnern für eine erhöhte Anhaftung an dem im Allgemeinen keramischen Korpus des Kondensators eignen. Wenn Aktivierungsschritte unternommen werden, wie es oben beschrieben ist, bleiben häufig Spuren des Aktivatormaterials vor und nach der Anschlussmetallisierung an den exponierten leitfähigen Teilen.
Zusätzlich können auch Nachbehandlungsschritte nach der Metallisierung eingesetzt werden. Solche Schritte können zu einer Vielzahl von Zwecken durchgeführt werden, einschließlich der Verstärkung und/oder Verbesserung der Haftung der Materialien. Zum Beispiel kann ein Schritt des Erhitzens (oder Temperns) eingesetzt werden, nachdem man den Metallisierungsschritt durchgeführt hat. Dieses Erhitzen kann durch Brennen, Lasereinwirkung, UV-Bestrahlung, Mikrowellenbestrahlung, Lichtbogenschweißen usw. durchgeführt werden.
Wie bereits gesagt, umfasst der äußere Anschluss wenigstens eine Metallisierungsschicht. In einer Ausführungsform kann der äußere Anschluss nur eine Metallisierungsschicht umfassen. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass die äußeren Anschlüsse eine Vielzahl von Metallisierungsschichten umfassen können. Zum Beispiel können die äußeren Anschlüsse eine erste Metallisierungsschicht und eine zweite Metallisierungsschicht umfassen. Außerdem können die äußeren Anschlüsse such eine dritte Metallisierungsschicht umfassen. Die Materialien dieser Metallisierungsschichten können irgendwelche der oben genannten und der in der Technik allgemein bekannten sein.
Zum Beispiel kann eine Metallisierungsschicht, wie eine erste Metallisierungsschicht, Kupfer oder eine Legierung davon umfassen. Eine andere Metallisierungsschicht, wie eine zweite Metallisierungsschicht, kann Nickel oder eine Legierung davon umfassen. Eine andere Metallisierungsschicht, wie eine dritte Metallisierungsschicht, kann Zinn, Blei, Gold oder eine Kombination, wie eine Legierung, umfassen. Alternativ dazu kann eine Anfangsmetallisierungsschicht Nickel umfassen, und danach folgen Metallisierungsschichten aus Zinn oder Gold. In einer anderen Ausführungsform können eine Anfangsmetallisierungsschicht aus Kupfer und dann eine Nickelschicht gebildet werden.
In einer Ausführungsform kann die Anfangs- oder erste Metallisierungsschicht aus einem leitfähigen Metall (z.B. Kupfer) bestehen. Dieser Bereich kann dann mit einer zweiten Schicht, die ein polymeres Widerstandsmaterial zur Abdichtung enthält, bedeckt werden. Der Bereich kann dann poliert werden, um polymeres Widerstandsmaterial selektiv zu entfernen, und dann erneut mit einer dritten Schicht, die ein leitfähiges metallisches Material (z.B. Kupfer) enthält, metallisiert werden.
Die oben genannte zweite Schicht über der Anfangsmetallisierungsschicht kann einer Lötsperrschicht, zum Beispiel einer Nickel-Lötsperrschicht, entsprechen. In einigen Ausführungsformen kann die oben genannte Schicht dadurch entstehen, dass man eine zusätzliche Schicht aus Metall (z.B. Nickel) über eine anfängliche stromlos abgeschiedene oder galvanisierte Schicht (z.B. abgeschiedenes Kupfer) galvanisiert. Weitere exemplarische Materialien für die oben genannte Lötsperrschicht sind Nickel-Phosphor, Gold und Silber. Eine dritte Schicht auf der oben genannten Lötsperrschicht kann in einigen Ausführungsformen einer leitfähigen Schicht, wie abgeschiedenem Ni, Ni/Cr, Ag, Pd, Sn, Pb/Sn oder anderem geeigneten abgeschiedenen Lötmetall, entsprechen.
Außerdem kann eine Metallisierungsschicht gebildet werden, und anschließend erfolgt ein Galvanisierungsschritt, um eine Widerstandslegierung oder eine Metalllegierung mit höherem Widerstand zu erhalten, zum Beispiel eine stromlos abgeschiedene Ni-P-Legierung über einer solchen Metallisierung. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass es möglich ist, jede Metallbeschichtung zu verwenden, wie der Fachmann anhand der vorliegenden vollständigen Offenbarung verstehen wird.
Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass jeder der oben genannten Schritte als Massenverfahren stattfinden kann, wie als Trommelabscheidungs-, Wirbelbettabscheidung- und/oder Durchflussabscheidungs-Abschlussverfahren, die allesamt in der Technik allgemein bekannt sind. Solche Massenverfahren ermöglichen es, mehrere Komponenten auf einmal zu verarbeiten, was ein effizientes und zügiges Abschlussverfahren ergibt. Dies ist ein besonderer Vorteil gegenüber herkömmlichen Abschlussverfahren, wie dem Drucken von Dickfilmanschlüssen, das eine individuelle Verarbeitung von Komponenten erfordert.
Wie es hier beschrieben ist, wird die Bildung der äußeren Anschlüsse im Allgemeinen durch die Position der exponierten vorderen Kanten der Anschlusslaschen der Elektrodenschichten bestimmt. Solche Phänomene können als „selbstbestimmend“ bezeichnet werden, da die Bildung der äußeren metallisierten Anschlüsse durch die Konfiguration des exponierten leitfähigen Metalls der Elektrodenschichten an den ausgewählten peripheren Stellen an dem Kondensator bestimmt wird.
Zusätzliche Aspekte der oben beschriebenen Technik zur Bildung von dünnschichtmetallisierten Anschlüssen sind in den US-Patenten Nr. 7,177,137 und 7,463,474 (Ritter et al.) beschrieben, auf die hier für alle Zwecke ausdrücklich Bezug genommen wird. Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass zusätzliche Techniken zur Bildung von Kondensatoranschlüssen ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Technik fallen können. Exemplarische Alternativen umfassen unter Anderem die Bildung von Anschlüssen durch Metallisierung, Magnetismus, Maskierung, Elektrophorese/Elektrostatik, Sputtern, Vakuumabscheidung, Drucken oder andere Techniken zur Bildung von leitfähigen sowohl Dickfilmen als auch Dünnschichten.
Beispiele
Beispiel 1
Ein mehrschichtiger Kondensator, wie er hier definiert ist, wurde gemäß den folgenden Angaben und denen in der folgenden Tabelle hergestellt.
Insbesondere wurde der Kondensator so hergestellt, dass er eine Gesamtchipdicke von 20 mil, einen Abstand vom aktiven Elektrodenbereich zum Abschirmbereich von 2 mil (10% der Gesamtdicke) und einen Abstand vom aktiven Elektrodenbereich zur Oberfläche von 2,7 mil (13,5% der Gesamtdicke) aufwies.

Bei bestimmten Beispielen umfassten die Ankerelektroden keinen Stufenteil, wie er hier definiert ist.

Beispiel	Elektroden- Mittelteil	Stufenteil in Ankerelektrode	Kapazität (nF)
1	gerade	nein	115
2	gerade	ja	110
3	gerade	nein	110
4	gerade	ja	110
5	gerade	nein	120
6	gerade	ja	110
7	Paddel	nein	145
8	Paddel	nein	135
9	Paddel	nein	130
10	Paddel	nein	125
11	Paddel	nein	145
12	Flügel	ja	140

Die Einfügungsdämpfung jedes Kondensators wurde über einen breiten Bereich von Arbeitsfrequenzen (d.h. von 4 GHz bis 40 GHz) gemessen. Eine solche Einfügungsdämpfung wurde mit den Kondensatoren in horizontalen und vertikalen Konfigurationen gemessen, und für jeden Datenpunkt wurden zwei Proben gemessen. Die Bereiche in der folgenden Tabelle zeigen eine maximale Einfügungsdämpfung und eine minimale Einfügungsdämpfung innerhalb eines Frequenzbereichs an.

Beispiel	Einfügungsdämpfung (dB)
Beispiel	4 GHz-10 GHz	13 GHz-20 GHz	23 GHz-30 GHz	33 GHz-40 GHz
1	0,15-0,25	0,33-0,45	0,35-0,40	0,40-0,60
2	0,12-0,22	0,28-0,40	0,28-0,42	0,40-0,55
3	0,15-0,25	0,30-0,45	0,30-0,42	0,42-0,55
4	0,12-0,22	0,25-0,35	0,22-0,40	0,30-0,45
5	0,10-0,22	0,20-0,32	0,20-0,38	0,30-0,52
6	0,15-0,25	0,28-0,40	0,28-0,38	0,32-0,52
7	0,07-0,12	0,15-0,55	0,40-0,70	0,50-0,78
8	0,05-0,15	0,15-0,45	0,30-0,62	0,45-0,68
9	0,07-0,15	0,12-0,48	0,30-0,62	0,40-0,68
10	0,05-0,12	0,12-0,52	0,28-0,60	0,40-0,70
11	0,08-0,12	0,12-0,50	0,42-0,75	0,45-0,80
12	0,12-0,20	0,15-0,50	0,30-0,62	0,40-0,68

Beispiel 2

Ein mehrschichtiger Kondensator, wie er hier definiert ist, wurde gemäß den folgenden Angaben und denen in der folgenden Tabelle hergestellt.

Beispiel	Elektroden -Mittelteil	Abstand aktiv bis Abschirm (mil)	Abstand aktiv bis Oberfläche (mil)	Chipdicke (mil)	aktiv bis Abschirm als % der Gesamtdicke	aktiv bis Oberfläche als % der Gesamtdicke	Stufenteil in Ankerelektrode
13	gerade	2	2,5	20	10	12,5	nein
14	gerade	2	2,5	20	10	12,5	ja
15	gerade	2	2,7	20	10	13,5	nein
16	gerade	2	2,7	20	10	13,5	ja
17	gerade	1,5	2	19	7,5	10	nein
18	gerade	1,5	2	19	7,5	10	ja
19	gerade	1,5	2,2	19	7,5	11	nein
20	gerade	1,5	2,2	19	7,5	11	ja
21	gerade	2	2,7	17	10	13,5	nein
22	gerade	2	2,7	17	10	13,5	ja
23	gerade	1,5	2,2	16	7,5	11	nein
24	gerade	1,5	2,2	16	7,5	11	ja

Die Einfügungsdämpfung jedes Kondensators wurde über einen breiten Bereich von Arbeitsfrequenzen (d.h. von 4 GHz bis 40 GHz) gemessen. Eine solche Einfügungsdämpfung wurde mit den Kondensatoren in einer horizontalen Konfiguration gemessen, so dass die Elektrodenschichten parallel zu einer Montagefläche lagen und in vertikaler Richtung gestapelt waren.

Beispiel	Einfügungsdämpfung (dB)
Beispiel	4 GHz-10 GHz	13 GHz-20 GHz	23 GHz-30 GHz	33 GHz-40 GHz
13	0,13-0,23	0,20-0,32	0,22-0,45	0,25-0,72
14	0,12-0,33	0,27-0,38	0,28-0,40	0,27-0,60
15	0,10-0,22	0,22-0,32	0,22-0,37	0,30-0,52
16	0,15-0,25	0,28-0,40	0,28-0,38	0,30-0,52
17	0,10-0,20	0,15-0,32	0,22-0,43	0,25-0,65
18	0,12-0,23	0,25-0,42	0,28-0,42	0,25-0,58
19	0,12-0,22	0,15-0,32	0,22-0,42	0,25-0,70
20	0,15-0,22	0,22-0,40	0,27-0,45	0,27-0,70
21	0,12-0,25	0,20-0,30	0,25-0,40	0,30-0,45
22	0,20-0,30	0,25-0,38	0,28-0,42	0,25-0,42
23	0,12-0,22	0,20-0,32	0,22-0,30	0,30-0,40
24	0,15-0,22	0,22-0,35	0,27-0,30	0,30-0,38

Diese und andere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung können vom Fachmann vorgenommen werden, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Außerdem sollte man sich darüber im Klaren sein, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen als Ganzes oder zum Teil ausgetauscht werden können. Weiterhin wird der Fachmann anerkennen, dass die obige Beschreibung nur exemplarisch ist und die Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen beschrieben ist, nicht weiter einschränken soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62639236 [0001]
US 5021921 [0090]
US 7177137 [0113]
US 7463474 [0113]

Claims

Mehrschichtiger Keramikkondensator, umfassend: einen ersten äußeren Anschluss, der sich entlang eines ersten Endes des Kondensators befindet; einen zweiten äußeren Anschluss, der sich entlang eines zweiten Endes des Kondensators, das dem ersten Ende in Längsrichtung entgegengesetzt ist, befindet; einen aktiven Elektrodenbereich, der abwechselnde dielektrische Schichten und aktive Elektrodenschichten enthält; und einen Abschirmelektrodenbereich, der wenigstens zwei Abschirmelektroden enthält, die durch eine Abschirmschichtlücke in Längsrichtung voneinander beabstandet sind; wobei: der Abstand von dem aktiven Elektrodenbereich zum Abschirmelektrodenbereich etwa 4% bis etwa 20% der Dicke des Kondensators zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche, die der oberen Oberfläche entgegengesetzt ist, beträgt; und die Abschirmschichtlücke im Bereich von etwa 3% bis etwa 60% einer äußeren Anschlusslücke zwischen dem ersten äußeren Anschluss und dem zweiten äußeren Anschluss in Längsrichtung auf der oberen Oberfläche und/oder der unteren Oberfläche liegt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens zwei Abschirmelektroden eine erste Abschirmelektrode, die mit dem ersten äußeren Anschluss verbunden ist, und eine zweite Abschirmelektrode, die mit dem zweiten äußeren Anschluss verbunden ist und in einer Z-Richtung, die senkrecht zu der Längsrichtung verläuft, ungefähr mit der ersten Abschirmelektrode ausgerichtet ist, umfassen, wobei die erste und die zweite Abschirmelektrode jeweils unverbundene Enden aufweisen, die durch die Abschirmschichtlücke in Längsrichtung voneinander beabstandet sind.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und der oberen Oberfläche im Bereich von etwa 4% bis etwa 20% der Dicke des Kondensators liegt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und der oberen Oberfläche etwa 1,5 mil bis etwa 3,2 mil beträgt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und dem Abschirmelektrodenbereich im Bereich von etwa 1,5 mil bis 3,2 mil liegt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der Kondensator eine Einfügungsdämpfung von 0,25 dB bis 0,55 dB aufweist, wenn über einen Frequenzbereich von 33 GHz bis 40 GHz gemessen wird.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der Kondensator eine Einfügungsdämpfung von 0,20 dB bis 0,35 dB aufweist, wenn über einen Frequenzbereich von 23 GHz bis 30 GHz gemessen wird.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der Kondensator eine Einfügungsdämpfung von 0,15 dB bis 0,40 dB aufweist, wenn über einen Frequenzbereich von 13 GHz bis 20 GHz gemessen wird.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der Kondensator eine Einfügungsdämpfung von 0,1 dB bis 0,25 dB aufweist, wenn über einen Frequenzbereich von 4 GHz bis 10 GHz gemessen wird.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei die aktiven Elektrodenschichten umfassen: eine erste Elektrode, die elektrisch mit dem ersten äußeren Anschluss verbunden ist, wobei die erste Elektrode einen ersten Elektrodenarm aufweist, der einen Hauptteil und einen Stufenteil umfasst, wobei der Hauptteil eine seitliche Kante aufweist, die sich vom ersten Ende des mehrschichtigen Kondensators weg erstreckt, wobei der Stufenteil eine seitliche Kante aufweist, die gegenüber der seitlichen Kante des Hauptteils verrückt ist; und eine zweite Elektrode, die elektrisch mit dem zweiten äußeren Anschluss verbunden ist.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei der erste Elektrodenarm und die zweite Elektrode voneinander beabstandet sind, wobei ein Hauptlückenabstand zwischen dem Hauptteil des ersten Elektrodenarms und der zweiten Elektrode und ein Stufenlückenabstand zwischen dem Stufenteil des ersten Elektrodenarms und der zweiten Elektrode entsteht.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 11, wobei der Hauptlückenabstand 5% bis 60% der Länge des Kondensators vom ersten äußeren Anschluss bis zum zweiten äußeren Anschluss beträgt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 11, wobei der Hauptlückenabstand 50% oder mehr der Länge des Hauptteils des ersten Elektrodenarms beträgt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 11, wobei der Stufenlückenabstand 1% bis 30% der Länge des Kondensators vom ersten äußeren Anschluss bis zum zweiten äußeren Anschluss beträgt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 11, wobei der Stufenlückenabstand 5% bis 50% der Länge des Stufenteils des ersten Elektrodenarms beträgt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 11, wobei der Stufenlückenabstand 5% bis 70% des Hauptlückenabstands beträgt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei der Stufenteil des ersten Elektrodenarms von der seitlichen Kante des Hauptteils aus nach innen auf eine seitliche Mittellinie der wenigstens einen der Elektrodenschichten hin verrückt ist.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei der Stufenteil des ersten Elektrodenarms von der seitlichen Kante des Hauptteils aus von einer seitlichen Mittellinie der wenigstens einen der Elektrodenschichten weg nach außen verrückt ist.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei jede seitliche Kante des Stufenteils gegenüber jeder seitlichen Kante des Hauptteils verrückt ist.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei die zweite Elektrode einen zweiten Elektrodenarm umfasst, der einen Hauptteil und einen Stufenteil umfasst, wobei der Hauptteil eine seitliche Kante aufweist, die sich vom zweiten Ende des mehrschichtigen Kondensators weg erstreckt, wobei der Stufenteil eine seitliche Kante aufweist, die gegenüber der seitlichen Kante des Hauptteils verrückt ist.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 20, wobei der erste Elektrodenarm und der zweite Elektrodenarm so voneinander beabstandet sind, dass ein Hauptlückenabstand zwischen dem Hauptteil des ersten Elektrodenarms und dem Hauptteil des zweiten Elektrodenarms entsteht und ein Stufenlückenabstand zwischen dem Stufenteil des ersten Elektrodenarms und dem Stufenteil des zweiten Elektrodenarms entsteht.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei die erste Elektrode einen Grundteil umfasst, der elektrisch mit dem ersten äußeren Anschluss verbunden ist, und wobei sich der erste Elektrodenarm von dem Grundteil weg erstreckt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei die zweite Elektrode einen Grundteil umfasst, der elektrisch mit dem zweiten äußeren Anschluss verbunden ist, und wobei die zweite Elektrode einen zweiten Elektrodenarm umfasst, der sich von dem Grundteil weg erstreckt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei: die erste Elektrode einen Grundteil umfasst, der elektrisch mit dem ersten äußeren Anschluss verbunden ist, und wobei sich der erste Elektrodenarm von dem Grundteil weg erstreckt; und die zweite Elektrode einen Grundteil umfasst, der elektrisch mit dem zweiten äußeren Anschluss verbunden ist, und wobei die zweite Elektrode einen zweiten Elektrodenarm umfasst, der sich von dem Grundteil weg erstreckt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei: die erste Elektrode einen Grundteil umfasst, der elektrisch mit dem ersten äußeren Anschluss verbunden ist; die zweite Elektrode einen Grundteil umfasst, der elektrisch mit dem zweiten äußeren Anschluss verbunden ist; die erste Elektrode einen Mittelteil umfasst, der sich so von dem ersten Ende Elektrode weg erstreckt, dass ein zentraler Endlückenabstand zwischen dem Mittelteil der ersten Elektrode und dem Grundteil der zweiten Elektrode entsteht und ein zentraler Kantenlückenabstand zwischen dem Mittelteil der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode entsteht; wobei der zentrale Endlückenabstand ungefähr gleich dem zentralen Kantenlückenabstand ist.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Ankerelektrodenbereich, der wenigstens eine Ankerelektrodenschicht zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und dem Abschirmelektrodenbereich umfasst.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 26, wobei die Ankerelektrodenschicht umfasst: eine dritte Elektrode, die elektrisch mit dem ersten äußeren Anschluss verbunden ist, wobei die dritte Elektrode einen dritten Elektrodenarm aufweist, der einen Hauptteil und einen Stufenteil umfasst, wobei der Hauptteil eine seitliche Kante aufweist, die sich vom ersten Ende des mehrschichtigen Kondensators weg erstreckt, wobei der Stufenteil eine seitliche Kante aufweist, die gegenüber der seitlichen Kante des Hauptteils verrückt ist; und eine vierte Elektrode, die elektrisch mit dem zweiten äußeren Anschluss verbunden ist.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 27, wobei der vierte Elektrodenarm einen Hauptteil und einen Stufenteil umfasst, wobei der Hauptteil eine seitliche Kante aufweist, die sich vom zweiten Ende des mehrschichtigen Kondensators weg erstreckt, wobei der Stufenteil eine seitliche Kante aufweist, die gegenüber der seitlichen Kante des Hauptteils verrückt ist.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen dielektrischen Bereich, der dielektrische Schichten zwischen dem aktiven Elektrodenbereich und dem Abschirmelektrodenbereich umfasst.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei der Stufenteil eine Breite aufweist, die 5% bis 90% der Breite des Hauptteils des Elektrodenarms beträgt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei der Stufenteil eine Länge aufweist, die 5% bis 70% der Länge des Elektrodenarms beträgt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei der Hauptteil eine Länge aufweist, die 25% bis 90% der Länge des Elektrodenarms beträgt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei die äußeren Anschlüsse galvanisierte Schichten sind.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei die äußeren Anschlüsse stromlos abgeschiedene Schichten sind.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei die äußeren Anschlüsse ein leitfähiges Metall umfassen.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 35, wobei das leitfähige Metall Silber, Gold, Palladium, Platin, Zinn, Nickel, Chrom, Titan, Wolfram oder Kombinationen oder Legierungen davon umfasst.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 35, wobei das leitfähige Metall Kupfer oder eine Legierung davon umfasst.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 35, wobei die äußeren Anschlüsse eine mittlere Dicke von etwa 5 µm bis etwa 50 µm aufweisen.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei die Abschirmelektrode eine im Wesentlichen rechteckige Konfiguration aufweist.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei die Abschirmelektrode eine Stufe an einer Kante der Abschirmelektrode, die der Kante der Abschirmelektrode neben einem äußeren Anschluss entgegengesetzt ist, aufweist.