DE112020000549T5

DE112020000549T5 - Mehrschichtiger Keramikkondensator mit Ultrabreitbandleistungsfähigkeit

Info

Publication number: DE112020000549T5
Application number: DE112020000549.6T
Authority: DE
Inventors: Marianne Berolini; Jeffrey A. Horn; Richard C. VanAlstine
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp N D Ges Us
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2021-10-14
Also published as: US11728092B2; TW202109575A; US11195656B2; JP2022519039A; CN113330526A; WO2020159811A1; CN116612991A; US20200243261A1; CN113330526B; JP7446318B2; US20220093332A1; JP2023169296A

Abstract

Ein mehrschichtiger Breitbandkeramikkondensator kann einen monolithischen Korpus, der eine Vielzahl von dielektrischen Schichten umfasst, die in der Z-Richtung gestapelt sind, einen ersten äußeren Anschluss und einen zweiten äußeren Anschluss umfassen. Eine Vielzahl von aktiven Elektroden, eine untere Abschirmelektrode und eine obere Abschirmelektrode können innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet sein. Die obere Abschirmelektrode kann sich zwischen den aktiven Elektroden und einer oberen Fläche des Kondensators befinden und um einen obere-Abschirmung-Oberseite-Abstand von der oberen Fläche des Kondensators beabstandet sein. Eine untere Abschirmelektrode kann sich zwischen den aktiven Elektroden und der Bodenfläche des Kondensators befinden und ist um einen Bodenabschirmung-Boden-Abstand von der Bodenfläche des Kondensators beabstandet sein. Das Verhältnis des obere-Abschirmung-Oberseite-Abstands zu dem Bodenabschirmung-Boden-Abstand kann zwischen etwa 0,8 und etwa 1,2 liegen. Der Bodenabschirmung-Boden-Abstand kann in einem Bereich von etwa 8 µm bis etwa 100 µm liegen.

Description

Querverweis zu verwandter Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. Januar 2019 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/797,532 , 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 modernen 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.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator ein erstes Ende und ein zweites Ende, das in Längsrichtung, die senkrecht zu einer seitlichen Richtung verläuft, von dem ersten Ende beabstandet ist, aufweisen. Die seitliche Richtung und die Längsrichtung können jeweils senkrecht zu einer Z-Richtung verlaufen. Der Kondensator kann eine obere Fläche und eine Bodenfläche, die in Z-Richtung zu der oberen Fläche entgegengesetzt ist, umfassen. Der mehrschichtige Breitbandkeramikkondensator kann einen monolithischen Korpus, der eine Vielzahl von dielektrischen Schichten umfasst, die in der Z-Richtung gestapelt sind, umfassen. Der mehrschichtige Breitbandkeramikkondensator kann einen ersten äußeren Anschluss, der entlang dem ersten Ende verläuft, und einen zweiten äußeren Anschluss, der entlang dem zweiten Ende verläuft, umfassen. Der mehrschichtige Breitbandkeramikkondensator kann eine Vielzahl von aktiven Elektroden umfassen, die innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet sind. Der mehrschichtige Breitbandkeramikkondensator kann eine obere Abschirmelektrode umfassen, die innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet ist und sich zwischen der Vielzahl von aktiven Elektroden und der oberen Fläche des Kondensators befindet. Die erste Abschirmelektrode kann um einen obere-Abschirmung-Oberseite-Abstand von der oberen Fläche des Kondensators beabstandet sein. Der mehrschichtige Breitbandkeramikkondensator kann eine untere Abschirmelektrode umfassen, die innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet ist und sich zwischen der Vielzahl von aktiven Elektroden und der Bodenfläche des Kondensators befindet. Die untere Abschirmelektrode kann um einen Bodenabschirmung-Boden-Abstand von der Bodenfläche des Kondensators beabstandet sein. Das Verhältnis des obere-Abschirmung-Oberseite-Abstands zu dem Bodenabschirmung-Boden-Abstand kann zwischen etwa 0,8 und etwa 1,2 liegen. Der Bodenabschirmung-Boden-Abstand kann in einem Bereich von etwa 8 µm bis etwa 100 µm liegen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung eines mehrschichtigen Breitband-Keramikkondensators offenbart. Der mehrschichtige Breitband-Keramikkondensator kann ein erstes Ende und ein zweites Ende, das in Längsrichtung, die senkrecht zu einer seitlichen Richtung verläuft, von dem ersten Ende beabstandet ist, aufweisen. Die seitliche Richtung und die Längsrichtung können jeweils senkrecht zu einer Z-Richtung verlaufen. Der Kondensator kann eine obere Fläche und eine Bodenfläche, die in Z-Richtung zu der oberen Fläche entgegengesetzt ist, umfassen. Das Verfahren kann Folgendes umfassen: die Bildung einer Vielzahl von aktiven Elektroden auf einer Vielzahl von aktiven Elektrodenschichten; die Bildung einer oberen Abschirmelektrode auf einer oberen Abschirmelektrodenschicht; die Bildung einer Bodenabschirmelektrode auf einer Bodenabschirmelektrodenschicht; und das Stapeln der Vielzahl von aktiven Elektrodenschichten, der oberen Abschirmelektrodenschicht und der Bodenabschirmelektrodenschicht mit einer Vielzahl von dielektrischen Schichten unter Bildung eines monolithischen Korpus; die Bildung eines ersten äußeren Anschlusses an einem ersten Ende des monolithischen Korpus; und die Bildung eines zweiten äußeren Anschlusses an einem zweiten Ende des monolithischen Korpus. Die obere Abschirmelektrodenschicht kann innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet sein und sich zwischen der Vielzahl von aktiven Elektrodenschichten und der oberen Fläche des Kondensators befinden. Die obere Abschirmelektrode kann um einen obere-Abschirmung-Oberseite-Abstand von der oberen Fläche des Kondensators beabstandet sein. Die untere Abschirmelektrodenschicht kann innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet sein und sich zwischen der Vielzahl von aktiven Elektroden und der Bodenfläche des Kondensators befinden. Die untere Abschirmelektrodenschicht kann um einen Bodenabschirmung-Boden-Abstand von der Bodenfläche des Kondensators beabstandet sein. Das Verhältnis des obere-Abschirmung-Oberseite-Abstands zu dem Bodenabschirmung-Boden-Abstand kann zwischen etwa 0,8 und etwa 1,2 liegen. Der Bodenabschirmung-Boden-Abstand kann in einem Bereich von etwa 8 µm bis etwa 100 µm 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:

1A zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer aktiven Elektrodenschicht gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
1B zeigt eine perspektivische Ansicht von abwechselnden Elektrodenschichten, die so, wie es in 1A gezeigt ist, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist;
1C zeigt eine Draufsicht auf die Ausführungsform der aktiven Elektrodenschicht von 1A, in der mehrere kapazitive Bereiche gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ausgebildet sind;
1D zeigt eine Draufsicht auf die Ausführungsform einer Abschirmelektrodenschicht, in der mehrere kapazitive Bereiche gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ausgebildet sind;
1E zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Kondensators, der mehrere Bereiche umfasst, in denen aktive Elektrodenschichten so konfiguriert sind, wie es in den 1A bis 1C gezeigt ist, und eine Abschirmelektrodenschicht so konfiguriert ist, wie es in 1C gezeigt ist, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
2A zeigt eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform einer aktiven Elektrodenschicht gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
2B zeigt eine Draufsicht auf die Ausführungsform der aktiven Elektrodenschicht von 2A, in der mehrere kapazitive Bereiche gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ausgebildet sind;
2C zeigt eine perspektivische Ansicht von abwechselnden Elektrodenschichten, die so, wie es in 2A gezeigt ist, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung konfiguriert sind;
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltung der Ausführungsform eines Kondensators, der in den 1A bis 1E gezeigt ist, mit mehreren kapazitiven Bereichen;
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltung der Ausführungsform eines Kondensators, der in den 2A bis 2C gezeigt ist, mit mehreren kapazitiven Bereichen;
5 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Kondensators der vorliegenden Erfindung;
6A bis 6D zeigt Draufsichten von Ankerelektroden, Abschirmelektroden und aktiven Elektroden des Kondensators von 5 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Die 7A bis 7D zeigen Draufsichten von zusätzlichen Ausführungsformen von aktiven Elektrodenschichten gemäß bestimmten Ausführungsformen 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. Der mehrschichtige Keramikkondensator enthält alternierende dielektrische Schichten und Elektrodenschichten innerhalb eines einzigen monolithischen Korpus. Der Kondensator umfasst eine Vielzahl von aktiven Elektroden, eine obere Abschirmelektrode und eine untere Abschirmelektrode, die innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet sind. Die obere Abschirmelektrode befindet sich zwischen der Vielzahl von aktiven Elektroden und einer oberen Fläche des Kondensators und ist um einen obere-Abschirmung-Oberseite-Abstand von der oberen Fläche des Kondensators beabstandet. Die untere Abschirmelektrode befindet sich zwischen der Vielzahl von aktiven Elektroden und einer Bodenfläche des Kondensators und ist um einen Bodenabschirmung-Boden-Abstand von der Bodenfläche des Kondensators beabstandet.
Das Verhältnis des obere-Abschirmung-Oberseite-Abstands zum Bodenabschirmung-Boden-Abstand kann in einem Bereich von etwa 0,8 bis etwa 1,2, in einigen Ausführungsformen etwa 0,9 bis etwa 1,1, in einigen Ausführungsformen etwa 0,95 bis etwa 1,05 und in einigen Ausführungsformen etwa 0,98 bis etwa 1,02 liegen.
Der Bodenabschirmung-Boden-Abstand kann in einem Bereich von etwa 8 µm bis etwa 100 µm, in einigen Ausführungsformen von etwa 9 µm bis etwa 75 µm, in einigen Ausführungsformen von etwa 10 µm bis etwa 65 µm und in einigen Ausführungsformen von etwa 11 µm bis etwa 30 µm liegen.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass solche Abstände für einen mehrschichtigen Keramikkondensator mit geringer Einfügungsdämpfung über einen breiten Frequenzbereich sorgen kann. Im Allgemeinen ist die Einfügungsdämpfung der Leistungsverlust durch den Kondensator und kann mit jedem Verfahren, das in der Technik allgemein bekannt ist, gemessen werden.
Zum Beispiel kann die Einfügungsdämpfung etwa -0,3 dB oder mehr, wie etwa -0,28 dB oder mehr, wie etwa -0,25 dB oder mehr, wie etwa -0,23 dB oder mehr, betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 4 GHz bis 10 GHz gemessen wird.
Die Einfügungsdämpfung kann etwa -0,4 dB oder mehr, wie etwa -0,38 dB oder mehr, wie etwa -0,35 dB oder mehr, wie etwa -0,34 dB oder mehr, betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 13 GHz bis 20 GHz gemessen wird.
Die Einfügungsdämpfung kann etwa -0,45 dB oder mehr, wie etwa -0,4 dB oder mehr, wie etwa -0,38 dB oder mehr, wie etwa -0,35 dB oder mehr, wie etwa -0,32 dB oder mehr, betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 23 GHz bis 30 GHz gemessen wird.
Die Einfügungsdämpfung kann etwa -0,55 dB oder mehr, wie etwa -0,5 dB oder mehr, wie etwa -0,48 dB oder mehr, wie etwa -0,45 dB oder mehr, wie etwa -0,43 dB oder mehr, betragen, wenn über einen Frequenzbereich von 33 GHz bis 40 GHz gemessen wird.
Der Bodenabschirmung-Boden-Abstand kann als Abstand zwischen den Abschirmelektroden und der Bodenfläche des Kondensators definiert werden. Wenn mehrere Abschirmelektrodenschichten vorhanden sind, kann der Bodenabschirmung-Boden-Abstand als Abstand zwischen der niedrigsten der Abschirmelektrodenschichten und der Bodenfläche definiert werden. Das Verhältnis der Kondensatordicke zu dem Bodenabschirmung-Boden-Abstand kann größer als etwa 3, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 5, in einigen Ausführungsformen, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 10, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 15, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 20 und in einigen Ausführungsformen größer als etwa 40 sein. Der Bodenabschirmung-Boden-Abstand kann in einem Bereich von etwa 3 µm bis etwa 100 µm, in einigen Ausführungsformen von etwa 4 µm bis etwa 75 µm, in einigen Ausführungsformen von etwa 5 µm bis etwa 60 µm und in einigen Ausführungsformen von etwa 8 µm bis etwa 30 µm liegen.
Der Kondensator kann eine Vielzahl von Elektrodenbereichen umfassen, die einen aktiven Elektrodenbereich, einen oberen Abschirmelektrodenbereich und einen unteren Abschirmelektrodenbereich umfassen. Die Vielzahl von aktiven Elektroden kann sich innerhalb des Abschirmelektrodenbereichs befinden. Die obere Abschirmelektrode kann sich innerhalb des oberen Abschirmelektrodenbereichs befinden. Die Bodenabschirmelektrode kann sich innerhalb des unteren Abschirmelektrodenbereichs befinden.
Das Verhältnis der Dicke des Bereichs der oberen Abschirmelektroden in der Z-Richtung zu einer Dicke des Bereichs der Bodenabschirmelektroden in der Z-Richtung kann in einem Bereich von etwa 0,8 bis etwa 1,2, in einigen Ausführungsformen etwa 0,9 bis etwa 1,1, in einigen Ausführungsformen etwa 0,95 bis etwa 1,05 und in einigen Ausführungsformen etwa 0,98 bis etwa 1,02 liegen.
Der Kondensator kann einen ersten äußeren Anschluss, der entlang einem ersten Ende des Kondensators verläuft, und einen zweiten äußeren Anschluss, der entlang einem zweiten Ende des Kondensators verläuft, umfassen. Eine zusätzliche Bodenabschirmelektrode kann in der Z-Richtung ungefähr mit der Bodenabschirmelektrode ausgerichtet sein. Die Bodenabschirmelektrode kann mit dem ersten äußeren Anschluss verbunden sein, und die zusätzliche Bodenabschirmelektrode kann mit dem zweiten äußeren Anschluss verbunden sein.
Die Abschirmelektroden können eine Vielzahl von Formen aufweisen. Zum Beispiel kann die Bodenabschirmelektrode in einigen Ausführungsformen ein Stufenmerkmal zwischen zwei Längskanten definieren. Die Bodenabschirmelektrode kann eine erste Längskante und eine zweite Längskante, die jeweils in der seitlichen Richtung ausgerichtet und von dem ersten äußeren Anschluss abgewandt sind, aufweisen. Die zweite Längskante kann in der Längsrichtung um einen Abschirmelektroden-Versetzabstand gegenüber der ersten Längskante versetzt sein. In einigen Ausführungsformen können jedoch eine oder mehrere der Abschirmelektroden rechteckig ohne irgendwelche Stufenmerkmale sein. Außerdem können eine oder mehrere der Abschirmelektroden (z.B. die Bodenabschirmelektrode(n) und/oder die oberen Abschirmelektrode(n)) in seitlicher Richtung um eine longitudinale Mittellinie herum, die sich in der Längsrichtung erstreckt, symmetrisch sein.
Die zusätzliche Bodenabschirmelektrode, die mit dem zweiten äußeren Anschluss verbunden und in der Z-Richtung ungefähr mit der Bodenabschirmelektrode ausgerichtet sein kann, kann ebenfalls ein Stufenmerkmal aufweisen. Insbesondere kann eine erste Längskante in der seitlichen Richtung ausgerichtet und von dem zweiten äußeren Anschluss abgewandt sein, und eine zweite Längskante kann in der seitlichen Richtung ausgerichtet und von dem zweiten äußeren Anschluss abgewandt sein. Die zweite Längskante kann in der Längsrichtung ungefähr um den Abschirmelektroden-Versetzabstand gegenüber der ersten Längskante versetzt sein.
Ein erster Abschirmspaltabstand kann in der Längsrichtung zwischen der ersten Längskante der ersten Abschirmelektrode und der ersten Längskante der zweiten Abschirmelektrode entstehen. Der Kondensator kann eine Kondensatorlänge in der Längsrichtung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Kondensators aufweisen. Das Verhältnis der Kondensatorlänge zu dem ersten Abschirmspaltabstand kann größer als etwa 2, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 3, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 4, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 5, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 10, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 15, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 20 und in einigen Ausführungsformen größer als etwa 50 sein.
Ein zweiter Abschirmspaltabstand kann in der Längsrichtung zwischen der zweiten Längskante der Bodenabschirmelektrode und der zweiten Längskante der zusätzlichen Bodenabschirmelektrode entstehen. Das Verhältnis der Kondensatorlänge zu dem zweiten Abschirmspaltabstand kann größer als etwa 2, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 3, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 4, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 5, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 10, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 15, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 20 und in einigen Ausführungsformen größer als etwa 50 sein.
Der erste Abschirmspaltabstand und/oder der zweite Abschirmspaltabstand kann in einem Bereich von etwa 10 µm bis etwa 200 µm, in einigen Ausführungsformen von etwa 20 µm bis etwa 150 µm und in einigen Ausführungsformen von etwa 30 µm bis etwa 80 µm liegen.
Der Abschirmelektroden-Versetzabstand kann in einem Bereich von etwa 75 µm bis etwa 300 µm, in einigen Ausführungsformen von etwa 100 µm bis etwa 250 µm und in einigen Ausführungsformen von etwa 125 µm bis etwa 175 µm liegen.
Der mehrschichtige Breitband-Keramikkondensator kann eine Kondensatordicke in der Z-Richtung zwischen der oberen Fläche und der Bodenfläche aufweisen. Das Verhältnis der Kondensatordicke zu einer Dicke des Bereichs der oberen Abschirmelektroden in der Z-Richtung kann in einem Bereich von etwa 2,0 bis etwa 20, in einigen Ausführungsformen etwa 2,2 bis etwa 10, in einigen Ausführungsformen etwa 2,5 bis etwa 7, in einigen Ausführungsformen etwa 2,7 bis etwa 6 und in einigen Ausführungsformen etwa 3 bis etwa 5 liegen. Das Verhältnis der Kondensatordicke zu einer Dicke des Bereichs der Bodenabschirmelektroden in der Z-Richtung kann in einem Bereich von etwa 2,1 bis etwa 20, in einigen Ausführungsformen etwa 2,2 bis etwa 10, in einigen Ausführungsformen etwa 2,5 bis etwa 7, in einigen Ausführungsformen etwa 2,7 bis etwa 6 und in einigen Ausführungsformen etwa 3 bis etwa 5 liegen.
Das Verhältnis der Kondensatordicke zu einer Dicke des Bereichs der aktiven Elektroden kann in einem Bereich von etwa 1,1 bis etwa 20, in einigen Ausführungsformen etwa 1,5 bis etwa 15, in einigen Ausführungsformen etwa 1,7 bis etwa 12, in einigen Ausführungsformen etwa 2 bis etwa 10 und in einigen Ausführungsformen etwa 3 bis etwa 7 liegen.
Im Allgemeinen umfasst der Kondensator alternierende dielektrische Schichten und Elektrodenschichten, die wenigstens einen Teil des monolithischen Korpus 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 mehrschichtiger Keramikkondensator, zum Beispiel wenn die dielektrischen Schichten eine Keramik umfassen, bezeichnet werden.
Der Abschirmelektrodenbereich kann eine Dicke des Abschirmelektrodenbereichs in der Z-Richtung aufweisen. Die Dicke des Abschirmelektrodenbereichs kann zwischen der Bodenfläche des Kondensators und einer niedrigsten Elektrodenschicht der Vielzahl von aktiven Elektroden definiert sein. Das Verhältnis der Kondensatordicke zur Dicke des Abschirmelektrodenbereichs kann in einem Bereich von etwa 1,1 bis etwa 20, in einigen Ausführungsformen etwa 1,5 bis etwa 10, in einigen Ausführungsformen etwa 1,7 bis etwa 5 liegen.
I. Exemplarische Ausführungsformen
Wenn wir uns den 1A-1E zuwenden, so ist eine Ausführungsform eines mehrschichtigen Keramikkondensators 100 offenbart. 1E ist eine vereinfachte Seitenansicht des mehrschichtigen Kondensators 100, der auf einer Montagefläche 101, wie einer Leiterplatte oder einem Substrat, montiert ist. Der mehrschichtige Kondensator 100 kann eine Vielzahl von Elektrodenbereichen 10 umfassen, die in der Z-Richtung 136 gestapelt sind. Die Vielzahl von Elektrodenbereichen 10 kann einen aktiven Elektrodenbereich 14, einen oberen Abschirmelektrodenbereich 12 und einen unteren Abschirmelektrodenbereich 16 umfassen. Der aktive Elektrodenbereich 14 kann sich zwischen dem oberen Abschirmelektrodenbereich 12 und dem zweiten Elektrodenbereich 16 befinden.
In einigen Ausführungsformen kann der Kondensator 160 oder ein Teil davon symmetrisch um eine longitudinale Mittellinie 167 herum, die sich in der Längsrichtung erstreckt, sein. Zum Beispiel können die Abschirmelektroden 22, 24 des unteren Abschirmelektrodenbereichs 12 in Bezug auf die Abschirmelektroden 22, 24 des unteren Abschirmelektrodenbereichs 16 um die longitudinale Mittellinie 166 herum symmetrisch sein. Mit anderen Worten, der Abstand zwischen Abschirmung und Bodenfläche 63 kann ungefähr gleich dem Abstand von Abschirmung zu oberer Fläche 168 sein, der zwischen den Abschirmelektroden 22, 24 des unteren Abschirmelektrodenbereichs 16 und der oberen Fläche 18 des Kondensators 100 definiert sein kann. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das Verhältnis des Abstands zwischen Abschirmung und Bodenfläche 63 zu dem Abstand von Abschirmung zu oberer Fläche 168 in einem Bereich von etwa 0,8 bis etwa 1,2 liegen.
Die Elektrodenbereiche 10 können eine Vielzahl von dielektrischen Schichten umfassen. Einige dielektrische Schichten können darauf ausgebildete Elektrodenschichten umfassen. Im Allgemeinen ist die Dicke der dielektrischen Schichten und der Elektrodenschichten nicht eingeschränkt und kann je nach den Leistungsmerkmalen des Kondensators jede gewünschte Dicke sein. 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, sein. Zum Beispiel können die Elektrodenschichten eine Dicke von etwa 1 µm bis etwa 2 µm aufweisen. Außerdem kann in einer Ausführungsform die Dicke der dielektrischen Schicht gemäß der oben genannten Dicke der Elektrodenschichten definiert sein. Außerdem sollte man sich darüber im Klaren sein, dass diese Dicke der dielektrischen Schichten auch für die Schichten zwischen den aktiven Elektrodenschichten und/oder die Abschirmelektrodenschichten gelten können, wenn sie vorhanden sind und so, wie sie hier definiert sind.
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.
Wenn wir uns wiederum auf 1E beziehen, so kann die Vielzahl von aktiven Elektrodenschichten 102, 104 innerhalb des aktiven Elektrodenbereichs 14 angeordnet sein. Jede aktive Elektrodenschicht 102, 104 kann eine oder mehrere aktive Elektroden umfassen, wie es im Folgenden zum Beispiel in Bezug auf die 1A bis 1C beschrieben ist. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen jede aktive Elektrodenschicht 102, 104 eine dritte Elektrode 106 und eine zweite Elektrode 108 umfassen.
Der Bodenabschirmelektrodenbereich 16 kann eine oder mehrere Abschirmelektroden umfassen, wie es im Folgenden zum Beispiel in Bezug auf 1D beschrieben ist. Zum Beispiel kann der Bodenabschirmelektrodenbereich 16 eine erste Abschirmelektrode 22 umfassen, die innerhalb eines monolithischen Korpus des Kondensators 100 angeordnet ist. Die erste Abschirmelektrode 22 kann parallel zu der Längsrichtung 132 verlaufen. Die erste Abschirmelektrode 22 kann mit einem ersten äußeren Anschluss 118 verbunden sein. Der Bodenabschirmelektrodenbereich 16 kann eine zweite Abschirmelektrode 24 umfassen, die mit dem zweiten äußeren Anschluss 120 verbunden sein kann. Die zweite Abschirmelektrode 24 kann in der Z-Richtung 136 ungefähr mit der ersten Abschirmelektrode 22 ausgerichtet sein.
Der erste äußere Anschluss 118 kann mit der ersten Elektrode 106 einer ersten Elektrodenschicht 102 und einer zweiten (Gegen)Elektrode 108 der zweiten Elektrodenschicht 104 verbunden sein. Der zweite äußere Anschluss 120 kann mit der ersten Elektrode 106 der zweiten Elektrodenschicht 104 und der zweiten (Gegen)Elektrode 108 der ersten Elektrodenschicht 102 verbunden sein.
Das dielektrische Material des monolithischen Korpus des Kondensators 100 kann entlang der Bodenfläche 20 des Kondensators 100 zwischen dem Bodenteil 138 des ersten äußeren Anschlusses 118 und dem Bodenteil 140 des zweiten äußeren Anschlusses 120 exponiert sein. Ebenso kann das dielektrische Material des monolithischen Korpus des Kondensators 100 zwischen dem oberen Teil 144 des ersten äußeren Anschlusses 118 und dem oberen Teil 146 des zweiten äußeren Anschlusses 120 exponiert sein.
Im Allgemeinen können bezüglich der hier diskutierten Ausführungsformen die äußeren Anschlüsse aus einer Vielzahl verschiedener Metalle bestehen, wie in der Technik bekannt ist. Die äußeren Anschlüsse können aus einem von einer Vielzahl verschiedener Metalle bestehen, 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.) und so weiter sowie verschiedene Kombinationen davon umfassen. In einer bestimmten Ausführungsform können die äußeren Anschlüsse Kupfer oder eine Legierung davon umfassen.
Die äußeren Anschlüsse können mit jedem Verfahren, das in der Technik allgemein bekannt ist, gebildet werden. Die äußeren Anschlüsse können mit Hilfe von Techniken wie Sputtern, Lackieren, Drucken, stromlose Abscheidung oder Kupferraffination (FCT), Galvanisierung, Plasmaabscheidung, Treibmittelspray/ Airbrush und so weitergebildet werden.
In einer Ausführungsform können die äußeren Anschlüsse so ausgebildet werden, dass die äußeren Anschlüsse relativ dick sind. Zum Beispiel können solche Anschlüsse dadurch gebildet werden, dass man einen dicken Filmstreifen aus einem Metall auf exponierte Teile von Elektrodenschichten aufträgt (z.B. durch Eintauchen des Kondensators in ein flüssiges äußeres Anschlussmaterial). Ein solches Metall kann in einer Glasmatrix vorliegen 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, Lötzinn usw.) über den Anschlussstreifen erzeugt werden, so dass der Kondensator auf ein Substrat gelötet werden kann. Eine solche Anwendung von Dickfilmstreifen kann mit jedem Verfahren, das in der Technik allgemein bekannt ist (z.B. durch eine Anschlussmaschine und ein Druckrad zur Übertragung einer metallbeladenen Paste über die exponierten Elektrodenschichten), durchgeführt werden.
Die dick abgeschiedenen 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 abgeschiedenen 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 abgeschiedenen äußeren Anschlüsse eine mittlere Dicke von etwa 25 µm bis etwa 150 µm, wie von etwa 35 µm bis etwa 125 µm, wie von etwa 50 µm bis etwa 100 µm, aufweisen.
In einer anderen Ausführungsform können die äußeren Anschlüsse so ausgebildet werden, dass der äußere Anschluss eine Dünnfilmabscheidung eines Metalls ist. Eine solche Dünnfilmabscheidung kann ausgebildet werden, indem man ein leitfähiges Material, wie ein leitfähiges Metall, auf einem exponierten Teil einer Elektrodenschicht abscheidet. Zum Beispiel kann ein Vorderrand einer Elektrodenschicht so exponiert sein, dass er die Bildung eines beschichteten Anschlusses ermöglichen kann.
Die dünn abgeschiedenen 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 abgeschiedenen 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 von etwa 10 µm bis etwa 40 µm, wie von etwa 15 µm bis etwa 30 µm, wie von etwa 15 µm bis etwa 25 µm, aufweisen.
Im Allgemeinen kann der äußere Anschluss einen abgeschiedenen Anschluss umfassen. Zum Beispiel kann der äußere Anschluss einen galvanisch abgeschiedenen Anschluss, einen stromlos abgeschiedenen Anschluss oder eine Kombination davon umfassen. Zum Beispiel kann ein galvanisch abgeschiedener Anschluss durch elektrolytische Abscheidung gebildet werden. Ein stromlos abgeschiedener Anschluss kann durch stromlose Abscheidung entstehen.
Wenn mehrere Schichten den äußeren Anschluss bilden, kann der äußere Anschluss einen galvanisch abgeschiedenen Anschluss und einen stromlos abgeschiedenen Anschluss umfassen. Zum Beispiel kann zuerst eine stromlose Abscheidung eingesetzt werden, um eine Anfangsmaterialschicht abzuscheiden. Dann kann die Abscheidungstechnik zu einem elektrochemischen Abscheidungssystem gewechselt werden, das einen schnelleren Anbau von Material ermöglicht.
Wenn die abgeschiedenen Anschlüsse mit einem der beiden Abscheidungsverfahren gebildet werden, wird eine Vorderkante der Anschlusslaschen der Elektrodenschichten, die aus dem Hauptkorpus des Kondensators heraus exponiert ist, wird einer Abscheidungslösung ausgesetzt. Bei diesem Aussetzen kann der Kondensator in einer Ausführungsform in die Abscheidungslösung eingetaucht werden.
Die Abscheidungslösung enthält ein leitfähiges Material, wie ein leitfähiges Metall, und wird eingesetzt, um den abgeschiedenen Anschluss zu bilden. Ein solches leitfähiges Material kann eines der zuvor genannten Materialien oder eines, wie sie in der Technik allgemein bekannt sind, sein. Zum Beispiel kann die Abscheidungslösung eine Nickelsulfamat-Badlösung oder andere Nickellösung sein, so dass die abgeschiedene Schicht und der äußere Anschluss Nickel umfassen. Alternativ dazu kann die Abscheidungslösung auch ein Kupfer-Säure-Bad oder eine andere geeignete Kupferlösung sein, so dass die abgeschiedene Schicht und der äußere Anschluss Kupfer umfassen.
Außerdem sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die Abscheidungslösung auch andere Additive umfassen kann, wie in der Technik allgemein bekannt ist. Zum Beispiel können die Additive auch andere organische Additive und Medien, die den Abscheidungsvorgang unterstützen können, umfassen. Außerdem können Additive eingesetzt werden, um die Abscheidungslösung bei einem gewünschten pH-Wert einzusetzen. In einer Ausführungsform können widerstandsreduzierende Additive in den Lösungen eingesetzt werden, um die vollständige Bedeckung der Abscheidung und Haftung der Abscheidungsmaterialien auf dem Kondensator und den exponierten Vorderkanten der Anschlusslaschen zu unterstützen.
Der Kondensator kann während einer vorbestimmten Zeitspanne mit der Abscheidungslösung behandelt, in diese untergetaucht oder eingetaucht werden.
Diese Einwirkungszeit unterliegt nicht unbedingt einer Einschränkung, kann jedoch ausreichend lange dauern, damit sich genügend Abscheidungsmaterial abscheidet, um den beschichteten Anschluss zu bilden. In dieser Hinsicht sollte die Zeit ausreichend sein, um die Bildung einer ständigen Verbindung zwischen den gewünschten exponierten, benachbarten Vorderkanten von Anschlusslaschen einer gegebenen Polarität der jeweiligen Elektrodenschichten innerhalb einer Menge alternierender dielektrischer Schichten und Elektrodenschichten zu ermöglichen.
Im Allgemeinen besteht der Unterschied zwischen galvanischer Abscheidung und stromloser Abscheidung darin, dass bei der galvanischen Abscheidung eine elektrische Vorspannung eingesetzt wird, wie bei Verwendung einer externen Stromquelle. Die galvanische Abscheidungslösung kann typischerweise einem hohen Stromdichtebereich ausgesetzt werden, zum Beispiel zehn bis fünfzehn Ampere/Fuß² (bewertet bei 9,4 Volt). Eine Verbindung kann mit einer negativen Verbindung zum Kondensator entstehen, die die Bildung der abgeschiedenen Anschlüsse und eine positive Verbindung zu einem festen Material (z.B. Cu in Cu-Plattierungslösung) in derselben Abscheidungslösung erfordert. Das heißt, der Kondensator ist auf eine Polarität vorgespannt, die derjenigen der Abscheidungslösung entgegengesetzt ist. Mit Hilfe dieses Verfahrens wird das leitfähige Material der Abscheidungslösung von dem Metall der exponierten Vorderkante der Anschlusslaschen der Elektrodenschichten angezogen.
Vor dem Eintauchen oder Behandeln des Kondensators in einer Abscheidungslösung können verschiedene Vorbehandlungsschritte eingesetzt werden. Solche Schritte können zu verschiedenen Zwecken durchgeführt werden, einschließlich der Katalyse, Beschleunigung und/oder Verbesserung der Haftung der Abscheidungsmaterialien auf den Vorderkanten der Anschlusslaschen.
Außerdem kann vor der Abscheidung oder irgendwelchen anderen Vorbehandlungsschritten ein anfänglicher Reinigungsschritt eingesetzt werden. Ein solcher Schritt kann eingesetzt werden, um jede Oxidanhaftung, die an den exponierten Anschlusslaschen der Elektrodenschichten entsteht, zu entfernen. Dieser Reinigungsschritt kann besonders hilfreich sein, um die Entfernung von Anhaftungen von Nickeloxid zu unterstützen, wenn die inneren Elektroden oder anderen leitfähigen Elemente aus Nickel bestehen. Die Komponentenreinigung kann durch volles Eintauchen in ein Vorreinigungsbad, wie eines, das einen Säurereiniger enthält, erfolgen. In einer Ausführungsform kann die Einwirkung während einer vorbestimmten Zeit, wie in der Größenordnung von etwa 10 Minuten, erfolgen. 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 Anschlussabscheidung an den exponierten leitfähigen Teilen.
Zusätzlich können auch Nachbehandlungsschritte nach der Abscheidung 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 Abscheidungsschritt durchgeführt hat. Dieses Erhitzen kann durch Brennen, Lasereinwirkung, UV-Bestrahlung, Mikrowellenbestrahlung, Lichtbogenschweißen usw. durchgeführt werden.
Wie bereits gesagt, kann der äußere Anschluss wenigstens eine Abscheidungsschicht umfassen. In einer Ausführungsform kann der äußere Anschluss nur eine Abscheidungsschicht umfassen. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass die äußeren Anschlüsse eine Vielzahl von Abscheidungsschichten umfassen können. Zum Beispiel können die äußeren Anschlüsse eine erste Abscheidungsschicht und eine zweite Abscheidungsschicht umfassen. Außerdem können die äußeren Anschlüsse such eine dritte Abscheidungsschicht umfassen. Die Materialien dieser Abscheidungsschichten können irgendwelche der oben genannten und der in der Technik allgemein bekannten sein.
Zum Beispiel kann eine Abscheidungsschicht, wie eine erste Abscheidungsschicht, Kupfer oder eine Legierung davon umfassen. Eine andere Abscheidungsschicht, wie eine zweite Abscheidungsschicht, kann Nickel oder eine Legierung davon umfassen. Eine andere Abscheidungsschicht, wie eine dritte Abscheidungsschicht, kann Zinn, Blei, Gold oder eine Kombination, wie eine Legierung, umfassen. Alternativ dazu kann eine Anfangsabscheidungsschicht Nickel umfassen, und danach folgen Abscheidungsschichten aus Zinn oder Gold. In einer anderen Ausführungsform können eine Anfangsabscheidungsschicht aus Kupfer und dann eine Nickelschicht gebildet werden.
In einer Ausführungsform kann die Anfangs- oder erste Abscheidungsschicht 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 Anfangsabscheidungsschicht 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 Abscheidungsschicht 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 Abscheidung. 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. In einigen Ausführungsformen kann der Kondensator Attrappenlaschen umfassen, um für ein exponiertes leitfähiges Metall entlang von Teilen des monolithischen Korpus des Kondensators, der keine anderen Elektroden (z.B. aktive oder Abschirmelektroden) umfasst, zu sorgen.
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 Abscheidung, Magnetismus, Maskierung, Elektrophorese/Elektrostatik, Sputtern, Vakuumabscheidung, Drucken oder andere Techniken zur Bildung von leitfähigen sowohl Dickfilmen als auch Dünnschichten.
1A zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer aktiven Elektrodenkonfiguration für eine oder mehrere Elektroden in dem aktiven Elektrodenbereich 14 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Insbesondere kann der aktive Elektrodenbereich 14 erste Elektrodenschichten 102 und zweite Elektrodenschicht 104 in einer alternierenden Anordnung umfassen, wie es zum Beispiel im Folgenden in Bezug auf 1B beschrieben ist. Wenn wir uns auf 1A beziehen, so kann jede Elektrodenschicht 102, 104 eine dritte Elektrode 106 und eine zweite Elektrode 108 umfassen. Die erste Elektrode 106 kann einen Basisteil 114 aufweisen, der sich entlang einer Längskante der ersten Elektrode 106 in der seitlichen Richtung 134 erstreckt. Die erste Elektrode 106 kann ein Paar von Elektrodenarmen 110 aufweisen, die sich von einem Basisteil 114 aus in der Längsrichtung 132 erstrecken. Die zweite Elektrode 108 kann einen Basisteil 114 aufweisen, der sich entlang einer Längskante der zweiten Elektrodenschicht 108 in der seitlichen Richtung 134 erstreckt. Die zweite Elektrode 108 kann ein Paar von Elektrodenarmen 110 aufweisen, die sich von dem Basisteil 114 aus in der Längsrichtung 132 erstrecken.
Der Elektrodenarm oder die Elektrodenarme 110 der ersten Elektrode 106 können in Bezug auf den oder die Elektrodenarme 110 der zweiten Elektrode 108 im Wesentlichen längs ausgerichtet sein. Ein Armspalt oder Armspalten 226 können in der Längsrichtung 132 zwischen ausgerichteten Elektrodenarmen 110 der ersten und der zweiten Elektrode 106, 108 definiert sein.
Ein zentraler Kantenspaltabstand 23 kann in der seitlichen Richtung 134 zwischen dem zentralen Teil 122 der ersten Elektrode und dem zweiten Elektrodenarm 110 definiert sein. Ein zentraler Endspaltabstand 24 kann in der Längsrichtung 132 zwischen dem zentralen Teil 122 der ersten Elektrode 106 und dem Basisteil 114 der zweiten Elektrode 108 definiert sein. In einigen Ausführungsformen kann der zentrale Kantenspaltabstand 23 ungefähr gleich dem zentralen Endspaltabstand 24 sein.
Der zentrale Teil 112 der ersten Elektrode 106 kann an einer ersten Stelle eine erste Breite 27 und an einer zweiten Stelle eine zweite Breite 29, die größer ist als die erste Breite 27, aufweisen. Die erste Stelle der ersten Breite 27 kann in der Längsrichtung 132 gegenüber der zweiten Stelle der zweiten Breite versetzt sein. Eine solche Konfiguration kann es ermöglichen, einen überlappenden Bereich zwischen zentralen Teilen 112 von benachbarten Elektroden in der Z-Richtung 136 einzustellen, ohne den zentralen Kantenspaltabstand 23 zu verändern.
In 1B können eine Vielzahl von ersten Elektrodenschichten 102 und eine Vielzahl von zweiten Elektrodenschichten 104 in einer alternierenden gespiegelten Konfiguration vorhanden sein. Wie gezeigt, überlappen die Mittelteile 112 der jeweiligen Elektrodenschichten wenigstens teilweise. 1B zeigt insgesamt vier 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.
Gemäß 1C 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 128 der zweiten Elektrode 108 entstehen. In einigen Ausführungsformen kann ein kapazitiver Bereich 124 des Armspalts innerhalb des Armspalts zwischen den Elektrodenarmen 110 der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 entstehen.
1D zeigt eine Abschirmelektrodenschicht 26. Eine oder mehrere Abschirmelektrodenschichten 26 können innerhalb des oberen Abschirmelektrodenbereichs 12 und/oder innerhalb des unteren Abschirmelektrodenbereichs 16 (in 1E gezeigt) innerhalb des monolithischen Korpus des Kondensators 100 mit enthalten sein. Gemäß dem obigen Hinweis kann die erste Abschirmelektrode 22 parallel zu der Längsrichtung 132 (z.B. parallel zu der in 1E gezeigten oberen und unteren Fläche 18, 20) verlaufen. Die erste Abschirmelektrode 22 kann eine erste Längskante 28 aufweisen, die in der seitlichen Richtung 134 ausgerichtet und von dem ersten äußeren Anschluss 118 (in 1E gezeigt) und ersten Ende 119 weggewandt ist. Die erste Abschirmelektrode 22 kann eine zweite Längskante 30 aufweisen, die in der seitlichen Richtung 134 ausgerichtet und von dem ersten äußeren Anschluss (in 1E gezeigt) und dem ersten Ende 119 weggewandt ist. Die zweite Längskante 30 kann in der Längsrichtung 132 um einen Abschirmelektroden-Versetzabstand 32 gegenüber der ersten Längskante 28 versetzt sein.
Die zweite Abschirmelektrode 24 kann mit dem zweiten äußeren Anschluss 120 (in 1E gezeigt) und dem zweiten Ende 121 verbunden sein. Die zweite Abschirmelektrode 24 kann in der Z-Richtung 136 (in 1E gezeigt) mit der ersten Abschirmelektrode 22 ungefähr ausgerichtet sein. Die zweite Abschirmelektrode 24 kann eine ähnliche Konfiguration wie die erste Abschirmelektrode 22 aufweisen. Zum Beispiel kann die zweite Abschirmelektrode 24 eine erste Längskante 28 aufweisen, die in der seitlichen Richtung 134 ausgerichtet und von dem zweiten äußeren Anschluss 120 (in 1E gezeigt) und dem zweiten Ende 121 abgewandt ist. Die zweite Abschirmelektrode 24 kann eine zweite Längskante 30 aufweisen, die in der seitlichen Richtung 134 ausgerichtet und von dem zweiten äußeren Anschluss 120 (in 1E gezeigt) und zweiten Ende 121 abgewandt ist. Die zweite Längskante 30 der zweiten Abschirmelektrode 24 kann in der Längsrichtung 132 um den Abschirmelektroden-Versetzabstand 32 gegenüber der ersten Längskante 28 der zweiten Abschirmelektrode 24 versetzt sein.
Ein erster kapazitiver Abschirmbereich 34 kann zwischen den ersten Längskanten 28 der ersten und der zweiten Abschirmelektrode 119, 121 entstehen. Ein zweiter kapazitiver Abschirmbereich 36 kann zwischen den zweiten Längskanten 30 der ersten und der zweiten Abschirmelektrode 119, 121 entstehen. In einigen Ausführungsformen kann die Breite 38 der ersten Längskante 28 in der seitlichen Richtung 134 kleiner sein als die Breite 40 der ersten Abschirmelektrode 22 in der seitlichen Richtung 134.
Ein erster Abschirmspaltabstand 42 kann in der Längsrichtung 132 zwischen der ersten Längskante 28 der ersten Abschirmelektrode 22 und der ersten Längskante 28 der zweiten Abschirmelektrode 24 entstehen. Ein zweiter Abschirmspaltabstand 44 kann in der Längsrichtung 132 zwischen der zweiten seitlichen Kante 30 der ersten Abschirmelektrode 22 und der zweiten seitlichen Kante 30 der zweiten Abschirmelektrode 22 entstehen.
In einigen Ausführungsformen kann zwischen einer dritten Längskante 48 der ersten Abschirmelektrode 22 und einer dritten Längskante 48 der zweiten Abschirmelektrode 24 ein dritter Abschirmspaltabstand 46 entstehen. Ein dritter kapazitiver Abschirmbereich 51 kann zwischen den dritten Längskanten 48 der ersten und der zweiten Abschirmelektrode 119, 121 entstehen. In einigen Ausführungsformen kann der dritte Abschirmspaltabstand 46 ungefähr gleich dem zweiten Abschirmspaltabstand 44 sein, so dass der dritte kapazitive Abschirmbereich 51 im Wesentlichen dieselbe Größe und Form aufweisen kann wie der zweite kapazitive Abschirmbereich 36. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen die erste Abschirmelektrode 22 und/oder zweite Abschirmelektrode 24 um eine longitudinale Mittellinie 50 herum, die sich in der Längsrichtung 132 erstreckt, symmetrisch sein.
In anderen Ausführungsformen jedoch kann der dritte Abschirmspaltabstand 46 größer oder kleiner sein als der zweite Abschirmspaltabstand 44, so dass der dritte kapazitive Bereich 51 eine andere Größe und/oder Form hat als der zweite kapazitive Bereich 36 und eine andere Kapazität erzeugt als der zweite kapazitive Bereich.
Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass in einigen Ausführungsformen eine oder mehrere der Abschirmelektroden 22, 24 rechteckig sein können. Mit anderen Worten, der Abschirmelektroden-Versetzabstand 32 kann null oder ungefähr null sein, so dass die erste Längskante 28 und die zweite Längskante 30 ausgerichtet oder ungefähr ausgerichtet sind.
Die 2A und 2B zeigen eine andere Ausführungsform der ersten und der zweiten Elektrodenschicht 102, 104. Insbesondere kann jede Elektrodenschicht 102, 104 eine dritte Elektrode 106 und eine zweite Elektrode 108 umfassen. Die erste Elektrode 106 kann einen Basisteil 114 aufweisen. Ein Paar von Elektrodenarmen 110 und wenigstens ein zentraler Teil 112 können sich von dem Basisteil 114 weg erstrecken. Die zweite Elektrode 108 kann einen Basisteil 114 aufweisen, das sich entlang einer Längskante der zweiten Elektrodenschicht 108 erstreckt.
Die zweite Elektrode 106 kann ein Paar von Elektrodenarmen 110 aufweisen, die sich von dem Basisteil 114 weg erstrecken. Die Elektrodenbereiche 12, 14, 16 können im Wesentlichen nichtüberlappend sein.
Wenn wir uns auf 1E beziehen, so kann der mehrschichtige Breitbandkeramikkondensator 100 in einigen Ausführungsformen eine Kondensatordicke 56 in der Z-Richtung 136 zwischen der oberen Fläche 18 und der Bodenfläche 20 aufweisen.
Der obere Abschirmelektrodenbereich 12 kann eine erste Dicke des Abschirmelektrodenbereichs 58 in der Z-Richtung 136 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das Verhältnis der Kondensatordicke 56 zur ersten Dicke des Abschirmelektrodenbereichs 58 kleiner als etwa 10 sein.
Der aktive Elektrodenbereich 14 kann eine Dicke des aktiven Elektrodenbereichs 59 in der Z-Richtung 136 aufweisen. Der aktive Elektrodenbereich 14 kann frei von Abschirmelektroden 22, 24 sein und/oder kann nur überlappende Elektroden umfassen. Die Dicke des aktiven Elektrodenbereichs 59 kann zwischen der niedrigsten aktiven Elektrodenschicht 19 und einer höchsten Elektrodenschicht 65 definiert sein. Das Verhältnis der Kondensatordicke 56 zu der Dicke des aktiven Elektrodenbereichs 59 kann in einem Bereich von etwa 1,1 bis etwa 20 liegen.
Der untere Abschirmelektrodenbereich 16 kann eine zweite Dicke des Abschirmelektrodenbereichs 61 in der Z-Richtung 136 aufweisen. Die Dicke des Abschirmelektrodenbereichs 61 kann zwischen der Bodenfläche 20 des Kondensators 100 und einer niedrigsten Elektrodenschicht 19 der Vielzahl von aktiven Elektroden definiert sein. Das Verhältnis der Kondensatordicke 56 zur Dicke des Abschirmelektrodenbereichs 61 kann in einem Bereich von etwa 1,1 bis etwa 20 liegen.
In einigen Ausführungsformen kann der Abstand zwischen Abschirmung und Bodenfläche 63 als Abstand zwischen den Abschirmelektroden 22, 24 und der Bodenfläche 20 des Kondensators 100 definiert sein. Wenn mehrere Abschirmelektrodenschichten vorhanden sind, kann der Abstand zwischen Abschirmung und Bodenfläche 63 als Abstand zwischen der niedrigsten der Abschirmelektrodenschichten und der Bodenfläche 20 definiert sein. Das Verhältnis der Kondensatordicke 56 zu dem Abstand zwischen Abschirmung und Bodenfläche 63 kann größer als etwa 2 sein.
In einigen Ausführungsformen können die Abschirmelektroden 22, 24 des oberen Abschirmelektrodenbereichs 12 von den aktiven Elektroden 106, 108 durch einen ersten Abschirmung-zu-aktiv-Abstand 67 beabstandet sein. Das Verhältnis des ersten Abschirmung-zu-aktiv-Abstands 67 zu dem Abstand zwischen Abschirmung und Bodenfläche 63 kann in einem Bereich von etwa 1 bis etwa 20, in einigen Ausführungsformen etwa 2 bis etwa 10 und in einigen Ausführungsformen etwa 3 bis etwa 5 liegen.
Die Abschirmelektroden 22, 24 des unteren Abschirmelektrodenbereichs 16 können von den aktiven Elektroden 106, 108 durch einen zweiten Abschirmung-zu-aktiv-Abstand 169 beabstandet sein. Das Verhältnis des zweiten Abschirmung-zu-aktiv-Abstands 169 zu dem Abstand zwischen Abschirmung und oberer Fläche 168 kann in einem Bereich von etwa 1 bis etwa 20, in einigen Ausführungsformen etwa 2 bis etwa 10 und in einigen Ausführungsformen etwa 3 bis etwa 5 liegen. Außerdem kann das Verhältnis des ersten Abschirmung-zu-aktiv-Abstands 67 zu dem zweiten Abschirmung-zu-aktiv-Abstand 169 in einem Bereich von etwa 0,8 bis etwa 1,2 liegen.
Außerdem zeigt 2A Elektrodenarme 110, die einen Hauptteil 128 und einen Stufenteil 130 umfassen. Insbesondere kann ein Elektrodenarm 110 der ersten Elektrode 106 eine erste Längskante 60 umfassen, die sich in der seitlichen Richtung 134 erstreckt und eine Kante des Stufenteils 130 definieren kann. Eine zweite Längskante 62 kann sich in der seitlichen Richtung 134 erstrecken und kann eine Kante des Hauptteils 128 des Arms 110 definieren. Die erste Längskante 60 kann in der Längsrichtung 132 um einen Arm-Versetzabstand 64 gegenüber der zweiten Längskante 62 versetzt sein. Ein oder beide Elektrodenarme 110 der ersten Elektrode 106 und/oder der zweiten Elektrode 108 kann jeweils einen Haupt- und einen Stufenteil 128, 130 umfassen. Zum Beispiel können beide Arme 110 der beiden Elektroden 106, 108 jeweils Hauptteile 128 und Stufenteile 130 umfassen, wie es zum Beispiel in 2A gezeigt ist. Hauptarmspalten 240 können zwischen den Stufenteilen 130 der ausgerichteten Arme 110 entstehen. Stufenarmspalten 242 können zwischen den Hauptteilen 128 der ausgerichteten Arme 110 entstehen.
Wenn wir uns auf die 2B beziehen, so können zwischen der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 der Elektrodenkonfiguration von 2A mehrere kapazitive Bereiche entstehen. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen ein zentraler kapazitiver Bereich 122 zwischen dem zentralen Teil 112 der ersten Elektrode 106 und dem Basisteil 114 und/oder den Armen 110 der zweiten Elektrode 108 entstehen. In einigen Ausführungsformen kann ein kapazitiver Bereich des Hauptarmspalts 125 innerhalb des Hauptarmspalts 240 entstehen, und ein kapazitiver Bereich der Stufenspalts 126 kann innerhalb des Stufenarmspalts 242 entstehen.
3 zeigt schematisch drei kapazitive Elemente der Elektrodenkonfiguration von 1C: ein primäres kapazitives Element 112' zwischen benachbarten Elektrodenschichten, ein zentrales kapazitives Element 122' und ein kapazitives Armspaltenelement 124'. Die kapazitiven Elemente 112', 122' und 124' entsprechen dem zentralen Bereich 112, dem zentralen kapazitiven Bereich 122 bzw. dem kapazitiven Armspaltenbereich 124 von 1C. Außerdem sind äußere Anschlüsse in 4 als 118 und 128 abgebildet.
4 zeigt schematisch vier kapazitive Elemente der Elektrodenkonfiguration von 2B, in der die kapazitiven Elemente 112', 122' und 125' sowie 126' dem zentralen Bereich 112, dem kapazitiven Bereich 122, dem kapazitiven Bereich des Hauptarmspalts 125 bzw. dem kapazitiven Bereich des Stufenspalts 126 von 2B entsprechen. Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass die Abmessungen der verschiedenen Spalten gezielt gestaltet werden können, um die gewünschten jeweiligen Kapazitätswerte für die in 3 und 4 gezeigten kapazitiven Elemente zu erreichen. Insbesondere können die Konfiguration des Kondensators und verschiedene Parameter, wie die Anzahl der Elektrodenschichten, der Flächeninhalt der überlappenden zentralen Teile von Elektrodenpaaren, der Abstand, der Elektroden trennt, die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials usw., so ausgewählt werden, dass man die gewünschten Kapazitätswerte erreicht. Dennoch kann der Kondensator, wie er hier offenbart wird, eine Anordnung von kombinierten seriell und parallel geschalteten Kondensatoren umfassen, um für eine effektive Breitbandleistung zu sorgen.
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.
Also können die aktiven Elektroden so konfiguriert sein, dass sie eine Vielzahl von kapazitiven Elementen innerhalb einer einzigen Menge von gestapelten Elektroden aufweisen. Zum Beispiel kann ein primäres kapazitives Element bei relativ niedrigen Frequenzen wirksam sein, während ein sekundäres kapazitives Element (z.B. der zentrale kapazitive Bereich 122 und/oder der kapazitive Bereich 124 des Armspalts) bei relativ mäßigen und/oder hohen Frequenzen wirksam sein kann. 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.
Betrachten wir 5, 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 1A bis 1C, die 2A bis 2C beschrieben ist, oder so, wie es im Folgenden in Bezug auf die 7A bis 7D beschrieben ist.
Betrachten wir die 6A, 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 6B bis 6D, so können die Ankerelektroden 312 Verschiedene Konfigurationen aufweisen. Betrachten wir zum Beispiel die 6B, 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 6C, 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 6D, 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 8A-8C, so können in einigen Ausführungsformen die aktiven Elektroden 106, 108 verschiedene andere Konfigurationen aufweisen. Betrachten wir Zum Beispiel die 8A, 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 1A 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 8B, 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 8C, 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 8D, 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.
II. Testverfahren
Eine Versuchsanordnung kann verwendet werden, um Leistungsmerkmale, wie Einfügungsdämpfung und Rückflussdämpfung, eines Kondensators gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu testen. Zum Beispiel kann der Kondensator auf eine Testplatte montiert werden. Eine Eingabeleitung und eine Ausgabeleitung können jeweils mit der Testplatte verbunden sein. Die Testplatte kann Mikrostreifenleitungen oder Testspuren umfassen, die die Eingabeleitung und die Ausgabeleitungen elektrisch mit jeweiligen äußeren Anschlüssen des Kondensators verbinden.
Ein Eingabesignal kann unter Verwendung eines Quellensignalgenerators (z.B. einer Quellenmesseinheit (SMU) der Reihe 1806 Keithley 2400, zum Beispiel eines Keithley 2410-C SMU) auf die Eingabeleitung angewendet werden, und das resultierende Ausgabesignal des Kondensators kann an der Ausgabeleitung gemessen werden (z.B. unter Verwendung des Quellensignalgenerators). Dies wurde für verschiedene Konfigurationen des Kondensators wiederholt.
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 62/797532 [0001]

Claims

Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator, der ein erstes Ende und ein zweites Ende, das in Längsrichtung, die senkrecht zu einer seitlichen Richtung verläuft, von dem ersten Ende beabstandet ist, aufweist, wobei die seitliche Richtung und die Längsrichtung jeweils senkrecht zu einer Z-Richtung verlaufen und wobei der Kondensator eine obere Fläche und eine Bodenfläche, die in Z-Richtung zu der oberen Fläche entgegengesetzt ist, umfasst, wobei der mehrschichtige Breitbandkeramikkondensator umfasst: einen monolithischen Korpus, der eine Vielzahl von dielektrischen Schichten umfasst, die in der Z-Richtung gestapelt sind; einen ersten äußeren Anschluss, der entlang dem ersten Ende verläuft; einen zweiten äußeren Anschluss, der entlang dem zweiten Ende verläuft; eine Vielzahl von aktiven Elektroden, die innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet sind; eine obere Abschirmelektrode, die innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet ist und sich zwischen der Vielzahl von aktiven Elektroden und der oberen Fläche des Kondensators befindet, wobei die obere Abschirmelektrode um einen obere-Abschirmung-Oberseite-Abstand von der oberen Fläche des Kondensators beabstandet ist; eine untere Abschirmelektrode, die innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet ist und sich zwischen der Vielzahl von aktiven Elektroden und der Bodenfläche des Kondensators befindet, wobei die untere Abschirmelektrode um einen Bodenabschirmung-Boden-Abstand von der Bodenfläche des Kondensators beabstandet ist; wobei: das Verhältnis des obere-Abschirmung-Oberseite-Abstands zu dem Bodenabschirmung-Boden-Abstand zwischen etwa 0,8 und etwa 1,2 liegt; und der Bodenabschirmung-Boden-Abstand in einem Bereich von etwa 8 µm bis etwa 100 µm liegt.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der Kondensator eine Kondensatordicke in der Z-Richtung zwischen einer oberen Fläche und einer Bodenfläche aufweist und wobei das Verhältnis der Kondensatordicke zu dem Bodenabschirmung-Boden-Abstand größer als etwa 3 ist.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei: der Kondensator eine Vielzahl von Elektrodenbereichen umfasst, wobei die Vielzahl von Elektrodenbereichen einen aktiven Elektrodenbereich, einen oberen Abschirmelektrodenbereich und einen unteren Abschirmelektrodenbereich umfasst; sich die Vielzahl von aktiven Elektroden innerhalb des Abschirmelektrodenbereichs befindet; sich die obere Abschirmelektrode innerhalb des oberen Abschirmelektrodenbereichs befindet; und sich die Bodenabschirmelektrode innerhalb des unteren Abschirmelektrodenbereichs befindet.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 3, wobei das Verhältnis der Dicke des Bereichs der oberen Abschirmelektroden in der Z-Richtung zu einer Dicke des Bereichs der Bodenabschirmelektroden in der Z-Richtung in einem Bereich von etwa 0,8 bis etwa 1,2 liegt.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine zusätzliche Bodenabschirmelektrode, die in der Z-Richtung ungefähr mit der Bodenabschirmelektrode ausgerichtet ist, wobei die Bodenabschirmelektrode mit dem ersten äußeren Anschluss verbunden ist und die zusätzliche Bodenabschirmelektrode mit dem zweiten äußeren Anschluss verbunden ist.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei: die Bodenabschirmelektrode mit dem ersten äußeren Anschluss verbunden ist; die Bodenabschirmelektrode eine erste Längskante aufweist, die in der seitlichen Richtung ausgerichtet und von dem ersten äußeren Anschluss abgewandt ist; die Bodenabschirmelektrode eine zweite Längskante aufweist, die in der seitlichen Richtung ausgerichtet und von dem ersten äußeren Anschluss abgewandt ist; und die zweite Längskante in der Längsrichtung um einen Abschirmelektroden-Versetzabstand gegenüber der ersten Längskante versetzt ist.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 6, weiterhin umfassend eine zusätzliche Bodenabschirmelektrode, die mit dem zweiten äußeren Anschluss verbunden ist und in der Z-Richtung ungefähr mit der Bodenabschirmelektrode ausgerichtet ist, wobei: die zusätzliche Bodenabschirmelektrode eine erste Längskante aufweist, die in der seitlichen Richtung ausgerichtet und von dem zweiten äußeren Anschluss abgewandt ist; die zusätzliche Bodenabschirmelektrode eine zweite Längskante aufweist, die in der seitlichen Richtung ausgerichtet und von dem zweiten äußeren Anschluss abgewandt ist; und die zweite Längskante in der Längsrichtung ungefähr um den Abschirmelektroden-Versetzabstand gegenüber der ersten Längskante versetzt ist.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 7, wobei ein erster Abschirmspaltabstand in der Längsrichtung zwischen der ersten Längskante der Bodenabschirmelektrode und der ersten Längskante der zusätzlichen Bodenabschirmelektrode ausgebildet ist.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 8, wobei der Kondensator eine Kondensatorlänge in der Längsrichtung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Kondensators aufweist und wobei das Verhältnis der Kondensatorlänge zu dem ersten Abschirmspaltabstand größer als etwa 2 ist.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 7, wobei ein zweiter Abschirmspaltabstand in der Längsrichtung zwischen der zweiten Längskante der Bodenabschirmelektrode und der zweiten Längskante der zusätzlichen Bodenabschirmelektrode ausgebildet ist.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 10, wobei der Kondensator eine Kondensatorlänge in der Längsrichtung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Kondensators aufweist und wobei das Verhältnis der Kondensatorlänge zu dem Abschirmelektroden-Versetzabstand größer als etwa 2 ist.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei: der Kondensator eine Kondensatordicke in der Z-Richtung zwischen der oberen Fläche und der Bodenfläche aufweist; und das Verhältnis der Kondensatordicke zu einer Dicke des Bereichs der oberen Abschirmelektroden in der Z-Richtung in einem Bereich von etwa 2,1 bis etwa 20 liegt.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Kondensatordicke zu einer Dicke des Bereichs der aktiven Elektroden in einem Bereich von etwa 1,1 bis etwa 20 liegt.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei die Bodenabschirmelektrode um eine longitudinale Mittellinie herum, die sich in der Längsrichtung erstreckt, in seitlicher Richtung symmetrisch ist.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens eine der aktiven Elektrodenschichten eine erste Elektrode umfasst, die einen Basisteil umfasst, der elektrisch mit dem ersten äußeren Anschluss verbunden ist, wobei sich ein erster Elektrodenarm von dem Basisteil aus in der Längsrichtung erstreckt und sich ein zentraler Teil von dem Basisteil aus in der Längsrichtung erstreckt.
Mehrschichtiger Breitband-Keramikkondensator gemäß Anspruch 15, wobei die Vielzahl von aktiven Elektrodenschichten eine zweite Elektrode umfasst, die in der Z-Richtung ungefähr mit der ersten Elektrode ausgerichtet ist, wobei die zweite Elektrode einen Basisteil umfasst, der elektrisch mit dem zweiten äußeren Anschluss verbunden ist, und wobei ein zentraler Endspaltabstand in der Längsrichtung zwischen dem zentralen Teil der ersten Elektrode und dem Basisteil der zweiten Elektrode ausgebildet ist.
Mehrschichtiger Breitband-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 Breitband-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 Breitband-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 Breitband-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.
Verfahren zur Bildung eines mehrschichtigen Breitband-Keramikkondensators, der ein erstes Ende und ein zweites Ende, das in Längsrichtung, die senkrecht zu einer seitlichen Richtung verläuft, von dem ersten Ende beabstandet ist, aufweist, wobei die seitliche Richtung und die Längsrichtung jeweils senkrecht zu einer Z-Richtung verlaufen und der Kondensator eine obere Fläche und eine Bodenfläche, die in Z-Richtung zu der oberen Fläche entgegengesetzt ist, aufweist, wobei das Verfahren umfasst: die Bildung einer Vielzahl von aktiven Elektroden auf einer Vielzahl von aktiven Elektrodenschichten; die Bildung einer oberen Abschirmelektrode auf einer oberen Abschirmelektrodenschicht; die Bildung einer Bodenabschirmelektrode auf einer Bodenabschirmelektrodenschicht; und das Stapeln der Vielzahl von aktiven Elektrodenschichten, der oberen Abschirmelektrodenschicht und der Bodenabschirmelektrodenschicht mit einer Vielzahl von dielektrischen Schichten unter Bildung eines monolithischen Korpus; die Bildung eines ersten äußeren Anschlusses an einem ersten Ende des monolithischen Korpus; und die Bildung eines zweiten äußeren Anschlusses an einem zweiten Ende des monolithischen Korpus; wobei: die obere Abschirmelektrodenschicht innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet ist und sich zwischen der Vielzahl von aktiven Elektrodenschichten und der oberen Fläche des Kondensators befindet, wobei die obere Abschirmelektrode um einen obere-Abschirmung-Oberseite-Abstand von der oberen Fläche des Kondensators beabstandet ist; die untere Abschirmelektrodenschicht innerhalb des monolithischen Korpus angeordnet ist und sich zwischen der Vielzahl von aktiven Elektroden und der Bodenfläche des Kondensators befindet, wobei die zweite Abschirmelektrode um einen Bodenabschirmung-Boden-Abstand von der Bodenfläche des Kondensators beabstandet ist; das Verhältnis des obere-Abschirmung-Oberseite-Abstands zu dem Bodenabschirmung-Boden-Abstand zwischen etwa 0,8 und etwa 1,2 liegt: und der Bodenabschirmung-Boden-Abstand in einem Bereich von etwa 8 µm bis etwa 100 µm liegen.