DE112020002057T5

DE112020002057T5 - Komponente mit niedriger Induktivität

Info

Publication number: DE112020002057T5
Application number: DE112020002057.6T
Authority: DE
Inventors: Michael W. Kirk; Marianne Berolini
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp N D Ges Us
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2022-01-27
Also published as: US12051548B2; WO2020219359A1; US20200343050A1; CN113711323A; JP2024073627A; JP2022541973A; TW202109579A; US11621129B2; KR20210146321A; CN116864314A; US20230238186A1

Abstract

Eine Komponente mit niedriger Induktivität kann eine mehrschichtige monolithische Vorrichtung umfassen, die ein erstes aktives Endteil, ein zweites aktives Endteil, wenigstens ein geerdetes Endteil und ein Paar von Kondensatoren, die zwischen dem ersten aktiven Endteil und dem zweiten aktiven Endteil in Reihe geschaltet sind, umfasst. Der oder die Anschlüsse können mit dem ersten aktiven Endteil, dem zweiten aktiven Endteil und/oder dem wenigstens einen geerdeten Endteil gekoppelt sein. Der oder die Anschlüsse können eine jeweilige Länge und eine maximale Breite aufweisen. Das Verhältnis der Länge zu der jeweiligen maximalen Breite des oder der Anschlüsse kann kleiner als etwa 20 sein.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 25. April 2019 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Serial-Nr. 62/838,421 , auf die in ihrer Gesamtheit hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Hintergrund des Gegenstands
Eine Zeit lang war die Gestaltung verschiedener elektronischer Komponenten von einem allgemeinen Trend in der Industrie hin zur Miniaturisierung sowie erhöhte Funktionalität getrieben. Mehrschichtige keramische Vorrichtungen, wie mehrschichtige keramische Kondensatoren oder Varistoren, werden zuweilen mit einer Vielzahl von Dielektrikum-Elektroden-Schichten aufgebaut. Während der Herstellung können die Schichten zu einer vertikal gestapelten Struktur gepresst und geformt werden. Mehrschichtige keramische Vorrichtungen können einen einzigen Kondensator oder mehrere Kondensatoren umfassen. Solche Vorrichtungen können mit Anschlussdrähten für die Verbindung mit anderen elektrischen Komponenten versehen sein. Anschlussdrähte weisen jedoch eine Selbstinduktivität auf, die unerwünschterweise die Gesamtinduktivität der Komponente erhöht.
Kurzbeschreibung des Gegenstands
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Komponente mit niedriger Induktivität eine mehrschichtige monolithische Vorrichtung umfassen, die ein erstes aktives Endteil, ein zweites aktives Endteil, wenigstens ein geerdetes Endteil und ein Paar von Kondensatoren, die zwischen dem ersten aktiven Endteil und dem zweiten aktiven Endteil in Reihe geschaltet sind, umfasst. Der oder die Anschlüsse können mit dem ersten aktiven Endteil, dem zweiten aktiven Endteil und/oder dem wenigstens einen geerdeten Endteil gekoppelt sein. Der oder die Anschlüsse können eine jeweilige Länge und eine maximale Breite aufweisen. Das Verhältnis der Länge zu der jeweiligen maximalen Breite des oder der Anschlüsse kann kleiner als etwa 20 sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zur Bildung einer Komponente mit niedriger Induktivität das Bereitstellen eines Korpus einer mehrschichtigen monolithischen Vorrichtung einschließlich Elektroden, die ein Paar Kondensatoren bilden, das Bilden eines ersten aktiven Endteils, eines zweiten aktiven Endteils und wenigstens eines geerdeten Endteils außerhalb des Korpus der mehrschichtigen monolithischen Vorrichtung, so dass das Paar Kondensatoren zwischen dem ersten aktiven Endteil und dem zweiten aktiven Endteil in Reihe geschaltet sind, und das Verbinden wenigstens eines Anschlusses mit dem ersten aktiven Endteil, dem zweiten aktiven Endteil und/oder dem wenigstens einen geerdeten Endteil, umfassen, wobei der wenigstens eine Anschluss eine Länge und eine maximale Breite aufweist und wobei das Verhältnis der Länge zu der Breite des wenigstens einen Anschlusses kleiner als etwa 20 ist.
Weitere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden ausführlicher dargelegt.
Figurenliste
Im Rest der Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ist eine vollständige und nacharbeitbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Realisierung für den Fachmann insbesondere dargelegt; dabei:

zeigt 1A eine externe perspektivische Ansicht einer exemplarischen Ausführungsform einer Komponente mit niedriger Induktivität, die Anschlüsse umfasst, gemäß dem vorliegend offenbarten Gegenstand;
zeigt 1B eine andere Ausführungsform eines Anschlusses der Vorrichtung von 1A gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
zeigt 2 eine externe perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Komponente mit niedriger Induktivität, die einen diskreten Varistor umfasst, gemäß dem vorliegend offenbarten Gegenstand;
zeigen die 3A und 3B eine erste Elektrodenschicht bzw. eine zweite Elektrodenschicht der Komponente von 1A gemäß Aspekten des vorliegend offenbarten Gegenstands;
zeigt 3C eine Elektrodenstapelung, die die erste Elektrodenschicht von 3A und die zweite Elektrodenschicht von 3B umfasst;
zeigt 3D eine schematische Ansicht der Vorrichtung von 1A;
zeigt 3E eine schematische Ansicht der Vorrichtung von 2;
zeigen die 4A und 4B eine erste Elektrodenschicht bzw. eine zweite Elektrodenschicht einer Elektrodenkonfiguration einer anderen Ausführungsform einer Komponente mit niedriger Induktivität gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
zeigt 4C eine Elektrodenstapelung, die die erste Elektrodenschicht von 4A und die zweite Elektrodenschicht von 4B umfasst;
zeigt 5A eine zusätzliche Elektrodenkonfiguration, die im Vergleich zu den oben unter Bezugnahme auf die 3A bis 4C beschriebenen Elektrodenkonfigurationen einen zusätzlichen Kondensator umfasst;
zeigt 5B eine weitere zusätzliche Elektrodenkonfiguration, die im Vergleich zu den oben unter Bezugnahme auf die 3A bis 4C beschriebenen Elektrodenkonfigurationen zusätzliche Kondensatoren umfasst;
zeigt 6A eine schematische Ansicht der Vorrichtung von 5A;
zeigt 6B eine schematische Ansicht der Vorrichtung von 5B; und
ist 7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bildung einer Komponente mit niedriger Induktivität gemäß des vorliegend offenbarten Gegenstands ist.

Bei mehrfacher Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen sollen diese dieselben oder analoge Merkmale oder Elemente der vorliegenden Erfindung repräsentieren.
Ausführliche Beschreibung des Gegenstands
Es wird jetzt im Einzelnen auf verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, für die ein oder mehrere Beispiele im Folgenden dargelegt werden, Bezug genommen. Jedes Beispiel ist zur Erläuterung der Erfindung und nicht zu ihrer Einschränkung angegeben. Tatsächlich wird sich der Fachmann darüber im Klaren sein, dass in der vorliegenden Erfindung verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Wesen der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können Merkmale, die als Teil der einen Ausführungsform gezeigt oder beschrieben werden, auch in einer anderen Ausführungsform verwendet werden, wobei man noch eine weitere Ausführungsform erhält. Die vorliegende Erfindung soll also solche Modifikationen und Variationen, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalenten fallen, abdecken.
Allgemein gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Komponente mit niedriger Induktivität. Die Komponente mit niedriger Induktivität kann ein oder mehrere Kondensatoren umfassen. Ohne uns auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, ist ein Kondensator eine elektrische Komponente, die elektrische Energie in einem elektrischen Feld speichert. In einigen Ausführungsformen kann die Komponente auch einen diskreten Varistor umfassen, der mit dem einen oder den mehreren Kondensatoren verbunden ist. Ohne uns auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, ist ein Varistor eine elektrische Komponente, die einen elektrischen Widerstand aufweist, der mit der angelegten Spannung variieren kann, wodurch er zu einem spannungsabhängigen Widerstand wird.
Die Komponente kann ein oder mehrere Anschlüsse umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie eine niedrige Induktivität aufweisen. Eine niedrige Induktivität kann in bestimmten Anwendungen in hohem Maße wünschenswert sein. Zum Beispiel können Aspekte der vorliegenden Offenbarung für Kraftfahrzeuganwendungen, wie Motor-Start/Stop-Anwendungen, besonders nützlich sein.
Der oder die Anschlüsse mit der niedrigen Induktivität können an ein erstes aktives Endteil, ein zweites aktives Endteil und/oder ein geerdetes Endteil der Komponente gekoppelt sein. Der oder die Anschlüsse können jeweils eine Länge und maximale Breite aufweisen. Das Verhältnis der Länge zu der jeweiligen maximalen Breite des oder der Anschlüsse kann kleiner als etwa 50, in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 30, in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 20, in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 15, in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 10, in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 8, in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 5, in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 4 und in einigen Ausführungsformen kleiner als etwa 2 sein.
Der oder die Anschlüsse können eine Vielzahl geeigneter Querschnittsformen aufweisen. Zum Beispiel können einer oder mehrere der Anschlüsse einen ungefähr rechteckigen Querschnitt aufweisen. Der ungefähr rechteckige Querschnitt kann eine maximale Breite in einer ersten Richtung und eine minimale Breite in einer zweiten Richtung, die zu der ersten Richtung senkrecht verläuft, aufweisen. Das Verhältnis der maximalen Breite zu der minimalen Breite 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 8, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 10, in einigen Ausführungsformen größer als etwa 20, in einigen Ausführungsformen größer als 50 und in einigen Ausführungsformen größer als 100 sein. In anderen Ausführungsformen können der oder die Anschlüsse jedoch Querschnittsformen, die kreisförmig, oval, vieleckig sind, oder jede andere geeignete Form aufweisen.
In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere des oder der Anschlüsse eine Vielzahl von länglichen leitfähigen Elementen umfassen, die unter Bildung der Anschlüsse gewebt, geflochten oder in anderer Weise miteinander angeordnet sind.
Die obigen Merkmale können zu einer Komponente mit niedriger Induktivität führen, die ein oder mehrere Kondensatoren umfassen kann. Zum Beispiel können ein erster Kondensator und ein zweiter Kondensator in einer Konstruktion des Typs aufgeteilte Durchführung relativ zu einem ersten aktiven Endteil, einem zweiten aktiven Endteil und wenigstens einem geerdeten Endteil angeordnet sein. Der erste und der zweite Kondensator können aus internen Elektroden gebildet sein, die durch dielektrische Schichten voneinander getrennt sind.
In einigen Ausführungsformen kann ein diskreter Varistor unter Bildung einer integrierten Komponente mit niedriger Induktivität mit sowohl einer Kondensatorfunktion als auch einer Varistorfunktion an die mehrschichtige monolithische Vorrichtung gekoppelt sein. Der diskrete Varistor kann ein erstes externes Varistorendteil, das mit dem ersten aktiven Endteil verbunden ist, und ein zweites externes Varistorendteil, das mit dem zweiten aktiven Endteil des mehrschichtigen Kondensators verbunden ist, umfassen. Zum Beispiel können der diskrete Varistor und der mehrschichtige Kondensator unter Bildung einer einzelnen monolithischen Komponente gestapelt sein. In Kombination können der Kondensator und der Varistor für eine Filterung mit niedriger Induktivität und EMI- und/oder EMI/ESD-Schaltungsschutz in einem einzigen Gehäuse sorgen, was besonders nützlich sein kann, wenn der Platz begrenzt ist. Weiterhin sorgt die Integration von Kondensator- und Varistorfunktion in einer einzigen Komponente für eine reduzierte Induktivität im Vergleich mit zwei getrennten Komponenten, die jeweils ihre eigene jeweilige parasitäre Induktivität (z.B. durch die jeweiligen Anschlüsse verursacht) aufweisen würden.
In einigen Ausführungsformen können die Anschlüsse mit den externen Endteilen verbunden sein, und/oder die Komponente kann überformt sein. Somit kann eine überformte Schicht den diskreten Varistor und die mehrschichtige monolithische Kondensatorvorrichtung einbetten. Die überformte Schicht kann die Komponente vor Schäden, zum Beispiel durch Stoß oder Feuchtigkeit, schützen.
Wie bereits gesagt, können der erste und der zweite Kondensator in einer Konfiguration des Typs der aufgeteilten Durchführung angeordnet sein. Zum Beispiel können sich eine erste Vielzahl von Elektrodenschichten innerhalb des Korpus befinden und mit dem ersten aktiven Endteil verbunden sein. Eine zweite Vielzahl von Elektrodenschichten kann innerhalb des Korpus angeordnet und mit dem zweiten aktiven Endteil verbunden sein. Eine dritte Vielzahl von Elektrodenschichten kann mit dem oder den geerdeten Endteilen verbunden und mit jeder der ersten Vielzahl von Elektrodenschichten und zweiten Vielzahl von Elektrodenschichten (z.B. in einer Anordnung des Typs aufgeteilte Durchführung) kapazitiv gekoppelt sein. Der erste Kondensator kann in einem ersten Überlappungsbereich zwischen der ersten Vielzahl und dritten Vielzahl von Elektrodenschichten gebildet sein. Der zweite Kondensator kann in einem zweiten Überlappungsbereich zwischen der zweiten Vielzahl und dritten Vielzahl von Elektrodenschichten gebildet sein.
In einer Ausführungsform kann der erste Kondensator eine erste Kapazität aufweisen, und der zweite Kondensator kann eine zweite Kapazität aufweisen. In einigen Ausführungsformen können der erste und der zweite Überlappungsbereich ungefähr gleich sein, so dass die zweite Kapazität ungefähr gleich der ersten Kapazität sein kann. In anderen Ausführungsformen können der erste und der zweite Überlappungsbereich jedoch unterschiedlich sein, und somit kann die erste Kapazität größer oder kleiner als die zweite Kapazität sein.
Zum Beispiel kann die erste Kapazität und/oder die zweite Kapazität in einem Bereich von etwa 10 nF bis etwa 3 µP, in einigen Ausführungsformen etwa 200 nF bis etwa 2 µP, in einigen Ausführungsformen etwa 400 nF bis etwa 1,5 µP liegen. Die zweite Kapazität kann in einem Bereich von etwa 5% bis etwa 500% der ersten Kapazität, in einigen Ausführungsformen etwa 10% bis etwa 300%, in einigen Ausführungsformen etwa 25% bis etwa 200% und in einigen Ausführungsformen etwa 50% bis etwa 150% liegen.
In einigen Ausführungsformen kann die dritte Vielzahl von Elektrodenschichten im Wesentlichen kreuzförmig und mit einem Paar entgegengesetzter geerdeter Endteile verbunden sein. Zum Beispiel kann die dritte Vielzahl von Elektrodenschichten jeweils ein Paar entgegengesetzter Kanten umfassen. Eine der entgegengesetzten Kanten kann mit dem ersten geerdeten Endteil verbunden sein, und die andere entgegengesetzte Kante kann mit dem zweiten geerdeten Endteil verbunden sein.
Die mehrschichtige monolithische Kondensatorvorrichtung kann frei von allen zusätzlichen Kondensatoren sein, die innerhalb des monolithischen Korpus gebildet sind. Zum Beispiel können die erste, zweite und dritte Vielzahl von Elektroden in einer Elektrodenstapelung, die sich durch einen großen Teil der Dicke des monolithischen Korpus erstreckt, angeordnet sein. Zum Beispiel kann das Verhältnis der Dicke der Elektrodenstapelung zur Dicke des monolithischen Korpus im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,97, in einigen Ausführungsformen etwa 0,6 bis etwa 0,95 und in einigen Ausführungsformen etwa 0,7 bis etwa 0,9 liegen.
Im Allgemeinen können die dielektrischen Schichten der mehrschichtigen monolithischen Vorrichtung aus jedem Material bestehen, das in der Technik allgemein eingesetzt wird. Zum Beispiel kann die dielektrische Schicht aus einem keramischen Material bestehen, das ein Titanat als primäre Komponente umfasst. Das Titanat kann Bariumtitanat (BaTiO₃) umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Das keramische Material kann auch ein Oxid eines Seltenerdmetalls und/oder eine Verbindung eines solchen Elements des Akzeptortyps, wie Mn, V, Cr, Mo, Fe, Ni, Cu, Co oder dergleichen, enthalten. Das Titanat kann auch MgO, CaO, Mn₃O₄, Y203, V205, ZnO, ZrO₂, Nb205, Cr203, Fe203, P₂O₅, SrO, Na2O, K₂O, Li₂O, SiO₂, WO3 oder dergleichen enthalten. Das keramische Material kann neben dem keramischen Pulver auch andere Additive, organische Lösungsmittel, Weichmacher, Bindemittel, Dispergiermittel oder dergleichen umfassen.
Im Allgemeinen können die internen Elektroden der mehrschichtigen monolithischen Vorrichtung aus jedem Material bestehen, das in der Technik allgemein eingesetzt wird. Zum Beispiel können die internen Elektroden durch Sintern einer leitfähigen Paste, deren Hauptkomponente ein Edelmetallmaterial ist, gebildet sein. Diese Materialien können Palladium, Palladium-Silber-Legierung, Nickel und Kupfer umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Zum Beispiel können die Elektroden in einer Ausführungsform aus Nickel oder einer Nickellegierung bestehen. Die Legierung kann eines oder mehrere von Mn, Cr, Co, Al, W und dergleichen enthalten, und der Ni-Gehalt in der Legierung beträgt vorzugsweise 95 Gew.-% oder mehr. Das Ni oder die Ni-Legierung kann 0,1 Gew.-% oder weniger verschiedener Mikromengenkomponenten wie P, C, Nb, Fe, Cl, B, Li, Na, K, F, S und dergleichen enthalten.
Der Keramikkörper der mehrschichtigen monolithischen Vorrichtung kann unter Verwendung jedes Verfahrens gebildet werden, das in der Technik allgemein bekannt ist. Zum Beispiel kann der Keramikkörper dadurch gebildet werden, dass man einen laminierten Korpus mit abwechselnd gestapelten Keramikplatten und strukturierten internen Elektroden bildet, das Bindemittel aus dem laminierten Korpus entfernt, den Korpus, aus dem das Bindemittel entfernt wurde, in einer nichtoxidativen Atmosphäre bei einer hohen Temperatur im Bereich von 1200 °C bis 1300 °C sintert und den gesinterten laminierten Korpus in der oxidativen Atmosphäre rückoxidiert.
Im Allgemeinen kann der Varistor so konfiguriert sein, dass er elektrische Stromspitzen zur Erde ableitet. Zum Beispiel kann der Varistor eine Klemmenspannung aufweisen, die in einem Bereich von etwa 3 Volt bis etwa 150 Volt, in einigen Ausführungsformen etwa 5 Volt bis etwa 100 Volt, in einigen Ausführungsformen etwa 10 Volt bis etwa 50 Volt und in einigen Ausführungsformen etwa 15 Volt bis etwa 30 Volt liegt.
Der Varistor kann einen Keramikkörper mit externen Elektroden umfassen. Der Keramikkörper wird durch Sintern eines laminierten Korpus, der aus abwechselnd gestapelten keramischen Schichten und internen Elektroden besteht, hergestellt. Jedes Paar von benachbarten internen Elektroden ist einander zugewandt mit einer Keramikschicht dazwischen und kann an verschiedene externe Elektroden elektrisch gekoppelt werden.
Im Allgemeinen können die dielektrischen Schichten jedes geeignete dielektrische Material, wie zum Beispiel Bariumtitanat, Zinkoxid oder jedes andere geeignete dielektrische Material, umfassen. Verschiedene Additive können in dem dielektrischen Material mit enthalten sein, zum Beispiel solche, die den spannungsabhängigen Widerstand des dielektrischen Materials erzeugen oder verstärken. Zum Beispiel können die Additive in einigen Ausführungsformen Oxide von Cobalt, Bismut, Mangan oder einer Kombination davon umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Additive Oxide von Gallium, Aluminium, Antimon, Chrom, Bor, Titan, Blei, Barium, Nickel, Vanadium, Zinn oder Kombinationen davon umfassen. Das dielektrische Material kann mit dem oder den Additiven im Bereich von etwa 0,5 Molprozent bis etwa 3 Molprozent und in einigen Ausführungsformen etwa 1 Molprozent bis etwa 2 Molprozent dotiert sein. Die mittlere Korngröße des dielektrischen Materials kann zu den nichtlinearen Eigenschaften des dielektrischen Materials beitragen. In einigen Ausführungsformen kann die mittlere Korngröße in einem Bereich von etwa 10 Mikrometer bis 100 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen etwa 20 Mikrometer bis 80 Mikrometer liegen. Der Varistor kann auch zwei Endteile umfassen, und jede Elektrode kann mit einem jeweiligen Endteil verbunden sein. Elektroden können für Widerstand entlang der Länge der Elektroden und/oder an der Verbindung zwischen den Elektroden und Endteilen sorgen.
Im Allgemeinen können die internen Elektroden aus jedem Material bestehen, das in der Technik allgemein eingesetzt wird. Zum Beispiel können die internen Elektroden durch Sintern einer leitfähigen Paste, deren Hauptkomponente ein Edelmetallmaterial ist, gebildet sein. Diese Materialien können Palladium, Palladium-Silber-Legierung, Silber, Nickel und Kupfer umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Zum Beispiel können die Elektroden in einer Ausführungsform aus Nickel oder einer Nickellegierung bestehen. Die Legierung kann eines oder mehrere von Mn, Cr, Co, Al, W und dergleichen enthalten, und der Ni-Gehalt in der Legierung beträgt vorzugsweise 95 Gew.-% oder mehr. Das Ni oder die Ni-Legierung kann 0,1 Gew.-% oder weniger verschiedener Mikromengenkomponenten wie P, C, Nb, Fe, Cl, B, Li, Na, K, F, S und dergleichen enthalten.
Die Komponente kann eine Vielzahl von Größen aufweisen. Zum Beispiel kann die Komponente eine Gehäusegröße im Bereich von EIA 0504 oder kleiner bis EIA 2920 oder größer aufweisen. Beispiele für Gehäusegrößen sind 0805, 1206, 1806, 2020 usw.
Exemplarische Ausführungsformen werden jetzt unter Bezugnahme auf die Figuren diskutiert. 1A zeigt eine externe perspektivische Ansicht einer exemplarischen Ausführungsform einer Komponente mit niedriger Induktivität 100, die im Wesentlichen dem vorliegend offenbarten Gegenstand entspricht. Wie gezeigt, kann die Komponente 100 einen Korpus 102, wie einen sechsseitigen Korpus, umfassen. Die Komponente 100 kann ein erstes aktives Endteil 104, ein zweites aktives Endteil 106, ein erstes geerdetes Endteil 108 und ein zweites geerdetes Endteil 110 umfassen.
Ein erster aktiver Anschluss 112 und ein zweiter aktiver Anschluss 114 können jeweils mit dem ersten aktiven Endteil 104 bzw. dem zweiten aktiven Endteil 106 verbunden sein. Ein erster geerdeter Anschluss 116 und ein zweiter geerdeter Anschluss 118 können jeweils mit dem ersten geerdeten Endteil 108 bzw. dem zweiten geerdeten Endteil 110 verbunden sein.
Einer oder mehrere der Anschlüsse 112, 114, 116, 118 können eine Länge und eine maximale Breite aufweisen. Das Verhältnis der Länge zur maximalen Breite des wenigstens einen Anschlusses kann kleiner als etwa 20 sein. Zum Beispiel kann der erste aktive Anschluss 112 eine Länge 120 in Z-Richtung 122, eine maximale Breite 124 in X-Richtung 126 und eine minimale Breite 127 in Y-Richtung 128 aufweisen. Das Verhältnis der maximalen Breite 124 zur minimalen Breite 127 kann größer als etwa 2 sein. Der erste aktive Anschluss 112 kann eine ungefähr rechteckige Querschnittsform aufweisen, zum Beispiel kann der erste aktive Anschluss 112 im Wesentlichen abgeflacht oder bandförmig sein. In einigen Ausführungsformen kann das Verhältnis der Länge zur maximalen Breite eines oder mehrerer der Anschlüsse 112, 114, 116, 118 kleiner als etwa 20 sein. In einigen Ausführungsformen kann jeder Anschluss eine jeweilige Länge und Breite mit jeweiligen Verhältnissen dazwischen, die kleiner als etwa 20 sind, aufweisen.
1B zeigt eine andere Ausführungsform eines Anschlusses 132 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Anschluss 132 kann eine im Wesentlichen kreisförmige oder ovale Querschnittsform aufweisen. Der Anschluss 132 kann eine maximale Breite 134 und eine minimale Breite 136 aufweisen. In anderen Ausführungsformen können die Anschlüsse eine Vielzahl von länglichen gewebten leitfähigen Elementen umfassen.
2 zeigt eine externe perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Komponente 200 gemäß dem vorliegend offenbarten Gegenstand. Die Komponente 200 kann eine mehrschichtige monolithische Vorrichtung 201 umfassen, die einen Korpus 202, wie einen sechsseitigen Korpus, ein erstes aktives Endteil 204, ein zweites aktives Endteil 206, ein erstes geerdetes Endteil 208 und ein zweites geerdetes Endteil 210, wie sie zum Beispiel oben unter Bezugnahme auf 1A beschrieben sind, umfassen kann.
Die Komponente 200 kann einen diskreten Varistor 240 umfassen, der ein erstes externes Varistorendteil 242 und ein zweites externes Varistorendteil 244 aufweist. Die Komponente 200 kann einen ersten aktiven Anschluss 246 umfassen, der jeweils mit dem ersten aktiven Endteil 204 der mehrschichtigen monolithischen Kondensatorvorrichtung 201 und dem ersten externen Varistorendteil 242 gekoppelt ist. Die Komponente 200 kann einen zweiten aktiven Anschluss 248, der jeweils mit dem zweiten aktiven Endteil 206 der mehrschichtigen monolithischen Kondensatorvorrichtung 201 und dem zweiten externen Varistorendteil 244 gekoppelt ist, umfassen.
Einer oder mehrere der Anschlüsse 246, 248, 250, 251 kann eine Länge und eine maximale Breite, wie sie zum Beispiel oben unter Bezugnahme auf 1A beschrieben sind, aufweisen. Das Verhältnis der Länge zur maximalen Breite eines oder mehrerer der Anschlüsse 246, 248, 250, 251 kann kleiner als etwa 20 sein. Zum Beispiel in Bezug auf 2, kann der erste aktive Anschluss 248 eine Länge 252 in Z-Richtung 122, eine maximale Breite 254 in X-Richtung 126 und eine minimale Breite 256 in Y-Richtung 128 aufweisen. Das Verhältnis der maximalen Breite 254 zur minimalen Breite 256 kann größer als etwa 2 sein. Der erste aktive Anschluss 248 kann eine ungefähr rechteckige Querschnittsform aufweisen. Zum Beispiel kann der erste aktive Anschluss 248 im Wesentlichen abgeflacht (z.B. bandförmig) sein. In einigen Ausführungsformen kann jeder der Anschlüsse 246, 248, 250, 251 eine jeweilige Länge aufweisen, die wenigstens 20-mal so groß wie die jeweilige maximale Breite des Anschlusses 246, 248, 250, 251 ist.
Die Komponente mit niedriger Induktivität 100 von 1A und/oder die mehrschichtige monolithische Kondensatorvorrichtung 201 von 2 kann zwei Kondensatoren umfassen, die in Reihe zwischen dem ersten und zweiten Endteil ausgebildet sind, wie es zum Beispiel hier beschrieben ist. Wie der Fachmann in Bezug auf alle hier beschriebenen Ausführungsformen verstehen wird, umfassen kooperierende Schichten in den betreffenden mehrschichtigen Konstruktionen Elektrodenschichten, die wiederum integrierte kapazitive Strukturen bilden.
3A zeigt eine erste Elektrodenschicht 320. Die erste Elektrodenschicht 320 wird unter Bezugnahme auf die Komponente 100 von 1A beschrieben. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass die mehrschichtige monolithische Kondensatorvorrichtung 201 von 2 ähnlich konfiguriert sein kann. Die erste Elektrodenschicht 320 kann eine kreuzförmige Elektrode 322 umfassen, die ein Paar von entgegengesetzten Kanten 324, 326 aufweist, welche jeweils mit dem ersten und zweiten geerdeten Endteil 108, 110 der Komponente 100 von 1A verbunden sind. 3B zeigt eine zweite Elektrodenschicht 328, die eine erste Elektrode 330, die mit dem ersten aktiven Endteil 104 (1A) verbunden ist, und eine zweite Elektrode 332, die mit dem zweiten aktiven Endteil 106 (1A) verbunden ist, umfasst. 3C zeigt eine Aufstapelung der abwechselnden ersten und zweiten Elektrodenschichten 320, 328.
3D zeigt eine schematische Ansicht 300 der Vorrichtung 100 von 1A. Die Vorrichtung 100 kann eine Einzelvorrichtungslösung, die in Reihe und parallel geschaltete Kondensatoren enthält, bieten. Die Vorrichtung 100 kann einen ersten Kondensator 338 und einen zweiten Kondensator 340 umfassen. Wenn wir uns wiederum auf die 3A und 3B beziehen, so kann der erste Kondensator 338 im ersten Überlappungsbereich 334 zwischen der kreuzförmigen Elektrode 322 und der ersten Elektrode 330 ausgebildet sein. Der zweite Kondensator 356 kann im zweiten Überlappungsbereich 336 zwischen der kreuzförmigen Elektrode 322 und der zweiten Elektrode 332 ausgebildet sein. Der erste Überlappungsbereich 334 kann ungefähr gleich dem zweiten Überlappungsbereich 336 sein, so dass der erste Kondensator und der zweite Kondensator ungefähr gleiche Kapazitäten aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann der erste Überlappungsbereich 334 jedoch größer oder kleiner als der zweite Überlappungsbereich 336 sein, so dass die erste Kapazität größer oder kleiner als die zweite Kapazität sein kann. Die erste Kapazität und/oder die zweite Kapazität können im Bereich von etwa 10 nF bis etwa 3 µF liegen.
Der erste aktive Anschluss 112 kann mit dem ersten Kondensator 338 verbunden sein (z.B. über das erste aktive Endteil 104, das in 1 gezeigt ist). Der zweite aktive Anschluss 114 kann mit dem zweiten Kondensator 340 verbunden sein (z.B. über das zweite aktive Endteil, das in 1 gezeigt ist). Der erste und der zweite geerdete Anschluss 116, 118 können an einer Stelle zwischen dem ersten und zweiten Kondensator 338, 340 in einer aufgeteilten Durchführungskonfiguration verbunden sein. Zum Beispiel können der erste und der zweite geerdete Anschluss 116, 118 jeweils mit den geerdeten Endteilen 180, 110 (1A) verbunden sein.
3E zeigt eine schematische Ansicht 350 der Vorrichtung 200 von 2. Ein Varistor 352 kann zwischen den aktiven Anschlüssen 112, 114 elektrisch verbunden sein.
Die 4A und 4B zeigen eine Elektrodenkonfiguration einer anderen Ausführungsform eines mehrschichtigen Kondensators gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. In 4A kann eine erste Elektrodenschicht 420 eine kreuzförmige Elektrode 222 umfassen, die ein Paar von entgegengesetzten Kanten 424, 426 aufweist, welche jeweils mit dem ersten und zweiten geerdeten Endteil 108, 110 verbunden sein können (1A). 4B zeigt eine zweite Elektrodenschicht 428, die eine erste Elektrode 430, welche mit dem ersten aktiven Endteil 104 verbunden ist, und eine zweite Elektrode 432, die mit dem zweiten aktiven Endteil 106 verbunden ist, umfasst. 4C zeigt eine Aufstapelung von abwechselnden ersten und zweiten Elektrodenschichten 420, 428. Wenn wir uns wiederum 4A zuwenden, so kann die kreuzförmige Elektrode 422 entlang eines ersten Überlappungsbereichs 434 unter Bildung eines ersten Kondensators 438 mit der ersten Elektrode 430 überlappen und kann entlang eines zweiten Überlappungsbereich 436 unter Bildung eines zweiten Kondensators 440 mit der zweiten Elektrode 432 überlappen.
Die 5A und 5B zeigen jeweils zusätzliche Elektrodenkonfigurationen, die in Bezug auf die Elektrodenkonfigurationen, die oben unter Bezugnahme auf die 3A bis 4C beschrieben sind, zusätzliche Kondensatoren umfassen. Die Elektrodenkonfigurationen der 5A und 5B werden unter Bezugnahme auf die Komponente 100 von 1A beschrieben. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass die mehrschichtige monolithische Kondensatorvorrichtung 201 von 2 ähnlich konfiguriert sein kann. Wenn wir uns auf 5A beziehen, so kann eine erste Elektrodenkonfiguration 500 einen ersten Bereich 501 und einen zweiten Bereich 508 umfassen. Der erste Bereich kann eine kreuzförmige Elektrode 502, eine erste Elektrode 504 und eine zweite Elektrode 506, wie sie zum Beispiel oben unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C beschrieben sind, umfassen.
Der zweite Bereich 508 kann einen dritten Kondensator umfassen, der durch eine Vielzahl von dritten Elektroden 510 gebildet wird, die abwechselnd mit einer Vielzahl von vierten Elektroden 512 geschichtet sind. Die dritten Elektroden 510 können mit dem ersten aktiven Endteil 104 (1A) verbunden sein, und die vierten Elektroden 512 können mit dem zweiten aktiven Endteil 106 (1A) verbunden sein.
5B zeigt eine zweite Elektrodenkonfiguration 550, die einen ersten Bereich 552, einen zweiten Bereich 554 und einen dritten Bereich 556 umfasst. Der erste Bereich 552 kann eine Elektrodenstapelung umfassen, die eine oder mehrere kreuzförmige Elektroden 558, eine oder mehrere erste Elektroden 560 und eine oder mehrere zweite Elektroden 562, wie sie zum Beispiel oben unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C beschrieben sind, umfasst.
Der zweite Bereich 554 kann eine Vielzahl von dritten Elektroden 564 umfassen, die abwechselnd mit einer Vielzahl von vierten Elektroden 566 geschichtet sind. Die dritten Elektroden 564 können mit dem ersten aktiven Endteil 104 (1A) verbunden sein, und die vierten Elektroden 556 können mit dem zweiten aktiven Endteil 106 (1A) verbunden sein.
Der dritte Bereich 556 kann eine Elektrodenstapelung umfassen, die eine kreuzförmige Elektrode 568, eine erste Elektrode 570 und eine zweite Elektrode 572, wie sie zum Beispiel oben unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C beschrieben sind, umfasst.
6A zeigt eine schematische Ansicht 600 der Vorrichtung 500 von 5A. Insbesondere kann die Vorrichtung 500 aktive Anschlüsse 602, 603 umfassen. Ein erster Kondensator 604 und ein zweiter Kondensator 606 können in einem ersten Bereich 607, wie er zum Beispiel oben in Bezug auf 5A beschrieben ist, gebildet sein. Ein geerdeter Anschluss 610 kann an einer Stelle, die sich zwischen dem ersten und zweiten Kondensator 604, 606 befindet, angeschlossen sein (z.B. mit der kreuzförmigen Elektrode 502, die oben unter Bezugnahme auf 5A beschrieben ist, verbunden sein). Ein dritter Kondensator 608 kann zwischen den aktiven Anschlüssen 602, 603 elektrisch verbunden und in einem zweiten Bereich 609, wie er zum Beispiel oben in Bezug auf 5A beschrieben ist, mit dem ersten und zweiten Kondensator 604, 606 parallel geschaltet sein.
6B zeigt eine schematische Ansicht 650 der Vorrichtung 550 von 5B. Die Vorrichtung 550 kann im Allgemeinen ähnlich wie die Vorrichtung 500 von 5A konfiguriert sein. Außerdem kann ein Varistor 660 zwischen den aktiven Anschlüssen 648 und 652 angeschlossen und mit den Kondensatoren 654, 656, 658 parallel geschaltet sein.
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 700 zur Bildung einer Komponente mit niedriger Induktivität. Im Allgemeinen wird das Verfahren 700 hier unter Bezugnahme auf die Komponenten 100, 200 der 1A und 2 beschrieben. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass das offenbarte Verfahren 700 mit jeder geeigneten Komponente implementiert werden kann. Außerdem zeigt 7 für Zwecke der Veranschaulichung und Diskussion zwar Schritte, die in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden, doch sind die hier diskutierten Verfahren nicht auf irgendeine bestimmte Reihenfolge oder Anordnung beschränkt. Der Fachmann, der die hier angegebenen Offenbarungen verwendet, wird wissen, dass verschiedene Schritte des hier offenbarten Verfahrens weggelassen oder in unterschiedlicher Weise umgeordnet, kombiniert und/oder angepasst werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Das Verfahren 700 kann bei (702) das Bereitstellen eines mehrschichtigen Kondensatorkörpers einschließlich Elektroden, die ein Paar von Kondensatoren bilden, wie sie zum Beispiel oben unter Bezugnahme auf die 1A bis 6B beschrieben sind, umfassen.
Das Verfahren 700 kann bei (704) das Bilden eines ersten aktiven Endteils, eines zweiten aktiven Endteils und wenigstens eines geerdeten Endteils extern zum mehrschichtigen Kondensatorkörper umfassen, so dass das Paar von Kondensatoren zwischen dem ersten aktiven Endteil und dem zweiten aktiven Endteil, wie sie zum Beispiel oben unter Bezugnahme auf die 1A bis 6B beschrieben sind, in Reihe geschaltet ist.
Das Verfahren 700 kann bei (706) das Verbinden wenigstens eines Anschlusses mit dem ersten aktiven Endteil, dem zweiten aktiven Endteil und/oder dem wenigstens einen geerdeten Endteil umfassen. Der oder die Anschlüsse können jeweils eine Länge und maximale Breite aufweisen. Das Verhältnis der Länge zu einer jeweiligen Breite wenigstens eines der Anschlüsse (wenn mehr als ein Anschluss vorhanden ist) kann kleiner als etwa 20 sein.
Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass einzelne Schritte beim Erreichen der offenbarten Konfigurationen nur als repräsentativ intendiert sind und nicht die erforderliche Verwendung anderer Aspekte über die allgemeine Natur der ansonsten angegebenen Offenbarung hinaus bezeichnen. Zum Beispiel wird der Fachmann erkennen, dass ausgewählte Schritte praktiziert werden können, um eine besondere Gestaltung herzustellen, die für eine gegebene Anwendung des vorliegend offenbarten Gegenstands ausgewählt ist.
Während dieser vorliegend offenbarte Gegenstand ausführlich in Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wurde, wird man sich darüber im Klaren sein, dass der Fachmann, wenn er ein Verständnis davon erreicht hat, leicht Veränderungen, Variationen und Äquivalente solcher Ausführungsformen erzeugen kann. Dementsprechend ist der Umfang der vorliegenden Offenbarung exemplarisch und nicht einschränkend, und die betreffende Offenbarung schließt die Einbeziehung solcher Modifikationen, Variationen und/oder Zusätze zu dem vorliegend offenbarten Gegenstand nicht aus, was dem Fachmann einleuchten wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62838421 [0001]

Claims

Komponente mit niedriger Induktivität, umfassend: eine mehrschichtige monolithische Vorrichtung, die ein erstes aktives Endteil, ein zweites aktives Endteil, wenigstens ein geerdetes Endteil und ein Paar von Kondensatoren, die zwischen dem ersten aktiven Endteil und dem zweiten aktiven Endteil in Reihe geschaltet sind, umfasst; wenigstens einen Anschluss, der mit dem ersten aktiven Endteil, dem zweiten aktiven Endteil und/oder dem wenigstens einen geerdeten Endteil gekoppelt ist, wobei der wenigstens eine Anschluss eine Länge und eine maximale Breite aufweist und wobei das Verhältnis der Länge zu der maximalen Breite des wenigstens einen Anschlusses kleiner als etwa 20 ist.
Komponente mit niedriger Induktivität gemäß Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Anschluss einen ungefähr rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei der ungefähr rechteckige Querschnitt die maximale Breite in einer ersten Richtung und eine minimale Breite in einer zweiten Richtung, die zu der ersten Richtung senkrecht verläuft, aufweist.
Komponente mit niedriger Induktivität gemäß Anspruch 2, wobei das Verhältnis der maximalen Breite zu der minimalen Breite größer als etwa 2 ist.
Komponente mit niedriger Induktivität gemäß Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Anschluss einen ersten aktiven Anschluss, einen zweiten aktiven Anschluss und wenigstens einen geerdeten Anschluss umfasst, die mit dem ersten aktiven Endteil, dem zweiten aktiven Endteil bzw. dem wenigstens einen geerdeten Endteil verbunden sind.
Komponente mit niedriger Induktivität gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen diskreten Varistor, der ein erstes externes Varistorendteil und ein zweites externes Varistorendteil umfasst und wobei der wenigstens eine Anschluss einen ersten Anschluss umfasst, der jeweils mit dem ersten aktiven Endteil und dem ersten externen Varistorendteil gekoppelt ist.
Komponente mit niedriger Induktivität gemäß Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Anschluss eine Vielzahl von gewebten länglichen leitfähigen Elementen umfasst.
Komponente gemäß Anspruch 1, wobei die mehrschichtige monolithische Vorrichtung weiterhin umfasst: einen Korpus, der eine Vielzahl von dielektrischen Schichten umfasst; eine erste Vielzahl von Elektrodenschichten, die sich innerhalb des Korpus befinden und mit dem ersten aktiven Endteil verbunden sind; eine zweite Vielzahl von Elektrodenschichten, die sich innerhalb des Korpus befinden und mit dem zweiten aktiven Endteil verbunden sind; und eine dritte Vielzahl von Elektrodenschichten, die mit dem wenigstens einen geerdeten Endteil verbunden und mit jeder der ersten Vielzahl von Elektrodenschichten und zweiten Vielzahl von Elektrodenschichten kapazitiv gekoppelt sind, wobei der erste Kondensator zwischen der ersten Vielzahl und dritten Vielzahl von Elektrodenschichten gebildet ist und der zweite Kondensator zwischen der zweiten Vielzahl und dritten Vielzahl von Elektrodenschichten gebildet ist.
Komponente gemäß Anspruch 7, wobei die dritte Vielzahl von Elektrodenschichten im Wesentlichen kreuzförmig ist.
Komponente gemäß Anspruch 7, wobei das wenigstens eine geerdete Endteil ein erstes geerdetes Endteil und ein zweites geerdetes Endteil umfasst.
Komponente gemäß Anspruch 9, wobei jede der dritten Vielzahl von Elektrodenschichten jeweils ein Paar entgegengesetzter Kanten umfasst, eine der entgegengesetzten Kanten mit dem ersten geerdeten Endteil verbunden ist und die andere der entgegengesetzten Kanten mit dem zweiten geerdeten Endteil verbunden ist.
Komponente gemäß Anspruch 9, wobei sich das erste geerdete Endteil gegenüber von dem zweiten geerdeten Endteil befindet.
Komponente gemäß Anspruch 1, wobei der erste Kondensator eine erste Kapazität aufweist und der zweite Kondensator eine zweite Kapazität aufweist, die ungefähr gleich der ersten Kapazität ist.
Komponente gemäß Anspruch 1, wobei die erste Kapazität und/oder die zweite Kapazität in einem Bereich von etwa 10 nF bis etwa 3 µF liegt.
Komponente gemäß Anspruch 1, wobei: die dritte Vielzahl von Elektrodenschichten entlang eines ersten Überlappungsbereichs mit der ersten Vielzahl von Elektrodenschichten überlappen; und die dritte Vielzahl von Elektrodenschichten entlang eines zweiten Überlappungsbereichs, der ungefähr gleich dem ersten Überlappungsbereich ist, mit der zweiten Vielzahl von Elektrodenschichten überlappen.
Komponente gemäß Anspruch 1, wobei der diskrete Varistor relativ zu der mehrschichtigen monolithischen Vorrichtung gestapelt ist.
Komponente gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine überformte Schicht, die den diskreten Varistor und die mehrschichtige monolithische Vorrichtung einbettet.
Komponente gemäß Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Dicke der Elektrodenstapelung zur Dicke des monolithischen Korpus größer als etwa 0,4 ist.
Komponente gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine vierte Vielzahl von Elektroden, die mit dem ersten externen Endteil verbunden sind, und eine fünfte Vielzahl von Elektroden, die mit dem zweiten externen Endteil verbunden sind und abwechselnd mit der vierten Vielzahl von Elektroden geschichtet sind, wobei ein dritter Kondensator entsteht.
Verfahren zur Bildung einer Komponente mit niedriger Induktivität, wobei das Verfahren umfasst: das Bereitstellen eines Korpus einer mehrschichtigen monolithischen Vorrichtung einschließlich Elektroden, die ein Paar Kondensatoren bilden; das Bilden eines ersten aktiven Endteils, eines zweiten aktiven Endteils und wenigstens eines geerdeten Endteils außerhalb des Korpus der mehrschichtigen monolithischen Vorrichtung, so dass das Paar Kondensatoren zwischen dem ersten aktiven Endteil und dem zweiten aktiven Endteil in Reihe geschaltet sind; und das Verbinden wenigstens eines Anschlusses mit dem ersten aktiven Endteil, dem zweiten aktiven Endteil und/oder dem wenigstens einen geerdeten Endteil, umfassen, wobei der wenigstens eine Anschluss eine Länge und eine maximale Breite aufweist und wobei das Verhältnis der Länge zu der Breite des wenigstens einen Anschlusses kleiner als etwa 20 ist.