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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Keramik-Mehrschichtkondensator-Array
mit mehreren Kondensatoren in einer oberflächenmontierbaren kompatiblen
Verpackung, wobei das Array mehrere erste dielektrische Platten)
aufweist, die ein erstes Muster aus Elektroden tragen, und mehrere
zweite dielektrische Platten, die ein zweites Muster aus Elektroden
tragen, wobei das zweite Muster aus Elektroden im Wesentlichen identisch
zum ersten Muster aus Elektroden ist, und wobei die ersten und zweiten
Platten abwechselnd übereinander
zu liegen kommen, wobei die Verpackung eine Oberseite aufweist,
die im Wesentlichen parallel zu den ersten und zweiten Platten verläuft, sowie
ein erstes und ein zweites Paar von gegenüberliegenden Seitenflächen, wobei
die ersten Elektroden erste Zungenabschnitte umfassen, die sich
zu den Seitenflächen
zur Verbindung von ihnen mit ersten Anschlüssen erstrecken, die an der
Verpackung vorgesehen sind, und wobei die zweiten Elektroden zweite
Zungenabschnitte umfassen, die sich zu den Seitenflächen zur Verbindung
derselben mit zweiten Anschlüssen
erstrecken, die an der Verpackung vorgesehen sind.
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Ein
derartiges Keramik-Mehrschichtkondensator-Array, auf welches nachfolgend
als Kondensator-Array Bezug genommen wird – ist aus der auf Kohno et
al. zurückgehenden
US 5,583,738 bekannt, welche
insbesondere ein Mehrschichtkondensator-Array offenbart, das aus
mehreren übereinander angeordneten
ersten und zweiten Platten besteht, die ein Sinterelement bilden.
Jede erste und jede zweite Platte umfasst mehrere Elektroden, welche über die
Platte verteilt sind. Die Elektroden der ersten Platte umfassen
Zungenabschnitte, die sich zu einer ersten Seite des Sinterelements
erstrecken, während die
Elektroden der zweiten Platte Zungenabschnitte umfassen, die sich
zu ei ner gegenüberliegenden zweiten
Seite des Sinterelements erstrecken. Die Elektrodenkonfiguration
auf den ersten und zweiten Platten ist derart getroffen, dass sowohl
die ersten wie die zweiten Platten identisches Layout besitzen. Die
zweiten Platten sind derart ausgerichtet, dass die Zungenabschnitte
der Elektroden auf den zweiten Platten sich zu einer anderen Seite
des Sinterelements erstrecken als die Zungenabschnitte der ersten
Platten.
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Ein
weiteres Keramik-Mehrschichtkondensator-Array ist aus der US-A 5,880,925
bekannt. Dieses Array umfasst ein erstes Muster von Elektroden mit einem
Hauptabschnitt und mehreren Zungenabschnitten. Das Array umfasst
außerdem
ein zweites Muster, enthaltend vier Elektroden, von welchen jede einen
einzigen Zungenabschnitt aufweist. Die ersten Platten mit ersten
Mustern und die zweiten Platten mit zweiten Mustern sind abwechselnd übereinander angeordnet.
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Ein ähnliches
Kondensator-Array ist in der
DE
2545596 offenbart, wobei dieses Kondensator-Array aus mehreren
abwechselnd übereinander angeordneten
ersten und zweiten dielektrischen Platten besteht, wobei die ersten
dielektrischen Platten ein erstes Muster von Elektroden bilden,
und wobei die zweiten dielektrischen Platten ein zweites Muster von
Elektroden umfassen. Zungenabschnitte, die sich zur Seite des Arrays
erstrecken, sind gemeinsam mit Anschlüssen verbunden, die durch Metallschichten
gebildet sind.
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Ein
Nachteil des bekannten Keramik-Mehrschichtkondensator-Array besteht darin,
dass es nicht problemlos herstellbar ist. Eine große Anzahl von
Aktionen müssen
ergriffen werden für
seine Herstellung und eine komplexe Anlage muss genutzt werden.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Keramik-Mehrschichtkondensator-Array der
im einleitenden Absatz erläuterten
Art zu schaffen, das problemlos herstellbar ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch die Erfindung dadurch, dass ein Keramik-Mehrschichtkondensator-Array
bereitgestellt wird, das in Anspruch 1 festgelegt ist.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist das zweite Muster von Elektroden
im Wesentlichen identisch zu dem ersten Muster von Elektroden und
relativ zu dem ersten Muster von Elektroden derart verschoben bzw.
versetzt, dass in einer senkrechten Projektion einer ersten und
einer zweiten Platte die ersten Zungenabschnitte frei von den zweiten
Zungenabschnitten sind. Das Kondensator-Array gemäß der Erfindung
ist problemlos herstellbar, weil die Anzahl von Mustern auf eines
beschränkt
ist. Da die Zungenabschnitte frei von einander sind, gelangen die
ersten und zweiten Anschlüsse
nicht in störenden
Eingriff.
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In
dem erfindungsgemäßen Kondensator-Array,
das durch die Merkmale des Anspruchs 1 festgelegt ist, weist jede
der Elektroden zumindest zwei Zungenabschnitte auf, von denen ein
Zungenabschnitt an einer Seitenfläche liegt, während ein
Zungenabschnitt auf der anderen Seitenfläche des ersten Paares der Seitenfläche der
Verpackung liegt. Bevorzugt sind die Zungenabschnitte in Gegenüberlage
angeordnet. Ein Vorteil hiervon besteht in einer niedrigeren Streuinduktanz
im Vergleich zu einem ähnlichen
Kondensator-Array mit ausschließlich
einem einzigen Zungenabschnitt pro Elektrode. Die niedrigere Streuinduktanz
führt zu
einer besseren Entkopplung des Kondensator-Array.
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Bevorzugt
wird das erfindungsgemäße Kondensator-Array
hergestellt durch Abscheiden einer strukturierten Schicht eines
e lektrisch leitfähigen
Materials auf ein Substrat auf einem Lagen- bzw. Flachmaterialniveau.
Daraufhin wird das Flachmaterial beispielsweise entlang Schneidlinien
in mehrere Platten unterteilt.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kondensator-Array betrifft
seine niedrigen Kosten. Die Anzahl von Mustern ist verringert. Das
Kondensator-Array besitzt eine geringere Defektrate. Es kann in Übereinstimmung
mit einem Verfahren hergestellt werden, welches auf Lagen- bzw.
Flachmaterialniveau ausgeführt
wird, und das eine hohe Ausbeute besitzt.
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In
einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kondensator-Array ist das zweite
Muster von Elektroden relativ zu dem ersten Muster von Elektroden
um im Wesentlichen die halbe Distanz zwischen zwei benachbarten
Zungenabschnitten auf derselben Seitenfläche versetzt. Aufgrund dieser
effektiven Nutzung des zur Verfügung
stehenden Platzes kann die Distanz zwischen den Zungenabschnitten
und damit zwischen den Anschlüssen
groß gemacht
werden. Dies führt
zu einer problemlosen Verwendbarkeit des Kondensator-Array. Alternativ
wird die Distanz zwischen den Zungenabschnitten minimal gehalten
und ein Kondensator-Array
wird in einer kleinen Verpackung, wie etwa (0805) verkörpert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kondensator-Array
liegen die Anschlüsse
zumindest auf einer Seitenfläche
des ersten Paars und einer Seitenfläche des zweiten Paars von Seitenflächen vor.
Aufgrund dessen, dass das erste und das zweite Muster identisch
sind, bringt diese Maßnahme
mit sich, dass in einem der Muster ein Zungenabschnitt einer Elektrode
an einer Ecke der Verpackung zu liegen kommt. Dies trifft beispielsweise
im zweiten Muster zu. Die Zungenabschnitte an der Ecke in mehreren
zweiten Platten können
auf einer Seitenfläche
des ersten Paars verbunden werden, jedoch auch auf der anderen Seitenfläche, die
in der Ecke endet, bei der es sich um die Seitenfläche des
zweiten Paars von Seitenflächen
handelt. Die Anschlüsse,
welche die Zungenabschnitte an der Ecke verbinden, können damit
auf unterschiedlichen Seitenflächen
mit einem gegenseitigen Winkel von im Wesentlichen ungleich 0 und
180° vorliegen.
Bevorzugt beträgt
der Winkel in etwa gleich 90°.
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Ein
Vorteil dieser Ausführungsform
besteht in ihrer außergewöhnlichen
Fähigkeit,
die Anschlüsse
mit elektrischen Leitungen außerhalb
des Kondensator-Array zu verbinden. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, dass Anschlüsse
auf einer einzigen Seite breiter gemacht werden können, was
wiederum zu einer geringeren Induktivität des Kondensator-Array führt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weisen die dielektrischen Platten eine Reihe von Elektroden entlang
dem ersten Paar von Seitenflächen
der Verpackung und eine Elektrode entlang dem zweiten Paar von Seiten
der Verpackung auf. Ein Vorteil insbesondere dieser Ausführungsform
des Kondensator-Array gemäß der Erfindung
besteht darin, dass die Gefahr für
einen Kurzschluss klein ist im Vergleich zu der Gefahr eines Kurzschlusses
in dem bekannten Kondensator-Array. Da in der zweiten Platte des
bekannten Kondensator-Array vier Elektroden vorhanden sind, kommen
diese Elektroden nahe zu einander zu liegen und die Gesamtlänge der
Umrisse der Elektroden ist groß.
Die Gefahr, dass ein Defekt während
dem Aufbringen des Elektrodenmusters auftritt, ist damit recht groß. In einer
Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Kondensator-Array,
das vier Kondensatoren aufweist, weist die zweite Platte hingegen
lediglich drei Elektroden auf, die von einander entlang einem einzigen
Rand getrennt sind. Damit ist die Gefahr für einen Kurzschluss vergleichsweise
gering.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kondensator-Array
umfassen das erste Muster von Elektroden und das zweite Muster von
Elektroden symmetrische Strukturen, von denen eine Symmetrielinie
entlang dem zweiten Paar von Seitenflächen der Verpackung zu liegen
kommt. In dieser Ausführungsform
besitzen die Elektroden eine derartige symmetrische Struktur oder
die Hälfte von
ihr. Das Kondensator-Array gemäß dieser
Ausführungsform
ist ausgesprochen problemlos herstellbar. Es stellt maximalen Platz
für die
Anschlüsse
bereit. Außerdem
können
die Anschlüsse
auf sämtlichen
Seitenflächen
der Verpackung vorgesehen sein, und sie sind es auch.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kondensator-Array
enthält
die Verpackung zumindest vier Keramik-Mehrschicht-Kondensatoren. Ein derartiges
Kondensator-Array kann in der Größe einer
Verpackung bereitgestellt werden, die auf diesem Gebiet der Technik
als (0612) bekannt ist. Sie stellt hervorragendes Hochfrequenzleistungsvermögen und
gute Zuverlässigkeit
bereit.
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Es
wird bemerkt, dass eine Vielzahl weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kondensator-Array
möglich
ist. Das Kondensator-Array kann eine große Anzahl von Kondensatoren
aufweisen, wie etwa sieben oder zehn oder zwölf Kondensatoren. Das Kondensator-Array
kann in unterschiedlichen Produktgrößen verkörpert sein; bevorzugt sind
solche Größen, die
in Übereinstimmung
mit den Standards auf dem Gebiet passiver Bauteile sind, wie etwa
(0612), (1206), (0805), (1210), (1005), (1608). Verschiedene Elektrodenmaterialien
und die dielektrischen Materialien sind in den erfindungsgemäßen Kondensator-Array
einsetzbar. Beispiele von Elektrodenmaterialien sind Ag, Cu, Ni,
AgPd. Die dielektrischen Materialien sind bevorzugt BaTiO3-basiert
und es handelt sich bei ihnen um so genannte „Klasse-1''-Materialien; andere
dielektrische Materialien können
jedoch alternativ verwendet werden, welche Materialien auf dem Gebiet der
Herstellung passiver Bauteile bekannt sind. Die Anzahl von ersten Platten
und die Dicke der dielektrischen Schichten können in Übereinstimmung mit der gewünschten Kapazität variieren.
Außerdem
wird bemerkt, das sämtliche
der erläuterten
Ausführungsformen
kombiniert werden können.
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Diese
so wie weitere Aspekte des Verfahrens und des erfindungsgemäßen Keramik-Mehrschichtkondensator-Array
werden nunmehr unter Bezug auf die Figuren erläutert; in diesen zeigen:
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1 schematisch
einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Keramik-Mehrschichtkondensator-Array;
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2 schematisch
das erste Muster von 1;
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3 schematisch
das zweite Muster von 1;
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4 schematisch
das Keramik-Mehrschichtkondensator-Array;
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5 schematisch
die Anwendung des Keramik-Mehrschichtkondensator-Array;
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6 schematisch
einen Querschnitt einer Seitenfläche
einer zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Keramik-Mehrschichtkondensator-Array.
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In 1 ist
ein Querschnitt des erfindungsgemäßen Keramik-Mehrschichtkondensator-Array gemäß der Erfindung
schematisch gezeigt. Das Kondensator-Array 10 weist vier
Kondensatoren 1, 2, 3, 4 auf.
Das Array weist in einer oberflächenmontierbaren
Verpackung 10 mehrere – d.h.
drei – erste
dielelektrische Platten 11 mit einem ersten Muster von Elektroden 13, 14 und
mehrere – d.h.
drei – zweite
dielektrische Platten 21 mit einem zweiten Muster von Elektroden 23, 24, 25 auf.
Jede der Elektroden 13, 14 weist zumindest einen
Zungenabschnitt 18 auf. Jede der Elektroden 24 weist
zumindest einen Zungenabschnitt 28 auf. Jede der Elektroden 23, 25 weist
zumindest einen Zungenabschnitt 26 auf. Die Verpackung 10 weist
eine Oberseite 9 im Wesentlichen parallel zu den ersten
und zweiten dielektrischen Platten 11, 12 auf.
Außerdem
weist sie – wie
in 2, 3 und 4 gezeigt – ein erstes
Paar von gegenüberliegenden
Seitenflächen 28, 39 und
ein zweites Paar von gegenüberliegenden
Seitenflächen 48, 49 auf.
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In 2 ist
eine erste dielektrische Platte 11 mit einem ersten Muster
von Elektroden 13, 14 gezeigt. Die dielektrische
Platte umfasst ein BaTiO3-basiertes dielektrisches
Material X7R und besitzt eine Dicke von 22 μm. Jede der Elektroden weist
zwei – erste – Zungenabschnitte 18, 19 auf.
Eine Zunge 18 der Zungenabschnitte erstreckt sich zu der
einen Seitenfläche 38 des
ersten Paars von Seitenflächen 38, 39.
Die andere Zunge 19 der ersten Zungenabschnitte erstreckt
sich zu der anderen Seitenfläche 39 des ersten
Paars von Seitenflächen 38, 39.
Das erste Muster von Elektroden 13, 14 umfasst
symmetrische Strukturen, von denen eine Symmetrielinie entlang dem
zweiten Paar von Seitenflächen 48, 49 der
Verpackung 10 liegt.
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In 3 ist
eine zweite dielektrische Platte 21 mit einem zweiten Muster
von Elektroden 23, 24, 25 gezeigt. Die
Elektrode 24 weist zwei – zweite – Zungenabschnitte 28, 29 auf,
die sich zu der einen Seitenfläche 18 und
zu der anderen Seitenfläche 39 des
ersten Paars von gegenüberliegenden
Seitenflächen 38, 39 erstrecken.
Die Elektroden 23, 25 weisen zwei – zweite – Zungenabschnitte 26, 27 auf,
die sich zu den Seitenflächen 38 und 39 erstrecken.
Die zweiten Zungenabschnitte 26, 27 der Elektrode 23 erstrecken
sich ebenfalls zu der Seitenfläche 48.
Die zweiten Zungenabschnitte 26, 27 der Elektrode 25 erstrecken
sich ebenfalls zu der Seitenfläche 49.
Das zweite Muster von Elektroden 23, 24, 25 umfasst
symmetrische Strukturen, von denen eine Symmetrielinie entlang dem
zweiten Paar von Seitenflächen 48, 49 der
Verpackung 10 liegt. Das zweite Muster von Elektroden 23, 24, 25 der
zweiten dielektrischen Platte 21 ist identisch zu dem ersten
Muster von Elektroden 13, 14 und relativ zu dem
ersten Muster von Elektroden 13, 14 versetzt bzw.
verschoben. Die Versetzung bzw. Verschie bung ist derart, dass in
einer senkrechten Projektion der ersten dielektrischen Platte 11 und der
zweiten dielektrischen Platte 12 auf die Oberseite 9 die
ersten Zungenabschnitte 18, 19 von den zweiten
Zungenabschnitten 26, 27, 28, 29 frei
sind. In diesem Beispiel entspricht die Größe der Verschiebung bzw. Versetzung
im Wesentlichen entsprechend der halben Distanz zwischen zwei benachbarten
Zungenabschnitten 18 auf derselben Seitenfläche 38.
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Wie
aus 2 und 3 hervorgeht, weisen die dielektrischen
Platten 11, 21 eine Reihe von Elektroden 13, 14; 23, 24, 25 entlang
dem ersten Paar von Seitenflächen 38, 39 der
Verpackung 10 und eine Elektrode entlang dem zweiten Paar
von Seitenflächen 48, 49 der
Verpackung 10 auf. Ferner geht hervor, dass jede der Elektroden 13, 14; 23, 24, 25 zumindest
zwei Zungenabschnitte 18, 19; 26, 27, 28, 29 aufweist.
Von den Zungenabschnitten liegt ein Zungenabschnitt 18, 26, 28 auf
einer Seitenfläche 38 und ein
Zungenabschnitt 19, 27, 29 liegt auf
der anderen Seitefläche 39 des
ersten Paars von Seitenflächen 38, 39 der
Verpackung 10.
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In 4 ist
die Verpackung 10 des erfindungsgemäßen Keramik-Mehrschichtkondensator-Array schematisch
gezeigt. Angebracht an den Seitenflächen 38, 39 der
Verpackung 10 sind Anschlüsse 31–36.
Angebracht an den Seitenflächen 48, 49 der
Verpackung 10 sind Anschlüsse 41, 42. Von
den Anschlüssen 31–36, 41–42 sind
die Anschlüsse 31, 33, 34, 36 erste
Anschlüsse,
welche die ersten Zungenabschnitte 18, 19 der
Elektroden 13, 14 in mehreren ersten Platten 11 miteinander
verbinden. Der erste Anschluss 31 verbindet damit die ersten
Zungenabschnitte 19 der Elektroden 13 in mehreren
ersten Platten 11 miteinander. Der erste Anschluss 33 verbindet
die ersten Zungenabschnitte 19 der Elektroden 14 in
mehreren ersten Platten 11 miteinander. Der erste Anschluss 34 verbindet
die ersten Zungenabschnitte 18 der Elektroden 13 in
mehreren ersten Platten 11 miteinander. Der erste Anschluss 36 verbindet
die ersten Zungenabschnitte 18 der Elektroden 14 in
mehreren ersten Platten 11 miteinander.
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Von
den Anschlüssen 31–36, 41–42 sind
die Anschlüsse 32, 35, 41–42 zweite
Anschlüsse,
welche die zweiten Zungenabschnitte 26, 27, 28, 29 miteinander
verbinden. Der zweite Anschluss 32 verbindet damit die
zweiten Zungenabschnitte 29 der Elektroden 24 in
mehreren zweiten Platten 21 miteinander. Der zweite Anschluss 25 verbindet
die Zungenabschnitte 28 der Elektroden 24 in mehreren
zweiten Platten 21 miteinander. Der zweite Anschluss 41 verbindet
die Zungenabschnitte 26, 27 der Elektrode 43 in
mehreren zweiten Platten 21 miteinander. Der zweite Anschluss 42 verbindet
die Zungenabschnitte 26, 27 der Elektrode 25 in
mehreren zweiten Platten 21 miteinander. Wie aus 4 hervorgeht,
liegen die Anschlüsse 31–36, 41, 42 zumindest
auf einer Seitenfläche 38, 39 des
ersten Paars und auf einer Seitenfläche 48, 49 des
zweiten Paars von Seitenflächen 38, 39, 48, 49 vor.
In diesem Beispiel liegen Anschlüsse
in sämtlichen
Seitenflächen 38, 39, 48, 49 vor.
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In 5 ist
eine Anwendung des Keramik-Mehrschichtkondensator-Array 10 gezeigt,
wobei das Array 10 zwischen zwei Drähten 63, 64 vorliegt.
Die Drähte 63, 64 verbinden
einen Spannungsregler 41 mit einem Prozessor 62.
In diesem Beispiel liegt der Draht 43 auf einer höheren Spannung
als der Draht 64. Das Array 10 ist mit dem Draht 63 durch drei
Verbindungen 71, 72, 73 verbunden. Es
ist mit dem Draht 64 mittels zwei Verbindungen 74, 75 verbunden.
Das die Spannungsdifferenz in den Kondensatoren 1 und 3 im
Bezug auf die Kondensatoren 2 und 4 entgegengesetzt
gerichtet ist, ist die Induktanz des Keramik-Mehrschichtkondensator-Array 10 sehr klein.
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Um
die Entkopplung des Kondensator-Array 10 zusätzlich zu
verbessern, können
die Anschlüsse 31 und 33 mit
dem Draht 64 mittels Verbindungen verbunden werden, welche
das Substrat zweimal durchsetzen. Auch der Anschluss 32 kann
mit dem Draht 63 mittels einer derartigen Verbindung verbunden
sein. Um die Kosten des Kondensator-Array zu verringern, können alternativ
drei der Anschlüsse 31–36 entfallen.
Es ist außerdem
nicht erforderlich, dass die Anschlüsse 41 und 42 die
Seitenflächen 48 und 49 abdecken.
Diese Anschlüsse 41, 42 können in
einer beliebigen Position von ausschließlich den Seitenflächen 48, 49 vorliegen.
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6 zeigt
schematisch einen Querschnitt des Keramik-Mehrschichtkondensator-Array 110. Dieses
Array 110 umfasst 10 erste Platten 11 und 10 zweite
Platten 21 sowie ein Substrat 8. Für die dielektrischen
Schichten 12, 22 wird ein BaTiO3-basiertes Material
Y5V verwendet, wobei diese Schicht eine Dicke von 66 μm aufweist.
Bei dem Elektrodenmaterial handelt es sich um Ni. Das Kondensator-Array 110 weist
eine als (1206) bekannte Größe auf,
entsprechend etwa dem 3,2-fachen von 1,6 mm. Die Kapazität pro Kondensator
in dem Array 110 beträgt
25 nF.