TWI668719B - 低雜訊電容器 - Google Patents

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Abstract

針對表面安裝應用提供相對低雜訊電容器。機電振動產生可聽雜訊，另外透過對多層陶瓷電容器(MLCC)裝置結構及/或其等在諸如印刷電路板(PCB)之基板上之安裝介面的修改來相對地減小機電振動。不同實施例不同地利用可撓終端順應性，使得表面安裝可減小振幅振動傳遞至該PCB。在其他例項中，側端子及換位器實施例有效地減小相對於該電容器之情況之該等安裝襯墊的大小，或一模製外殼可提供間隙、終端順應性及振動的箝制。

Description

低雜訊電容器 優先權主張
此申請案主張先前在2014年6月11日申請之案號為USSN 62/010,488之發明名稱為「LOW NOISE CAPACITORS」之美國臨時專利申請案之權利，且該案出於所有目的以引用的方式併入本文中。
當前揭示之技術係關於低雜訊電容器及對應方法。更特定言之，當前揭示之技術係關於電容器裝置在諸如印刷電路板(PCB)之基板上之構造及表面安裝，從而提供具有相對低雜訊特性(即，機電雜訊減小)之機械連接及電連接兩者。
電子組件在印刷電路板及其他基板上之高密度安裝在電子工業中係常見的。具有多個層之微型陶瓷表面安裝型電容器已用於電子裝置(諸如蜂巢式電話、網路路由器、電腦及類似物)中達一段時間。此等裝置之製造技術必須精確提供此等裝置可大大地減小尺寸，同時仍給予所要電操作特性。
最近，已變得期望提供組件之其他類型及呈板上可安裝形式之各種子電路。若干美國專利指向電子組件製造及安裝技術之各種態樣。舉例而言，共同擁有之美國專利第5,889,445號(Ritter等人，發明名稱為「Multilayer Ceramic RC Device」)揭示包含經交錯以形成一堆疊之複數個第一陶瓷層及第二陶瓷層之RC裝置。陶瓷層各包含形成 多個雙極板電容器之等效物之相對極性之一合適電極結構。舉例而言，亦在共同擁有之美國專利第7,352,563號(Pelcak等人，發明名稱為「Capacitor assembly」)之圖2及圖3中展示多層陶瓷電容器(MLCC)之已知實施例。
現代技術應用之多樣性產生對於用於本文中之高效電子組件及積體電路之一需求。電容器係用於濾波、解耦合、旁通及此等現代應用之其他態樣(其等可包含無線通信、高速處理、網路化、電路交換及許多其他應用)之一基本組件。積體電路之速度及封裝密度之急劇地增大已導致解耦合電容器技術之進步。
當高電容解耦合電容器經受許多當前應用之高頻率時，效能特性變得愈加重要。由於電容器對於多種應用係基本的，故其等之精確性及效率係必要的。電容器設計之許多特定態樣因此已成為用於改良電容器之效能特性之一焦點。
如今，市場上可購得多種習知電容器，且各提供良好適用於特定應用之效能特性之一獨特組合。舉例而言，多層陶瓷電容器(MLCC)對於頻率濾波應用通常十分有效。此等及其他特定電容器類型將用於一單一積體電路環境中係十分常見的。在此等例項中，不同電容器可(例如)作為離散組件並聯連接於一印刷電路板(PCB)上。此方法可需一相對大之電路空間量及用於各電容器之分開安裝襯墊。
在一段時間，已藉由朝向小型化及組件併入至新或現有應用中之容易性之一般工業趨勢驅動各種電子組件之設計。就此而言，存在對於具有特殊操作特性之更小電子組件之一需求。舉例而言，一些應用需使用展現包含電容性、電感性及/或電阻性特性或其等之組合總成之各種特性之被動元件，但嚴格限制此等裝置可在一電路板上佔據之空間量(稱為「面積」)。重要的係針對實體及電附接至此等電路板之最大容易性同時佔據「面積」之最小可能量而組態此等裝置或組 合。因此，繼續努力謀求組件微型化、定向效率及節省空間及最大化一PCB環境中之板面積之其他方式。
亦可期望改良其他電容器效能特性，諸如ESR(等效串聯電阻)，其係一電容器之固有電阻值。
可影響電路應用之另一電容器特性係壓電雜訊或機電或聲波雜訊，其在許多所安裝MLCC應用中係普遍的。舉例而言，當電容器陶瓷經受交流電壓(其可導致電容器中之機械振動)時可產生低位準壓電雜訊。陶瓷材料之固有性質將機械振動轉換為大體上低位準電雜訊。大量壓電雜訊對信號品質具有影響，尤其在高頻率應用中。因而，通常可期望減小電路應用中之壓電雜訊位準。
電容器回應於歸因於所有介電材料中固有之電伸縮行為而施加之電壓(電場)而變形，如藉由以下已知方程式表示：應變=Mij*電場2
一般言之，高介電常數材料具有高電伸縮係數。一CV(電容乘以電壓)額定值部分關於一電容器之容積效率。一般言之，電容愈高，電容器之容積愈大。給定某電容值，電壓額定值愈高，電容器之容積愈大。因此，當一電容器具有一「高CV額定值」時，此意謂其之容積高效，且提供相較於其他電容器類型之一小實體大小。高CV電容器已演變為具有十分薄之內層，從而甚至在適度操作電壓下給出十分高之電場強度。
機械應變(振動)可透過焊料端子從電容器轉移至PCB基板。電容器充當一驅動器(本質上如一鼓棒)，而PCB表現為一發聲儀器，諸如一鼓面。因此，主要可聽雜訊係來自於PCB之振動(而非電容器自身)所產生。
一相反效應(其係PCB上之振動透過端子耦合至電容器)亦可導致電容器上之一AC漣波電壓。此一效應被稱為「微音效應」且可為特 殊情況中之一問題。
各種方法已在先前提供以嘗試減小與所安裝MLCC裝置相關之機電雜訊，且包含諸如最小化焊料量(用於將裝置安裝於一PCB上)，轉向平行於PCB之MLCC內層之定向，使用較低K介電材料，增大間隙(引線)，將電容器預安裝於基板上，增大夾持力(用於提供較大不活動裕度)，且使用一不同類型之裝置(諸如一鉭電容器)簡單替換MLCC裝置。此等方法固有地涉及各種取捨，例如，在一些例項中，MLCC裝置設計或安裝技術之增大成本或增大複雜性。
額外專利引用包含美國專利第5,629,578號(Winzer等人，發明名稱為「Integrated composite acoustic transducer array」)(其係關於具有相關聯雜訊消除特徵之一多層結構)及美國專利第8,665,059號(Korony等人，發明名稱為「High Frequency Resistor」)(其係關於具有可撓終端材料之一電阻器)。亦參見Korony之發明名稱為「Thin Film Surface Mount Components」之美國申請公開案第2011/0090665號及Hattori之發明名稱為「Electronic Component」之美國申請公開案第2014/0016242號、發明名稱為「Ceramic Electronic Component and Electronic Device」之美國申請公開案第2013/0299224號及發明名稱為「Electronic Component」之美國申請公開案第2013/0284507號。
當前揭示之標的物大體上係關於經調適以表面安裝於一較大電路板上之小電子組件。更特定言之，標的物可關於用於多種應用中之一表面安裝電容器裝置。根據工業實踐，一表面安裝組件之大小大體上表達為一數字「XXYY」，其中XX及YY分別係以百分之一吋為單位之長度及寬度。
雖然電容器裝置及相關的總成及安裝方法之各種實施方案已因此發展，但未出現大體上涵蓋如根據目標技術在下文呈現之所有所要特性之設計。
當前揭示之標的物辨識及處理若干前述問題及關於電容器裝置之特定態樣之其他問題。因此，廣泛而言，當前揭示之技術之特定實施例之一目標係提供用於特定電容器組件及與可表面安裝之裝置相關之實施方案之組件總成之改良設計。廣泛而言，其他目標係關於提供低雜訊電容器及相關方法。
其他當前目標係關於電容器裝置在諸如印刷電路板(PCB)之基板上之構造及表面安裝，從而提供具有改良、相對低雜訊特性(即，機電雜訊減小)之機械連接及電連接兩者。
當前揭示之標的物之其他例示性實施例之態樣提供特定表面安裝裝置至一印刷電路板(裝置可安裝於其上)上之電路或跡線之改良電耦合及機械耦合以獲得改良雜訊效能特性。
當前揭示之標的物之仍又其他實施例之仍進一步態樣提供對與表面安裝型裝置相關之使用之製造及/或安裝方法之增強。
仍進一步，應理解，當前揭示之技術平等地應用至與此揭示及/或論述之所得裝置及結構以及對應涉及之方法。
當前揭示之標的物之仍其他實施例之又進一步態樣提供用於雜訊減小態樣之順應終端特徵。其他當前揭示之實施例係關於一表面安裝電容器之端子之有利再定位。仍額外當前揭示之實施例係關於一電容器之外殼，諸如在一環氧樹脂殼中。又其他當前揭示之實施例可關於電容器在一所謂換位器組件或元件上之預安裝。
一進一步一般目標係提供與表面安裝電容器裝置中之相對改良雜訊減小組合之相對低製造成本。
仍又進一步，應暸解，當前揭示之標的物之特定態樣可應用至個別主動組件或具有被動組件之其等之組合。舉例而言，包含(但不限於)放大器、振盪器及其他功能區塊總成之主動組件可受益於當前 揭示之技術。
又一目標係提供改良裝置及/或導致低雜訊、表面安裝電容器裝置可用於(例如)手持式電子器件中之音頻電路中、汽車用電子器件中、電腦磁碟驅動器中且可專門用於工業、航太及醫療應用中之相關聯方法。
一個當前揭示之例示性實施例係關於一可表面安裝之相對低雜訊多層陶瓷電容器(MLCC)電容器總成。此一電容器總成較佳地包括：一主體，其具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；及各自第一及第二極性終端，其等在此主體之相對端上且分別電連接至此等第一及第二極性導電層。此外，此等終端包含一順應層以相對抑制此電容器總成與其上安裝此電容器總成之一表面之間的振動以用於相對減小機電雜訊。
在一些此等實施例中，此順應層可包括順應聚合物之一層。在各種此等實施例中，此順應聚合物可包括一大體上導電聚合物或一導電聚合物(其係一銀聚合物層或銀、銅或鎳填充聚合物之一者)。
在此實施例之其他替代方案中，此表面可包括一支撐基板。在各種此等實施例中，此支撐基板可包括一印刷電路板，且此順應聚合物層可具有大體上小於5GPa之一彈性模數，使得此電容器總成之表面安裝使減小振幅振動傳遞至印刷電路板，從而提供具有相對低雜訊特性之機械連接及電連接兩者。
在此等實施例之各種替代方案中，此等終端可包括一相對較薄閃光層上方之一銀聚合物及/或此閃光層可包括一銅層，或進一步替代性地，此等終端可包括一相對較薄銅閃光層上方之一銀聚合物且具有此銀聚合物層上方之一電鍍層。在一些此等替代方案中，此電鍍層可包括鍍鎳錫。
當前揭示之標的物旨在平等地關於對應及/或相關方法。此一當前揭示之例示性實施例係關於用於相對減小與一可表面安裝之多層陶瓷電容器(MLCC)電容器總成相關之機電雜訊之方法。此例示性方法較佳地包含：提供一主體，該主體具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；且形成各自第一及第二極性終端，其等在此主體之相對端上且分別電連接至此等第一及第二極性導電層。此外，此等終端宜包含一順應層以相對抑制此電容器總成與其上安裝此電容器總成之一表面之間的振動以用於相對減小機電雜訊。
在此例示性方法之一些替代方案中，此順應層可包括順應聚合物之一層。按照其他替代方案，此順應聚合物可大體上包括包含銀、銅或鎳填充聚合物之導電聚合物。
此例示性方法之變化可進一步包含將此電容器總成表面安裝於包括一印刷電路板之一支撐基板上，使得此電容器總成之表面安裝減小振幅振動傳遞至該印刷電路板，從而提供具有相對低雜訊特性之機械連接及電連接兩者。
在其他當前揭示之變化中，此等終端可包括一相對較薄銅閃光層上方之一銀聚合物，或可包括一相對較薄銅閃光層上方之一銀導電聚合物且具有此銀導電聚合物層上方之一電鍍層。
按照又另一當前揭示之例示性實施例，一可表面安裝之相對低雜訊多層陶瓷電容器(MLCC)電容器總成宜包括：一主體，其具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；各自第一及第二極性終端，其等在此主體之相對端上且分別經電連接至此等第一及第二極性導電層；及一模製殼，其中接納此主體以使此等終端支撐於一表面上，以相對抑制此電容器總成與其上安裝此電容器總成之一表 面之間的振動，以用於相對減小機電雜訊。
在此例示性實施例之一些變化中，此模製殼可包括完全囊封此主體之一環氧樹脂殼。在一些例項中，此等導電層可相對於其上支撐此等終端之一表面垂直地配置，但在其他例項中，該配置可並非垂直。在進一步此等變化中，此模製殼可包括經安裝成一預定大小之殼之焊料襯墊上之一平面網格陣列型封裝之一A殼封裝。在其他替代方案中，此預定大小之殼可包括一1206 A殼封裝之尺寸，其中此等尺寸分別包括以一吋之百分之一為單位表示之此殼之長度及寬度。如一般技術者所理解，A殼係對於一1206大小之等效裝置的工業術語。應暸解，當前揭示之標的物可平等地應用至其他大小及配置。舉例而言，亦可使用B殼(1210等效大小)及R殼及N殼(0805等效大小)來實踐。而且，可實踐當前揭示之標的物，以將A殼、B殼、R殼及N殼部分安裝於工業標準安裝襯墊(分別係1206、1210、0805及0805)上，且亦將相同A殼、B殼、R殼及N殼安裝於小一個大小之安裝襯墊(分別係1206、0805、0603及0603)上。此隨後方法將該等焊料襯墊放置於該部分(亦稱為平面網格陣列型)下方，且有效地消除來自該模製電容器之端部的大焊料圓角，此繼而減小從電容器耦合至安裝基板的夾持應力及振動。
按照其他替代方案，此表面可包括一支撐基板。在一些例項中，此支撐基板可包括一印刷電路板，且此模製殼可包括具有一聚合物塗層及一引線框架之一模製封裝。在一些此等例項中，此主體可經接納以使此等導電層相對於其上支撐此等終端之一表面垂直地配置，但在其他配置中，此等導電層可並非垂直配置，以從該印刷電路板解耦合電容器失真，以藉由減小傳遞至該印刷電路板之振動的振幅來抑制裝置雜訊，從而提供至其具有相對低雜訊特性之機械連接及電連接兩者。
在其他變化中，此等終端可包括一銅膜上方之鍍鎳錫。
另一當前揭示之例示性實施例可關於用於相對減小與一可表面安裝之多層陶瓷電容器(MLCC)電容器總成相關之機電雜訊之對應方法。一例示性此方法可包括：提供一主體，該主體具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；形成各自第一及第二極性終端，其等在此主體之相對端上且分別電連接至此等第一及第二極性導電層；且將此主體放置於一模製殼中以使此等終端支撐於一表面上，以相對抑制此電容器總成與其上安裝此電容器總成之一表面之間的振動以用於相對減小機電雜訊。
在前述內容之變化中，此模製殼可包括完全囊封此主體之一環氧樹脂殼。在一些例項中，此等導電層可相對於其上支撐終端之一表面垂直配置，但在其他配置中可實踐除垂直以外的配置。在一些其他變化中，此模製殼可包括安裝為一預定大小之殼之焊料襯墊上之一平面網格陣列型封裝之一A殼封裝。
按照其他變化，此表面可包括一支撐基板，及/或此支撐基板可包括一印刷電路板，且此模製殼可包括具有一聚合物塗層及一引線框架之一模製封裝。在一些例項中，此主體可經接納以使此等導電層相對於其上支撐此等終端之一表面垂直配置，但在其他配置中可實踐除垂直以外的配置，以從該印刷電路板解耦合電容器失真以藉由減小傳遞至該印刷電路板之振動之該振幅而抑制裝置雜訊，從而提供具有相對低雜訊特性之機械連接及電連接兩者至其。
在又其他變化中，此等終端可包括一銅膜上方之鍍鎳錫，及/或此等終端之長度及其等之附接點之位置可經預定以用於從此電容器總成進一步解耦合傳遞至該印刷電路板之振動。
另一當前揭示之例示性實施例係關於一可表面安裝之相對低雜 訊多層陶瓷電容器(MLCC)電容器總成，其較佳地包括：一主體，其具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；及各自第一及第二極性終端，其等在此主體之相對側上且分別電連接至此等第一及第二極性導電層以使此等終端支撐於一表面上，以相對減小此電容器總成與其上安裝此電容器總成之一表面之間的支撐及連接覆蓋區而相對減小其間的振動力傳遞以用於減小機電雜訊。
在前述內容之一些變化中，此表面可包括一支撐基板，及/或此支撐基板可包括一印刷電路板，使得此電容器總成之表面安裝使減小振幅振動傳遞至該印刷電路板，從而提供具有相對低雜訊特性之機械連接及電連接兩者。
在其他當前替代方案中，此等終端可包括鍍鎳錫之一層，或可包括一銅膜上方之鍍鎳錫，及/或此銅膜可包括一相對厚之銅膜。
一個當前揭示之例示性對應方法可關於用於相對減小與一可表面安裝之多層陶瓷電容器(MLCC)電容器總成相關之機電雜訊之方法，其較佳地包括：提供一主體，該主體具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；形成各自第一及第二極性終端，其等在此主體之相對側上且分別電連接至此等第一及第二極性導電層；且在一表面上支撐此等終端，其中在此電容器總成與其上支撐此電容器總成之此表面之間形成一相對減小支撐及連接覆蓋區以相對減小其間的振動力傳遞以用於減小機電雜訊。
在其之替代方案中，此表面可包括一支撐基板，及/或此支撐基板可包括一印刷電路板，使得此電容器總成之表面安裝使減小振幅振動傳遞至該印刷電路板，從而提供具有相對低雜訊特性之機械連接及電連接兩者。
在其他變化中，此等終端可包括鍍鎳錫之一層，及/或可包括一銅膜上方之鍍鎳錫。在一些例項中，此銅膜可包括一相對厚之銅膜。
又另一當前揭示之例示性實施例可關於一可表面安裝之相對低雜訊多層陶瓷電容器(MLCC)電容器總成，其較佳地包括：一主體，其具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；各自第一及第二極性終端，其等在此主體上且分別電連接至此等第一及第二極性導電層；及一換位器安裝襯墊，其附接至此電容器總成以使此換位器安裝襯墊支撐於一表面上，以相對減小此電容器總成與支撐此電容器總成之一表面之間的一支撐及連接覆蓋區而相對減小其間的振動力傳遞以用於減小機電雜訊。
按照前述內容之一些替代方案，此主體面向此表面之一側可形成一電容器安裝襯墊；且此電容器總成可進一步包含此電容器安裝襯墊與此換位器安裝襯墊之間的一焊料遮罩。
按照其他替代方案，此等各自第一及第二極性終端可形成於此主體之相對端上。
在又其他變化中，此表面可包括一支撐基板，及/或此支撐基板可包括一印刷電路板，使得此電容器總成之表面安裝使減小振幅振動傳遞至該印刷電路板，從而提供具有相對低雜訊特性之機械連接及電連接兩者。
按照仍其他替代方案，此等終端可包括鍍鎳錫之一層及/或可包括一銅膜上方之鍍鎳錫。
在其他變化中，此換位器安裝襯墊之面積可約係此電容器安裝襯墊之面積之二分之一或更小以相對於該電容器總成有效地減小該等安裝襯墊之大小。
例示性對應及/或相關方法可關於用於相對減小與一可表面安裝 之多層陶瓷電容器(MLCC)電容器總成相關之機電雜訊之方法，其較佳地包括：提供一主體，該主體具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；形成各自第一及第二極性終端，其等在此主體上且分別電連接至此等第一及第二極性導電層；且將一換位器安裝襯墊附接至此電容器總成且在一表面上支撐此換位器安裝襯墊，以相對減小此電容器總成與支撐此電容器總成之一表面之間的一支撐及連接覆蓋區而相對減小其間的振動力傳遞以用於減小機電雜訊。
在前述內容之變化中，此附接及支撐可包含在一表面上支撐此換位器安裝襯墊之前將此換位器安裝襯墊預安裝至此電容器總成。
按其他替代方案，此主體面向此表面之一側可形成一電容器安裝襯墊；且此方法可進一步包含在此電容器安裝襯墊與此換位器安裝襯墊之間提供一焊料遮罩。
進一步替代性地，此各自第一及第二極性終端可形成於此主體之相對端上。
對於其他替代方案，此表面可包括一支撐基板，及/或此支撐基板可包括一印刷電路板，使得此電容器總成之表面安裝使減小振幅振動傳遞至該印刷電路板，從而提供具有相對低雜訊特性之機械連接及電連接兩者。
在其他變化中，此等終端可包括鍍鎳錫之一層及/或可包括一銅膜上方之鍍鎳錫。按照前述內容之其他替代方案，此換位器安裝襯墊之面積可約係此電容器安裝襯墊之面積之二分之一或更小以相對於該電容器總成有效地減小該等安裝襯墊之大小。
在本文中之實施方式中陳述或一般技術者將從本文中之實施方式明白當前揭示之標的物之額外目標及優勢。而且，一般技術者應進一步暸解，在不脫離所揭示技術之精神及範疇之情況下可在各種實施 例及所揭示技術之使用中藉由對其等之當前參考而實踐對特定圖解說明、參考及論述之本文特徵及/或步驟之修改及變化。此等變化可包含(但不限於)對於該等經展示、參考或論述之構件、步驟、特徵或材料之等效構件、步驟、特徵或材料之替換及各種部分、特徵、步驟或類似物之功能、操作或位置反轉。
仍進一步，應理解，此技術之不同實施例以及不同當前較佳實施例可包含當前揭示之步驟、特徵或元件或其等之等效物之各種組合或組態(包含其等未在圖式中明確展示或未在實施方式中陳述之特徵、組態或步驟之組合)。
10‧‧‧測試配置
12‧‧‧電容器裝置/表面安裝裝置/所測試裝置
14‧‧‧基板/板
16‧‧‧銅支撐件/銅托架
18‧‧‧麥克風
20‧‧‧距離
22‧‧‧電極結構
24‧‧‧電極結構
26‧‧‧MLCC裝置
28‧‧‧基板
30‧‧‧電容器安裝襯墊
32‧‧‧焊料遮罩
34‧‧‧基板
36‧‧‧換位器安裝襯墊
38‧‧‧虛線區域
在說明書中陳述當前揭示之標的物之一完整且授權描述(包含指導一般技術者之標的物的最佳模式)，其可參考隨附圖式，其中：圖1圖解說明一例示性當前設計之測試配置之一示意圖，其用於測試先前技術裝置或根據當前揭示之技術建構及/或安裝的裝置；圖2A、圖2B、圖2C及圖2D係先前技術多層陶瓷電容器(MLCC)裝置之各種透視圖及橫截面視圖；圖3係由在諸如藉由當前圖2A至圖2D表示之現有MLCC裝置上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得之比較聲壓測試之一圖表；圖4A及圖4B係將MLCC裝置安裝於印刷電路板(PCB)上之態樣之示意表示；圖5A係當前揭示之標的物之例示性第一實施例之一橫截面視圖，其涉及順應終端技術以用於相對減小機電雜訊，且圖5B係由在諸如藉由當前圖5A表示之當前揭示之例示性實施例上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得之測試之一圖表；圖6A及圖6B分別係當前揭示之標的物之另一例示性實施例之透 視圖及一橫截面視圖，其等涉及模製封裝技術以用於相對減小機電雜訊，且圖6C係由在諸如藉由當前圖6A及圖6B表示之當前揭示之例示性實施例上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得之測試之一圖表；圖6D至圖6F展示安裝基板上之電容器及焊料襯墊之三個不同各自例示性實施例的概念性橫截面視圖；且圖6G以圖表展示作為以dB為單位之峰值聲壓位準之例示性實施例的聲波輸出；圖7A係根據當前圖2A至圖2D之先前技術裝置設計之一8端子MLCC裝置之一代表性實例；圖7B係當前揭示之標的物之另一例示性實施例之一透視圖，其涉及側端子技術以用於相對減小機電雜訊，且圖7C係由在諸如藉由當前圖7B表示之當前揭示之例示性實施例上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得之測試之一圖表；圖8A至圖8C分別係當前揭示之標的物之另一例示性實施例之透視圖及組件側立面視圖及板側立面視圖，其等涉及預安裝MLCC換位器技術以用於相對減小機電雜訊，且圖8D係由在諸如藉由當前圖8A至圖8C表示之當前揭示之例示性實施例上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得之測試之一圖表；且圖9係由在諸如藉由當前圖8A至圖8C表示之預安裝於一基板上之當前揭示之MLCC裝置上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得之比較聲壓測試之一圖表。
元件符號貫穿本說明書及隨附圖式之重複使用旨在表示當前揭示之標的物的相同或類似特徵、元件或步驟。
如在標的物章節之發明內容中論述，當前揭示之標的物大體上關於所安裝電容器裝置之特定雜訊態樣及相關技術及製造及/或安裝 方法。更特定言之，當前揭示之標的物係關於用於特定電容器組件及與可表面安裝之裝置相關之實施方案之組件總成的改良設計，且特定言之係關於提供低雜訊電容器及相關方法。
所揭示技術之態樣之選定組合對應於當前揭示之標的物之複數個不同實施例。應注意，在本文中呈現及論述之例示性實施例之各者不應暗示當前揭示之標的物的限制。圖解說明或描述為一項實施例之部分的特徵或步驟可與另一實施例之態樣組合使用，以產生又進一步實施例。另外，特定特徵可與未明確提及之執行相同或類似功能的類似裝置或特徵互換。
現將詳細參考例示性當前較佳實施例，且對此圖1圖解說明一例示性當前設計之測試配置(一般言之，10)之一示意圖，其用於測試先前技術裝置或根據當前揭示之技術建構及/或安裝之裝置。此一電容器裝置(一般言之，12)可經表面安裝或另外相對於諸如一印刷電路板之一基板(一般言之，14)定位。在所設計配置中，銅支撐件(一般言之，16)提供於板14之各自側上且可在測試期間通電，如藉由所指示引線表示，且如一般技術者將從當前圖1之圖解所理解。
一高精確度麥克風(一般言之，18)可經安裝以與基板14相距一給定距離(一般言之，20)。在一例示性配置中，可相對於基板14實踐一2mm之距離，基板14可包括一100x40x1.5mm之PCB。待測試之表面安裝裝置(一般言之，12)可包含各種殼大小，諸如0201至1206。
舉例而言，待測試之裝置可為回流至基板中央之襯墊之焊料。銅托架16之使用促進測試基板之可重複放置，其中麥克風定位於與安裝待測試之裝置相對之基板側上。可圍繞整個配置提供一泡沫外殼(未展示)以減小分散雜訊。使用此一配置，雜訊底限可約係跨約1kHz至10kHz之一關注頻率範圍之-6dB。
在一例示性配置中，一Brüel & Kjær ½"麥克風及前置放大器與一 Brüel & Kjær Photon+信號分析器結合使用。一HP 33120A函數產生器與一Krohn-Hite模型7500放大器結合使用，Krohn-Hite模型7500放大器用於使用一1kHz至5kHz之掃描正弦波；3.15 VAC；3.15 VDC；0.1s掃描速率通電測試項目。所測試之最高CV電容器具有一6.3V之額定值，因此測試波形經設定為在6.3V之25%與75%之間(約1.6V至4.7V)操作。
雖然可實踐各種設定配置，但一般技術者將瞭解，此麥克風幾何性質及放置提供用於電容器機電雜訊測試之一有效配置(如藉由發源於所測試裝置12及板14兩者之在圖1中圖解說明之同心半圓振動波表示)。
如在本文中另外論述，當前圖2A、圖2B、圖2C及圖2D係先前技術多層陶瓷電容器(MLCC)裝置之各種透視圖及橫截面視圖，諸如藉由共同擁有之美國專利第7,352,563號之圖2及圖3展示。舉例而言，此一MLCC可具有一厚膜Cu終端上方之一鍍Ni-Sn，結合具有相對極性之電極結構22及24之交叉或交織複數個組之一主體，如將由一般技術者所理解。
圖3係由在諸如藉由當前圖2A至圖2D表示之現有MLCC裝置上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得的比較聲壓測試之一圖表。其用圖表表示聲壓位準(SPL)(以dB為單位)對所施加頻率(以Hz為單位)。雜訊底限由一空測試室表示。如展示，每一此測試在1kHz至9kHz之間的所測試頻率範圍內在49.3dB處發生一代表性峰值。藉由SPL曲線下方之面積作出一對應優值指示且在此例項中總計為約2.0Pa．Hz。本質上相同測試配置與當前揭示之標的物之例示性實施例結合使用，如在本文中另外論述。
圖4A及圖4B係根據當前揭示之標的物將MLCC裝置安裝於印刷電路板(PCB)上之態樣之簡單示意表示，且其促成來自此等組合之機 電雜訊中之減小。如圖所示，相對於一支撐基板(整體標示為28)(諸如一PCB)接納(安裝及/或支撐)一代表性當前揭示之MLCC裝置(整體標示為26)。圖4A表示提供如裝置26與基板28之間的此組合中之一抑制態樣之技術方法。圖4B表示可另外導致支撐基板中之機械力及所得雜訊之所得力減小。如藉由此等實施例示意性地展示，在如裝置26與基板28之間的支撐/連接覆蓋區中存在一減小，從而導致兩者之間的減小振動力傳遞之特殊化配置。
圖5A係當前揭示之標的物之一例示性第一實施例之一橫截面視圖，其涉及順應終端技術以用於相對減小機電雜訊。圖5B係由在諸如藉由當前圖5A表示之當前揭示之例示性實施例上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得的測試之一圖表，且其比較此等結果與用於一先前技術厚Cu膜終端裝置(諸如在先前技術當前圖2D中表示)之結果。
相比於先前技術圖2D之厚膜銅終端，當前揭示之圖5A例示性實施例具有一相對較薄Cu層(或「閃光」)上方之一Ag聚合物終端。此更順應聚合物終端充當「墊」且抑制電容器裝置與PCB之間的振動耦合。雖然Ag聚合物經展示為一特定實例，但一般技術者應從本文中之完整揭示內容理解，可實踐大體上更導電聚合物或聚合物而非僅限於Ag聚合物。
如藉由當前圖5B展示，用於當前圖5A之當前揭示之實施例之測試結果由右側資料點表示，且與來自先前技術裝置(圖2D)之左側資料點比較。達成約6dB之一減小。由於dB軸係對數，故所表示之減小近似將所傳遞聲音(SPL或雜訊)減為一半之數量級。厚膜銅終端先前技術實施例(圖2D)具有約一120GPa之模數，而圖5A之當前揭示之標的物例示性實施例具有一小於5GPa之模數。用於測試目的之此等例示性實施例涉及0805 10微法拉MLCC裝置。因此，順應終端當前揭示實 施例經展示以具有優於先前技術實施例之一顯著雜訊減小。
圖6A及圖6B分別係當前揭示之標的物之另一例示性實施例之透視圖及橫截面視圖，其等涉及模製封裝技術以用於相對減小機電雜訊。圖6C係由在諸如藉由當前圖6A及圖6B表示之當前揭示之例示性實施例上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得的測試之一圖表。
目標模製封裝實施例涉及一引線框架之使用以從PCB解耦合電容器失真。如展示之線路徑之長度及各自頂部附接點及末端附接點提供此解耦合。而且，一聚合物塗層有助於抑制裝置雜訊。此外，一所謂A殼封裝作為LGA(平面網格陣列)型封裝安裝於0805焊料襯墊上。
圖6C使用針對一22微法拉裝置當前揭示之模製封裝技術以圖形表示一標準0805 MLCC裝置(具有如藉由當前先前技術圖2D呈現之類型)對一0805 A殼樣品之間的測試結果。如展示，當前揭示之技術在任何處提供峰值SPL中之從一12dB至28dB之減小，因此表示優於先前技術之顯著改良。
圖6D至圖6F展示安裝基板上之電容器及焊料襯墊之三個各自不同例示性實施例之概念性橫截面視圖。圖6D係對應安裝襯墊上之一多層陶瓷電容器裝置，即，安裝於針對一0402裝置設計之襯墊上之一0402 MLC、0603襯墊上之0603 MLC等等。圖6E展示插入實體上大於MLC自身之一模製裝置中之一給定MLC電容器，使得模製裝置安裝於針對該殼大小模製部分設計之焊料襯墊上。按照EIA工業標準，R殼及N殼大小之模製裝置安裝於0805焊料襯墊上，A殼模製部分安裝於1206焊料襯墊上，且B殼模製裝置安裝於1210襯墊上等等。特定言之，此工業標準安裝允許焊料圓角形成於模製裝置之端部上，如在圖6E中概念性展示。然而，若模製裝置安裝於針對小一個殼大小之晶片設計之焊料襯墊上(如在圖6F中概念性展示)，則模製裝置之端部上之 焊料圓角實質上被消除。換言之，R殼及N殼大小之模製裝置將安裝於0603襯墊上，A殼裝置安裝於0805襯墊上且B殼裝置安裝於1206襯墊上等等。
如在圖6G中以圖形展示，可比較作為一典型0603 MLC之峰值聲壓位準(以dB為單位)之聲波輸出與安裝於0603安裝襯墊上之在2.2μF至22μF之範圍中之電容；模製於工業標準1206安裝襯墊上之含有相同值範圍之MLC插入件之一A殼模製裝置；及安裝於消除焊料端圓角之較小0805襯墊上之該等A殼裝置。A殼模製裝置之聲波輸出相對於裸MLC插入件而減小，且此外，安裝於消除焊料端圓角之焊料襯墊上之模製裝置之聲波輸出相對於使用焊料圓角安裝之模製裝置而減小。
如在圖6G中以圖形展示，可比較作為一典型0402 MLC之峰值聲壓位準(以dB為單位)之聲波輸出與安裝於0402安裝襯墊上之在0.1μF至10μF之範圍中之電容；模製於工業標準0805安裝襯墊上之含有相同值範圍之MLC插入件之一R殼模製裝置；及安裝於消除焊料端圓角之較小0603襯墊上之該等R殼裝置。R殼模製裝置之聲波輸出相對於裸MLC插入件而減小，且此外，安裝於消除焊料端圓角之焊料襯墊上之模製裝置之聲波輸出相對於使用焊料圓角安裝之模製裝置而減小。 表1列出工業標準模製裝置及MLC及最小化焊料端圓角以減小聲波輸出之非標準平面網格陣列(LGA)安裝襯墊幾何性質之若干實例。
圖7A係根據當前圖2A至圖2D之先前技術裝置設計之一8端子MLCC裝置之一代表性實例。圖7B係當前揭示之標的物之另一例示性實施例之一透視圖，其涉及側端子技術以用於相對減小機電雜訊。圖7C係由在諸如藉由當前圖7B表示之當前揭示之例示性實施例上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得的測試之一圖表，且其比較來自此測試之結果與來自諸如藉由當前圖7A展示之一先前技術實施例上之測試之結果。側端子例示性實施例利用減小功能性及諸如大體上藉由當前圖4B表示之標的物(具有一相對減小之耦合覆蓋區)。又，藉由當前圖7C之比較測試結果展示約6dB之減小。
圖8A至圖8C分別係當前揭示之標的物之另一例示性實施例之透視圖及組件側立面及板側立面視圖，其等涉及預安裝MLCC換位器技術以用於相對減小機電雜訊。圖8D係由在諸如藉由當前圖8A至圖8C表示之當前揭示之例示性實施例上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得的測試之一圖表，且其與諸如當前圖2D之設計之一先前技術MLCC實施例比較。又，針對一些比較資料點使用一0805大小之裝置，而(如展示)在一些例項中利用0603大小之實施例。使用術語「換位器」，此係因為按照字面意義，針對一給定殼大小之MLCC將安裝襯墊之位置換位至用於較小殼大小之裝置之襯墊。此導致有效接合面積之一減小、安裝襯墊之間之跨距之減小、LGA型焊料圓角之減少及MLCC裝置間隙之一增大。
舉例而言，圖8B從組件側圖解說明大體上用於與用於安裝於代表性基板34上之焊料遮罩32一起使用之電容器安裝襯墊(整體標示為30)之一0603覆蓋區。然而，圖8C從板(或基板)側圖解說明以展示換位器安裝襯墊(整體標示為36)導致一0201覆蓋區(整體標示為虛線區域38)。因此，藉由此等實施例換位電子工業聯盟(EIA)安裝大小。注意，在本文中論述之EIA殼大小代碼係參考吋。以下表2反映可使用 此當前揭示標的物之實踐達成之有效接合面積中之各種減小。此外，圖8D表示藉由此當前揭示裝置達成之顯著峰值SPL資料減少(近似12dB至20dB)相對於先前技術MLCC裝置之圖形圖解。此圖8D圖表亦表示優值(FOM)資料中之60%至90%之減少。
當前圖9係由在諸如藉由當前圖8A至圖8C表示之預安裝於一基板上之當前揭示之MLCC裝置上執行之如藉由當前圖1表示之一測試配置之使用所得的比較聲壓位準測試之一圖表。如展示，跨1KHz至9KHz之範圍展示之峰值SPL約係23.8dB，其遠小於在當前圖3之圖表中展示之49.3dB之峰值SPL。同樣地，優值從結合圖3測試獲得之約2.0Pa．Hz資料點向下減小至約0.4Pa．Hz之一面積判定。在以下表3中陳述相對於此圖3圖表之針對當前揭示之標的物之四個不同例示性實施例之比較測試總結。
以下表4總結機電雜訊(峰值SPL)減小之當前揭示實施例相對於大小調整及成本因素之相對效能。此等比較態樣可傾向於指示針對一特 定應用或一組使用者需求/準則選擇一個特定當前揭示之實施例而非另一特定當前揭示之實施例。
雖然已關於當前揭示之標的物之特定實施例詳細描述標的物，但將暸解，熟習此項技術者在獲得前述內容之一理解之後可針對對於此等實施例之更改或添加、變化及/或等效物容易地調適當前揭示之技術。因此，本發明之範疇係藉由實例而非藉由限制，且本發明並不排除包含對於當前揭示之標的物之此等修改、變化及/或添加，如一般技術者將容易地明白。

Claims (12)

  1. 一種可表面安裝之相對低雜訊多層陶瓷電容器(MLCC)總成，其包括：一主體，其具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對(pairs of opposing capacitor plates)；及各自第一及第二極性終端，其等係在該主體之相對端上且分別經電連接至該等第一及第二極性導電層，其中該等終端包含一順應(compliant)層以相對抑制該電容器總成與其上安裝該電容器總成之一表面之間的振動，以用於相對減小機電雜訊。
  2. 如請求項1之多層陶瓷電容器(MLCC)總成，其中該順應層之一彈性模數(modulus of elasticity)小於5Gpa。
  3. 如請求項1之多層陶瓷電容器(MLCC)總成，其中該多層陶瓷電容器(MLCC)總成具有小於0.52Pa-Hz之一優值(figure of merit)。
  4. 一種用於相對減小與一可表面安裝之多層陶瓷電容器(MLCC)總成相關之機電雜訊之方法，其包括：提供一主體，該主體具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；且形成各自第一及第二極性終端，其等係在該主體之相對端上且分別經電連接至該第一及第二極性導電層，其中該等終端包含一順應層以相對抑制此電容器總成與其上安裝此電容器總成之一表面之間的振動，以用於相對減小機電雜訊。
  5. 如請求項4之方法，其中該順應層之一彈性模數小於5Gpa。
  6. 如請求項4之方法，其中該多層陶瓷電容器(MLCC)總成具有小於0.52Pa-Hz之一優值。
  7. 一種可表面安裝之相對低雜訊多層陶瓷電容器(MLCC)總成，其包括：一主體，其具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；各自第一及第二極性終端，其等係在該主體之相對端上且分別經電連接至該第一及第二極性導電層；及包含一引線框架之一模製殼，其中接納該主體以使該等終端支撐於一表面上，以相對抑制該電容器總成與其上安裝該電容器總成之一表面之間的振動，以用於相對減小機電雜訊。
  8. 一種用於相對減小與一可表面安裝之多層陶瓷電容器(MLCC)總成相關之機電雜訊之方法，其包括：提供一主體，該主體具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；形成各自第一及第二極性終端，其等係在該主體之相對端上且分別經電連接至該第一及第二極性導電層；且將該主體放置於包含一引線框架之一模製殼中以使該等終端支撐於一表面上，以相對抑制該電容器總成與其上安裝該電容器總成之一表面之間的振動，以用於相對減小機電雜訊。
  9. 一種可表面安裝之相對低雜訊多層陶瓷電容器(MLCC)總成，其包括：一主體，其具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；各自第一及第二極性終端，其等係在該主體上且分別經電連接至該等第一及第二極性導電層；及一換位器(transposer)安裝襯墊，其經附接至該電容器總成以使該換位器安裝襯墊支撐於一表面上，以相對減小該電容器總成與支撐該電容器總成之一表面之間之一支撐及連接覆蓋區(footprint)而相對減小其間的振動力傳遞，以用於減小機電雜訊。
  10. 如請求項9之多層陶瓷電容器(MLCC)總成，其中該換位器安裝襯墊相對減小該支撐及連接覆蓋區至之二分之一或更小。
  11. 一種用於相對減小與一可表面安裝之多層陶瓷電容器(MLCC)總成相關之機電雜訊之方法，其包括：提供一主體，該主體具有各自第一及第二極性之複數個導電層，該複數個導電層與複數個陶瓷層交錯以形成呈一堆疊配置之各自的相對電容器極板對；形成各自第一及第二極性終端，其等係在該主體上且分別經電連接至該等第一及第二極性導電層；且將一換位器安裝襯墊附接至該電容器總成且在一表面上支撐該換位器安裝襯墊，以相對減小該電容器總成與支撐該電容器總成之一表面之間之一支撐及連接覆蓋區而相對減小其間的振動力傳遞，以用於減小機電雜訊。
  12. 如請求項11之方法，其中該換位器安裝襯墊相對減小該支撐及連接覆蓋區至之二分之一或更小。
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