[发明专利]高电容单层电容器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2011年6月24日提交的、题为“HIGH CAPACITANCE SINGLE LAYER CAPACITOR”的美国专利申请第13/168,879号的部分继续申请案，其全部内容明确地合并于此。

技术领域

本发明涉及单层电容器，更具体地，涉及高电容单层陶瓷电容器和制造该电容器的方法。

背景技术

单层陶瓷电容器具有有益的形状系数，以组装到存在于印刷电路板上的电路或者在空间有限的芯片载体或其它封装件内的集成电路中。陶瓷电容器的尺寸可以与容纳集成电路的芯片载体或者印刷电路板内的限制匹配。典型地，用导电性环氧树脂将陶瓷电容器的底面焊接到或者连接到印刷电路板的表面，并且陶瓷电容器的顶面有用作另一电路连接端点的一个或多个导电焊盘。典型地，通过金属化烧结的陶瓷材料的薄片的两面来制造单层陶瓷电容器。然后，通过锯切或者砂轮切割技术将金属化的陶瓷屏蔽（shield）切割成一定尺寸。尽管这些电容器的形状系数是理想的，但是可达到的电容量限制了它们在某些应用中的有用性，尤其在设计考虑要求特别小或特别薄的电容器时。在这种情形下，电容器不具有足以在组装到电路期间经受在例行处理中不期望的破裂或碎裂的结构强度。结果，必须在为了更大的强度而使用较厚的陶瓷层与为了更大的电容而使用较薄的陶瓷层之间做出设计折衷。

先前对在单层电容器中达到更高电容、同时保持结构强度的尝试包括使用平坦的、水平的电容器，其中，在其具有间隙的下侧进行金属化。该设计所带来的问题是其在大于几吉赫的频率处产生了不需要的共振。另一方法使用常备的介电芯片，其具有相对的金属化表面并且具有附接至各个表面的金属引线。该设计所带来的问题是引线是易碎的，并且在制造、运送、处理以及按轨迹焊接到适当位置期间需要特别小心。另外，常备的引线电容器产生了显著的信号共振，尤其对于大于几吉赫的频率而言。对制造电容更高的单层电容器的进一步尝试包括将多层材料层压在一起。这些多层包括陶瓷介电材料和陶瓷/金属复合材料片。该设计所带来的问题是制造工艺包括将片层压在一起，并且陶瓷/金属复合材料非常昂贵。另一陶瓷电容器设计将至少一个内部金属化平面或板和实现多个冗余电连接的许多通孔（via）包括在电容器内。非常难于制造这样的设计以提供通过许多通孔所连接的内部金属化平面或板。

因此，存在对廉价且易于制造的高电容单层陶瓷电容器的需要。

发明内容

本发明提供了容易且廉价地制造的、具有高电容和高结构强度的单片式单层电容器。本发明的电容器提供了在相对的顶面和底面上进行电连接。该电容器提供了比现有设计更高的电容值、同时仍保持形状系数和高结构强度。陶瓷电容器包括应用于陶瓷体的一个至五个表面的连续金属化物，该金属化物与一个或多个内部电极接触。一个或多个另外的金属化焊盘应用于电容器的顶面。至外部电路的电连接是通过附接至电容器的顶面和底面而实现的。可以通过使用坯体的（green）陶瓷棒来制造电容器，其中该电容器是用一个或多个内部电极来构建的。切割该棒并且烧制独立的芯片。在所有侧面上金属化电容器，并且通过使用激光、机械研磨或者其它工艺去除金属化物的一部分以隔离顶部导电焊盘，形成顶部焊盘。可替选地，在隔离顶部导电焊盘之前可以将钝化材料应用于电容器的表面上。

一个或多个内部电极可以延伸穿过电容器的部分或整个宽度，并且与位于陶瓷体的一个侧面和顶面或底面上的导电金属化层接触。在制造工艺期间，可以沿着边缘表面将堡形孔（castellation hole）或开口切割或者钻通陶瓷体的宽度，该堡形孔或开口在制造处理期间可以被完全填充或者仅使内表面被涂覆。

对于其它具体应用，内部电极和底部导电焊盘可以通过通孔电连接。通孔可以延伸穿过陶瓷体的整个高度，并且在介电片堆叠后被钻孔。单独地或者作为形成顶部导电焊盘和底部导电焊盘的一部分，可以用导电材料填充通孔。

在另一替选实施例中，电容器可以包括具有延伸穿过器件的整个宽度的至少两个内部电极的陶瓷介电体，该至少两个内部电极被具有已知厚度的介电材料层分离。每个内部电极均与位于陶瓷体的一个侧面和顶面或底面的至少一部分上的导电金属化层接触。形成顶部导电焊盘和底部导电焊盘的相对的两个金属化层被电绝缘材料分离，该电绝缘材料围绕器件的周界延伸从而沿侧面贯穿器件。

附图说明

图1是本发明的单层电容器的透视图；

图2是图1的电容器的截面图；

图3是本发明的替选单层电容器的截面图；