DE112020000817T5

DE112020000817T5 - Mehrschichtiger Keramikkondensator mit leitfähigen Durchkontakten

Info

Publication number: DE112020000817T5
Application number: DE112020000817.7T
Authority: DE
Inventors: Marianne Berolini; Jeffrey Horn; Jeffrey Cain
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp N D Ges Us
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2021-10-28
Also published as: CN113424280A; JP2022520615A; KR20210116697A; US20220328248A1; WO2020167955A1; US11373809B2; TW202036618A; CN113424280B; JP2024057048A; US20200258688A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Keramikkondensator. Der Kondensator umfasst eine obere Fläche, eine untere Fläche und wenigstens eine Seitenfläche, die die obere Fläche und die untere Fläche miteinander verbindet. Der Kondensator umfasst einen Hauptkorpus, der eine Vielzahl von abwechselnden dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten enthält, die eine erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten und eine zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten umfassen. Ein erster durch das Loch verlaufender leitfähiger Durchkontakt verbindet elektrisch die erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten mit einem ersten äußeren Anschluss auf der oberen Fläche und einem ersten äußeren Anschluss auf der unteren Fläche des Kondensators. Ein zweiter durch das Loch verlaufender leitfähiger Durchkontakt verbindet elektrisch die zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten mit einem zweiten äußeren Anschluss auf der oberen Fläche und einem zweiten äußeren Anschluss auf der unteren Fläche des Kondensators. Die wenigstens eine Seitenfläche umfasst keinen äußeren Anschluss.

Description

Querverweis zu verwandter Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 13. Februar 2019 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/804,944 , auf die in ihrer Gesamtheit hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Hintergrund des Gegenstands
Mehrschichtige Kondensatoren sind im Allgemeinen so aufgebaut, dass sie eine Vielzahl von dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten aufweisen, die in einem Stapel angeordnet sind. Während der Herstellung werden die gestapelten dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten gepresst und gesintert, um einen im Wesentlichen einheitlichen Kondensatorkorpus zu erreichen. In einem Versuch, die Leistungsfähigkeit dieser Kondensatoren zu verbessern, wurden verschiedene Konfigurationen und Designs für die dielektrischen Schichten und die internen Elektrodenschichten eingesetzt.
Da in der Elektronikindustrie jedoch schnelle Veränderungen auftreten, die neue Leistungskriterien erfordern, werden diese Konfigurationen häufig manipuliert. Insbesondere haben verschiedene Erwägungen zur Anwendungsgestaltung ein Bedürfnis geschaffen, die Kondensatorparameter und seine Leistungsfähigkeit in Hochgeschwindigkeitsumgebungen neu zu definieren, insbesondere im Lichte von schnelleren und dichteren integrierten Schaltkreisen. Zum Beispiel dienten größere Stromstärken, dichtere Leiterplatten und eskalierende Kosten allesamt dazu, den Blickpunkt auf die Notwendigkeit besserer und effizienterer Kondensatoren zu lenken. Außerdem wurde die Gestaltung verschiedener Elektronikkomponenten durch einen allgemeinen Trend in der Industrie zur Miniaturisierung sowie zu einer erhöhten Funktionalität angetrieben.
In dieser Hinsicht besteht ein Bedürfnis nach der Bereitstellung eines Kondensators mit verbesserten Betriebsmerkmalen. Außerdem würden einige Anwendungen auch davon profitieren, einen Kondensator bereitzustellen, der auf einer Leiterplatte einen geringeren Platzbedarf aufweisen kann.
Kurzbeschreibuna des Gegenstands
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein mehrschichtiger Kondensator offenbart. Der Kondensator umfasst eine obere Fläche, eine untere Fläche und wenigstens eine Seitenfläche, die die obere Fläche und die untere Fläche miteinander verbindet. Der Kondensator umfasst einen Hauptkorpus, der eine Vielzahl von abwechselnden dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten enthält, die eine erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten und eine zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten umfassen. Ein erster durch das Loch verlaufender leitfähiger Durchkontakt verbindet elektrisch die erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten mit einem ersten äußeren Anschluss auf der oberen Fläche und einem ersten äußeren Anschluss auf der unteren Fläche des Kondensators. Ein zweiter durch das Loch verlaufender leitfähiger Durchkontakt verbindet elektrisch die zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten mit einem zweiten äußeren Anschluss auf der oberen Fläche und einem zweiten äußeren Anschluss auf der unteren Fläche des Kondensators. Die wenigstens eine Seitenfläche umfasst keinen äußeren Anschluss.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte offenbart, die einen mehrschichtigen Kondensator umfasst. Der Kondensator umfasst eine obere Fläche, eine untere Fläche und wenigstens eine Seitenfläche, die die obere Fläche und die untere Fläche miteinander verbindet. Der Kondensator umfasst einen Hauptkorpus, der eine Vielzahl von abwechselnden dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten enthält, die eine erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten und eine zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten umfassen. Ein erster durch das Loch verlaufender leitfähiger Durchkontakt verbindet elektrisch die erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten mit einem ersten äußeren Anschluss auf der oberen Fläche und einem ersten äußeren Anschluss auf der unteren Fläche des Kondensators. Ein zweiter durch das Loch verlaufender leitfähiger Durchkontakt verbindet elektrisch die zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten mit einem zweiten äußeren Anschluss auf der oberen Fläche und einem zweiten äußeren Anschluss auf der unteren Fläche des Kondensators. Die wenigstens eine Seitenfläche umfasst keinen äußeren Anschluss.
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 zeigen:

1A eine äußere perspektivische Ansicht im Wesentlichen von oben und der Seite einer Ausführungsform einer 4-mal-4-Kondensatorbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
1B eine seitliche perspektivische Ansicht einer Konfiguration der internen Elektrodenschichten des Kondensators von 1A;
1C eine seitliche perspektivische Ansicht einer anderen Konfiguration der internen Elektrodenschichten des Kondensators von 1A;
1D eine Draufsicht auf eine Elektrodenschicht der Konfiguration von 1B;
1E eine Draufsicht auf eine Elektrodenschicht der Konfiguration von 1B;
2 eine seitliche Ansicht einer Leiterplatte und einer Baugruppe integrierter Schaltkreise, die einen mehrschichtigen Kondensator der vorliegenden Erfindung enthalten; und
3 eine seitliche Ansicht einer Leiterplatte und einer Baugruppe integrierter Schaltkreise, die einen mehrschichtigen Kondensator des Standes der Technik Erfindung enthalten.

Ausführliche Beschreibung des Gegenstands
Der Fachmann sollte sich darüber im Klaren sein, dass die vorliegende Diskussion nur eine Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen ist und die breiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht einschränken soll, wobei diese breiteren Aspekte in der beispielhaften Konstruktion verkörpert sind.
Allgemein gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen mehrschichtigen Keramikkondensator, wie einen oberflächenmontierten mehrschichtigen Keramikkondensator zum Montieren auf einer Leiterplatte. Der mehrschichtige Kondensator umfasst eine Vielzahl von dielektrischen Schichten und eine Vielzahl von internen Elektrodenschichten, wobei die internen Elektrodenschichten mit Hilfe von leitfähigen Durchkontakten mit den jeweiligen äußeren Anschlüssen verbunden sind. Die Erfinder haben herausgefunden, dass die besondere Anordnung der Elemente innerhalb eines einzelnen Korpus oder Pakets mehrere Vorteile bringen kann. Wie weiter unten diskutiert wird, kann der Kondensator der vorliegenden Erfindung zum Beispiel als oberflächenmontierter Kondensator auf einer Leiterplatte montiert sein und kann für einen geringeren Platzbedarf auf der Leiterplatte sorgen. Dies kann wiederum auch eine Reduktion der Größe einer Leiterplatte ermöglichen.
Wenn wir uns 2 zuwenden, so kann der Kondensator 408 auf einer Leiterplatte 406, die ein Substrat (z.B. Isolationsschicht) mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche enthält, montiert (z.B. oberflächenmontiert) sein. Die Leiterplatte 406 weist eine Vielzahl von elektrischen Stromwegen (nicht gezeigt), die darin definiert sind, auf. Die äußeren Anschlüsse des Kondensators 408 befinden sich jeweils in elektrischer Verbindung mit den vorbestimmten Stromwegen der Leiterplatte 406. Außerdem können die äußeren Anschlüsse des Kondensators 408 mit Hilfe jedes Verfahrens, das in der Technik allgemein bekannt ist, wie allgemeine Löttechniken, physisch an die Leiterplatte 406 angeschlossen sein.
Wie in 2 gezeigt ist, kann sich auch eine Baugruppe integrierter Schaltkreise 402 auf der Leiterplatte 406 befinden. Die Baugruppe integrierter Schaltkreise 402 kann unter Verwendung eines Ball Grid Array 404 an die Leiterplatte 406 angeschlossen sein. Die Leiterplatte kann weiterhin einen Prozessor 400 umfassen. Der Prozessor 400 kann ebenfalls unter Verwendung eines Ball Grid Array 412 an die Baugruppe integrierter Schaltkreise 402 angeschlossen sein.
Im Allgemeinen kann der Ball Grid Array 404 so konfiguriert sein, dass er ein gewisses Rastermaß aufweist. Wie in der Technik allgemein bekannt ist, bezieht sich „Rastermaß“ auf einen nominellen Abstand zwischen den Mittelpunkten (auch als „Abstand Mitte-zu-Mitte“ bezeichnet). Das Rastermaß des Ball Grid Array 404 und die äußeren Anschlüsse des Kondensators 408 können durch die besondere Leiterplattenkonfiguration vorgegeben sein. Das Rastermaß zwischen äußeren Anschlüssen in einer Richtung (d.h. x- oder y-Richtung) kann dasselbe sein wie das Rastermaß zwischen benachbarten äußeren Anschlüssen in der anderen Richtung (d.h. y- bzw. x-Richtung). Das heißt, das Rastermaß zwischen irgend zwei benachbarten äußeren Anschlüssen kann im Wesentlichen dasselbe sein wie das Rastermaß zwischen irgend zwei anderen benachbarten äußeren Anschlüssen.
Das Rastermaß kann etwa 0,1 mm oder mehr, wie etwa 0,2 mm oder mehr, wie etwa 0,3 mm oder mehr, wie etwa 0,4 mm oder mehr, wie etwa 0,5 mm oder mehr, wie etwa 0,6 mm oder mehr, wie etwa 0,7 mm oder mehr, wie etwa 0,8 mm oder mehr, wie etwa 0,9 mm oder mehr, wie etwa 1,0 m oder mehr, betragen. Das Rastermaß kann etwa 2,0 mm oder weniger, wie etwa 1,5 mm oder weniger, wie etwa 1,4 mm oder weniger, wie etwa 1,3 mm oder weniger, wie etwa 1,2 mm oder weniger, wie etwa 1,1 mm oder weniger, wie etwa 1,0 mm oder weniger, betragen. Zum Beispiel kann das Rastermaß etwa 0,2 mm, etwa 0,4 mm, etwa 0,6 mm, etwa 0,8 mm, etwa 1,0 mm, etwa 1,2 mm usw. betragen. Insbesondere kann das Rastermaß 0,6 mm, 0,8 mm oder 1,0 mm betragen. In einer Ausführungsform kann das Rastermaß etwa 0,6 mm, wie 0,6 mm +/- 10%, wie +/- 5%, wie +/- 2%, wie +/- 1%, betragen. In einer anderen Ausführungsform kann das Rastermaß etwa 0,8 mm, wie 0,8 mm +/-10%, wie +/- 5%, wie +/- 2%, wie +/- 1%, betragen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Rastermaß etwa 1 mm, wie 1 mm +/- 10%, wie +/-5%, wie +/- 2%, wie +/- 1%, betragen.
In ähnlicher Weise kann das Rastermaß der äußeren Anschlüsse des Kondensators 408 auch dasselbe sein wie das des Ball Grid Array 404. Zum Beispiel können die äußeren Anschlüsse so positioniert sein, dass sie Kontakte erzeugen, wie sie typischerweise bei einem Ball Grid Array, insbesondere einem umgebenden Ball Grid Array, eingesetzt werden. In dieser Hinsicht kann das Rastermaß der äußeren Anschlüsse dasselbe sein wie das Rastermaß eines umgebenden Ball Grid Array. Das heißt, das Rastermaß kann innerhalb von +/-10%, wie innerhalb von +/- 5%, wie innerhalb von +/- 2%, wie innerhalb von +/- 1%, wie innerhalb von +/- 0,5%, wie innerhalb von +/- 0,1%, des Rastermaßes eines umgebenden Ball Grid Array liegen.
Außerdem können die äußeren Anschlüsse wie in einem Ball Grid Array in Reihen und/oder Spalten angeordnet sein. Das heißt, die äußeren Anschlüsse können so angeordnet sein, dass sie in wenigstens einer Reihe und wenigstens zwei Spalten vorliegen. Zum Beispiel können die äußeren Anschlüsse in wenigstens zwei Reihen, wie wenigstens drei Reihen, wie wenigstens vier Reihen, vorliegen. Außerdem können die äußeren Anschlüsse in wenigstens zwei Spalten, wie wenigstens drei Spalten, wie wenigstens vier Spalten, vorliegen. Die Anzahl der Reihen und Spalten kann durch die Anzahl verschiedener Gruppen von abwechselnden dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten vorgegeben sein.
Weiterhin kann das Ball Grid Array 412 ein Rastermaß aufweisen, wie es oben in Bezug auf Ball Grid Array 404 genannt wurde. In einer Ausführungsform kann das Rastermaß des Ball Grid Array 412 kleiner sein als das Rastermaß des Ball Grid Array 404 und die äußeren Anschlüsse des Kondensators 408. Einige übliche Rastermaße für das Ball Grid Array 412 sind 0,1 mm und 0,2 mm.
Außerdem kann die Baugruppe integrierter Schaltkreise 402 auch unter Verwendung des Kondensators 408, wie er hier definiert ist, an die Leiterplatte 406 angeschlossen sein. In dieser Hinsicht können die internen Elektrodenschichten des Kondensators 408 so positioniert sein, dass sie parallel zu einer horizontalen Ebene der Leiterplatte 406 und der Baugruppe integrierter Schaltkreise 402 verlaufen. Zum Beispiel können die Kondensatoren 408 zwischen der Baugruppe integrierter Schaltkreise 402 und der Leiterplatte 406 positioniert sein, so dass der Kondensator 408 zwischen den zwei Komponenten eingeschlossen ist. In dieser Hinsicht sind die Kondensatoren 408 direkt an die Baugruppe integrierter Schaltkreise 402 und die Leiterplatte 406 angeschlossen. Zum Beispiel kann der Kondensator 408 mit Hilfe jedes Verfahrens, das in der Technik allgemein bekannt ist, wie allgemeine Löttechniken, physisch an die Leiterplatte 406 und/oder die Schaltkreisbaugruppe 402 angeschlossen sein.
Indem man den Kondensator in der oben genannten Anordnung einsetzt, kann der Kondensator 408 die Entfernung eines Teils des ursprünglichen Ball Grid Array 404 ermöglichen. Der Kondensator 408 kann jedoch noch von einem Ball Grid Array 404 umgeben sein, wie es in 2 gezeigt ist.
Daneben kann in einer Ausführungsform, obwohl es hier nicht gezeigt ist, die Baugruppe integrierter Schaltkreise selbst den mehrschichtigen Kondensator umfassen. In dieser Hinsicht kann der Kondensator direkt in der Baugruppe eingebettet sein. Eine solche Einarbeitung des Kondensators kann eine Reduktion der Größe ermöglichen, was bei verschiedenen Elektronikanwendungen günstig sein kann.
Indessen ist eine Leiterplatte 506 des Standes der Technik in 3 gezeigt. Die Leiterplatte 506 umfasst einen Prozessor 500, eine Baugruppe integrierter Schaltkreise 502 und die Ball Grid Arrays 504 und 512. Anstatt jedoch eine einzige, einheitliche Kondensatorbaugruppe, wie Kondensator 408 in 2, einzusetzen, werden in der Leiterplatte 506 von 3 einzelne mehrschichtige Keramikkondensatoren 508 eingesetzt. Aus den hier genannten Gründen kann die vorliegende Konfiguration, bei der ein einziger, einheitlicher Kondensator eingesetzt wird, jedoch im Vergleich zu einer Leiterplatte, bei der einzelne mehrschichtige Keramikkondensatoren eingesetzt werden, verschiedene Vorteile und Nutzen ermöglichen.
Ein deutlicher Vorteil der Kondensatoren und der Konfiguration der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Einsatz einer Vielzahl von einzelnen mehrschichtigen Keramikkondensatoren betrifft eine direkte Strom-Erde-Verbindung. Wie in 2 gezeigt ist, kann der Kondensator 408 der vorliegenden Erfindung direkt an eine Baugruppe integrierter Schaltkreise 402 und eine Leiterplatte 406, wie eine gedruckte Leiterplatte, angeschlossen sein. Dieser direkte Anschluss ermöglicht einen Stromfluss durch den Kondensator, wodurch für eine direkte Strom-Erde-Verbindung gesorgt ist. Indessen sind im Stand der Technik, wie in 3 gezeigt ist, bestimmte mehrschichtige Kondensatoren 508 aus verschiedenen Gründen einschließlich geringfügiger Unterschiede in der Höhe nicht in der Lage, eine direkte Verbindung zur Leiterplatte 506 und zur Baugruppe integrierter Schaltkreise 502 herzustellen. Wegen solcher Probleme mit der Gleichmäßigkeit kann der Einsatz mehrerer einzelner mehrschichtiger Kondensatoren zur Herstellung der Verbindung schwierig sein.
Weiterhin können die Kondensatoren und die Konfiguration der vorliegenden Erfindung die Fähigkeit ermöglichen, die Einfügungsdämpfung zu minimieren. Eine solche minimale Einfügungsdämpfung kann der Fähigkeit, eine Impedanzdifferenz zu minimieren, zugeschrieben werden. In dieser Hinsicht kann die Einfügungsdämpfung 0,5 dB oder weniger, wie 0,25 dB oder weniger, wie 0,15 dB oder weniger, wie 0,1 dB oder weniger, wie 0,05 dB oder weniger, betragen. Diese Einfügungsdämpfung kann mit Hilfe jedes Verfahrens berechnet werden, das in der Technik allgemein bekannt ist.
Außerdem müssen die Kapazitätswerte nicht unbedingt einer Einschränkung unterliegen. Zum Beispiel kann die Kapazität der Kondensatoren im Mikrofarad-, Picofarad- oder Nanofarad-Bereich liegen. Insbesondere kann die Kapazität 1000 µF oder weniger, wie 750 µF oder weniger, wie 500 µF oder weniger, wie 250 µF oder weniger, wie 100 µF oder weniger, wie 50 µF oder weniger, wie 25 µF oder weniger, wie 10 µF oder weniger, wie 5 µF oder weniger, wie 2,5 µF oder weniger, wie 1 µF oder weniger, wie 750 nF oder weniger, wie 500 nF oder weniger, wie 250 nF oder weniger, wie 100 nF oder weniger, betragen. Die Kapazität kann 1 pF oder mehr, wie 10 pF oder mehr, wie 25 pF oder mehr, wie 50 pF oder mehr, wie 100 pF oder mehr, wie 250 pF oder mehr, wie 500 pF oder mehr, wie 750 pF oder mehr, wie 1 nF oder mehr, wie 10 nF oder mehr, wie 100 nF oder mehr, wie 500 nF oder mehr, wie 1 µF oder mehr, wie 5 µF oder mehr, wie 10 µF oder mehr, betragen. Die Kapazität kann mit allgemeinen Methoden, die in der Technik bekannt sind, gemessen werden.
Weiterhin muss der Widerstand des Kondensators nicht unbedingt einer Einschränkung unterliegen. Zum Beispiel kann der Widerstand der Kondensatoren 100 mOhm oder weniger, wie 75 mOhm oder weniger, wie 50 mOhm oder weniger, wie 40 mOhm oder weniger, wie 30 mOhm oder weniger, wie 25 mOhm oder weniger, wie 20 mOhm oder weniger, wie 15 mOhm oder weniger, wie 10 mOhm oder weniger, wie 5 mOhm oder weniger, betragen. Der Widerstand kann 0,01 mOhm oder mehr, wie 0,1 mOhm oder mehr, wie 0,25 mOhm oder mehr, wie 0,5 mOhm oder mehr, wie 1 mOhm oder mehr, wie 1,5 mOhm oder mehr, wie 2 mOhm oder mehr, wie 5 mOhm oder mehr, wie 10 mOhm oder mehr, betragen. Der Widerstand kann mit allgemeinen Methoden, die in der Technik bekannt sind, gemessen werden.
Außerdem muss die Induktivität des Kondensators nicht unbedingt einer Einschränkung unterliegen. Zum Beispiel kann die Induktivität der Kondensatoren kleiner als 1 Nanohenry sein. Insbesondere kann die Induktivität 900 Picohenry oder weniger, wie 750 Picohenry oder weniger, wie 500 Picohenry oder weniger, wie 400 Picohenry oder weniger, wie 250 Picohenry oder weniger, wie 100 Picohenry oder weniger, wie 50 Picohenry oder weniger, wie 25 Picohenry oder weniger, wie 15 Picohenry oder weniger, wie 10 Picohenry oder weniger, betragen. Die Induktivität kann 1 Femtohenry oder mehr, wie 25 Femtohenry oder mehr, wie 50 Femtohenry oder mehr, wie 100 Femtohenry oder mehr, wie 250 Femtohenry oder mehr, wie 500 Femtohenry oder mehr, wie 750 Femtohenry oder mehr, betragen.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass die oben genannten Vorteile dadurch erhalten werden können, dass man die Konfiguration des Kondensators steuert. Im Allgemeinen umfasst die vorliegende Erfindung einen mehrschichtigen Kondensator, der eine obere Fläche und eine untere Fläche, die der oberen Fläche entgegengesetzt ist, umfasst. Der Kondensator umfasst auch wenigstens eine Seitenfläche, die sich zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche erstreckt. Der Kondensator kann wenigstens drei Seitenflächen, wie wenigstens vier Seitenflächen, umfassen. Im Allgemeinen verbinden die Seitenflächen die obere Fläche und die untere Fläche des Kondensators. In einer Ausführungsform umfasst der Kondensator insgesamt wenigstens sechs Flächen (z.B. eine obere Fläche, eine untere Fläche, vier Seitenflächen). Zum Beispiel kann der Kondensator die Form eines Parallelepipeds, wie die Form eines Quaders, aufweisen.
Außerdem kann der Kondensator eine gewünschte Höhe (oder Dicke) aufweisen. Zum Beispiel kann die Höhe 10 Mikrometer oder mehr, wie 25 Mikrometer oder mehr, wie 50 Mikrometer oder mehr, wie 100 Mikrometer oder mehr, wie 200 Mikrometer oder mehr, wie 250 Mikrometer oder mehr, wie 300 Mikrometer oder mehr, wie 350 Mikrometer oder mehr, wie 500 Mikrometer oder mehr, wie 1000 Mikrometer oder mehr, wie 2000 Mikrometer oder mehr, betragen. Die Höhe kann 5000 Mikrometer oder weniger, wie 4000 Mikrometer oder weniger, wie 2500 Mikrometer oder weniger, wie 2000 Mikrometer oder weniger, wie 1000 Mikrometer oder weniger, wie 750 Mikrometer oder weniger, wie 500 Mikrometer oder weniger, wie 450 Mikrometer oder weniger, betragen. Wenn er von einem Ball Grid Array umgeben ist, kann die Höhe des Kondensators innerhalb von +/-10%, wie innerhalb von +/- 7%, wie innerhalb von +/- 5%, wie innerhalb von +/- 3%, wie innerhalb von +/- 2%, wie innerhalb von +/- 1% der Höhe (oder des Durchmessers) der Perlen des Ball Grid Array. Zum Beispiel kann eine solche Höhe der ursprünglichen Höhe vor jedem Reflow-Löten entsprechen.
In einer Ausführungsform kann die Höhe des Kondensators 10% oder mehr, wie 20% oder mehr, wie 30% oder mehr, wie 40% oder mehr, wie 45% oder mehr, des Rastermaßes, betragen. Die Höhe kann kleiner als 100% sein, wie 90% oder weniger, wie 80% oder weniger, wie 70% oder weniger, wie 60% oder weniger, wie 55% oder weniger des Rastermaßes betragen.
Außerdem kann der Kondensator eine gewünschte Breite und/oder Länge aufweisen. Zum Beispiel kann die Breite und/oder Länge 10 Mikrometer oder mehr, wie 25 Mikrometer oder mehr, wie 50 Mikrometer oder mehr, wie 100 Mikrometer oder mehr, wie 200 Mikrometer oder mehr, wie 250 Mikrometer oder mehr, wie 300 Mikrometer oder mehr, wie 350 Mikrometer oder mehr, wie 500 Mikrometer oder mehr, wie 1000 Mikrometer oder mehr, wie 2000 Mikrometer oder mehr, wie 3000 Mikrometer oder mehr, wie 5000 Mikrometer oder mehr, betragen. Die Breite und/oder Länge kann 20000 Mikrometer oder weniger, wie 15000 Mikrometer oder weniger, wie 10000 Mikrometer oder weniger, wie 7500 Mikrometer oder weniger, wie 5000 Mikrometer oder weniger, wie 4000 Mikrometer oder weniger, wie 3000 Mikrometer oder weniger, wie 2500 Mikrometer oder weniger, wie 2000 Mikrometer oder weniger, wie 1000 Mikrometer oder weniger, wie 750 Mikrometer oder weniger, wie 500 Mikrometer oder weniger, wie 450 Mikrometer oder weniger, betragen.
Im Allgemeinen enthält der mehrschichtige Kondensator abwechselnd eine Vielzahl von dielektrischen Schichten und eine Vielzahl von internen Elektrodenschichten. Die abwechselnden dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten können wenigstens einen Teil des Hauptkorpus des Kondensators bilden. Dementsprechend kann der Kondensator als „mehrschichtiger Kondensator“ und insbesondere als „mehrschichtiger Keramikkondensator“ bezeichnet werden, zum Beispiel wenn die dielektrischen Schichten eine Keramik umfassen. Im Allgemeinen umfasst der Kondensator auch äußere Anschlüsse, die elektrisch an die Vielzahl von internen Elektrodenschichten angeschlossen sind, wobei die äußeren Anschlüsse auf einer oberen Fläche des Kondensators und einer unteren Fläche des Kondensators, die der oberen Fläche des Kondensators entgegengesetzt ist, ausgebildet sind. Insbesondere kann die Vielzahl von internen Elektrodenschichten mit Hilfe von leitfähigen Durchkontakten, wie sie hier offenbart werden, mit den jeweiligen äußeren Anschlüssen verbunden sein.
Der Kondensatorkorpus umfasst eine Vielzahl von dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten in gestapelter oder laminierter Konfiguration. Die internen Elektrodenschichten sind mit der oberen Fläche und/oder der unteren Fläche des Kondensators im Wesentlichen planar. In einer Ausführungsform sind die internen Elektrodenschichten sowohl mit der oberen Fläche als auch mit der unteren Fläche des Kondensators im Wesentlichen planar. Dementsprechend können die internen Elektrodenschichten zu wenigstens zwei der Seitenflächen, wie wenigstens vier der Seitenflächen des Kondensators, orthogonal stehen. Ebenso sind die dielektrischen Schichten mit der oberen Fläche und/oder der unteren Fläche des Kondensators im Wesentlichen planar. In einer Ausführungsform sind die dielektrischen Schichten sowohl mit der oberen Fläche als auch mit der unteren Fläche des Kondensators im Wesentlichen planar. Dementsprechend können die dielektrischen Schichten zu wenigstens zwei der Seitenflächen, wie wenigstens vier der Seitenflächen des Kondensators, orthogonal stehen.
Die Vielzahl von internen Elektrodenschichten können eine erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten und eine zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten umfassen, die in einer entgegengesetzten und beabstandeten Beziehung zu einer dielektrischen Schicht, die sich jeweils zwischen den internen Elektrodenschichten befindet, verschachtelt sind. In dieser Hinsicht sind die jeweiligen internen Elektrodenschichten einzelne und separate interne Elektrodenschichten.
In einer Ausführungsform ist die erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten an einen ersten äußeren Anschluss oder eine erste Vielzahl von äußeren Anschlüssen elektrisch angeschlossen, während die zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten an einen zweiten äußeren Anschluss oder eine zweite Vielzahl von äußeren Anschlüssen elektrisch angeschlossen ist. Zum Beispiel kann die erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten an einen ersten äußeren Anschluss, wie eine erste Vielzahl von äußeren Anschlüssen, auf einer oberen Fläche des Kondensators elektrisch angeschlossen sein, während die zweite Vielzahl von internen Elektroden an einen benachbarten zweiten äußeren Anschluss, wie eine zweite Vielzahl von äußeren Anschlüssen, auf der oberen Fläche des Kondensators elektrisch angeschlossen sein kann. Außerdem kann die erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten an einen ersten äußeren Anschluss, wie eine erste Vielzahl von äußeren Anschlüssen, auf einer unteren Fläche des Kondensators elektrisch angeschlossen sein, während die zweite Vielzahl von internen Elektroden an einen benachbarten zweiten äußeren Anschluss, wie eine zweite Vielzahl von äußeren Anschlüssen, auf der unteren Fläche des Kondensators elektrisch angeschlossen sein kann. Zum Beispiel kann die jeweilige Vielzahl von internen Elektrodenschichten an einen äußeren Anschluss auf einer oberen Fläche und einer unteren Fläche des Kondensators elektrisch angeschlossen sein, da sich der leitfähige Durchkontakt von der oberen Fläche des Kondensators aus bis zur unteren Fläche des Kondensators erstreckt.
Außerdem können die internen Elektrodenschichten eine interne Elektrode umfassen, die innerhalb des Kondensators in einer gegebenen Richtung symmetrisch und/oder symmetrisch positioniert sein kann. Zum Beispiel können sie um eine diagonale Linie (d.h. eine Linie, die sich von einer Ecke einer Elektrode bis zur entgegengesetzten Ecke der Elektrode erstreckt) herum symmetrisch sein. Weiterhin können sich die Mittelpunkte der ersten Vielzahl von internen Elektrodenschichten (z.B. aktiven internen Elektrodenschichten) und der zweiten Vielzahl von internen Elektrodenschichten (z.B. aktiven internen Elektrodenschichten) im Wesentlichen auf derselben Position befinden wie der Mittelpunkt des Kondensatorkorpus.
In einer Ausführungsform kann die Vielzahl von internen Elektrodenschichten aktive Elektrodenschichten umfassen. In dieser Hinsicht kann der Kondensator einen aktiven Elektrodenbereich umfassen, der abwechselnd eine Vielzahl von dielektrischen Schichten und eine Vielzahl von aktiven Elektrodenschichten enthält. Der Kondensator kann jedoch auch zusätzliche Elektrodenschichten umfassen. Zum Beispiel kann der Kondensator einen Abschirmelektrodenbereich umfassen, der wenigstens eine Abschirmelektrodenschicht enthält, die wenigstens eine Abschirmelektrode umfasst. Außerdem sollte man sich darüber im Klaren sein, dass der Kondensator auch andere Typen von Elektroden umfassen kann, wie in der Technik allgemein bekannt ist. Zum Beispiel kann der Kondensator auch Ankerelektroden (oder Attrappenelektroden) umfassen. In einer Ausführungsform umfasst der Kondensator Abschirmelektrodenschichten und Ankerelektroden, wie innerhalb einer aktiven Elektrodenschicht.
Wie bereits angedeutet, kann der Kondensator eine Abschirmelektrodenschicht umfassen. Die Abschirmelektrodenschicht kann wenigstens eine Abschirmelektrode umfassen. In einer Ausführungsform kann die Abschirmelektrodenschicht eine erste Abschirmelektrode und eine zweite Abschirmelektrode umfassen. Dementsprechend können diese ersten und zweiten Abschirmelektroden längs und seitlich in derselben Ebene liegen. Die Abschirmelektrodenschicht kann eingesetzt werden, zusätzliche Kapazität, Schutz vor elektromagnetischer Interferenz und/oder anderen Abschirmungseigenschaften zu erhalten.
Im Allgemeinen kann sich die Abschirmelektrodenschicht oberhalb und/oder unterhalb eines Stapels von abwechselnden dielektrischen Schichten und aktiven internen Elektrodenschichten befinden. Zum Beispiel können sich die Abschirmelektrodenschichten oberhalb, wie unmittelbar oberhalb, einer gestapelten Baugruppe von dielektrischen Schichten und aktiven internen Elektrodenschichten befinden. In einer anderen Ausführungsform können sich die Abschirmelektrodenschichten oberhalb und unterhalb, wie unmittelbar oberhalb und unterhalb, einer gestapelten Baugruppe von dielektrischen Schichten und aktiven internen Elektrodenschichten befinden. In einer Ausführungsform kann der Abschirmelektrodenbereich durch einen dielektrischen Bereich, zum Beispiel einen, der keine Elektrodenschichten enthält, von dem aktiven Elektrodenbereich getrennt sein. Wenn vorhanden, können die Abschirmelektroden der Abschirmelektrodenschicht die leitfähigen Durchkontakte, die mit den aktiven internen Elektroden und äußeren Anschlüssen in Kontakt stehen, berühren. Insbesondere kann eine erste Abschirmelektrode einen ersten leitfähigen Durchkontakt berühren, der einen ersten äußeren Anschluss berührt, während eine zweite Abschirmelektrode einen zweiten leitfähigen Durchkontakt berührt, der einen zweiten äußeren Anschluss berührt.
Im Allgemeinen können die Abschirmelektrodenschichten jede in der Technik bekannte Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel können die Abschirmelektroden eine rechteckige Konfiguration aufweisen. Im Allgemeinen können die Abschirmelektroden Konfigurationen und Abmessungen aufweisen, die anders sind als die Konfigurationen der oben beschriebenen ersten und zweiten aktiven Elektrodenschichten und der im Folgenden beschriebenen Ankerelektroden (oder Attrappenelektroden).
Außerdem kann in einer Ausführungsform die Abschirmelektrode innerhalb des Kondensators eingebettet sein. Zum Beispiel kann der Hauptkorpus des Kondensators auf einer oberen Fläche und/oder einer unteren Fläche eine Keramikabdeckung oder -schicht umfassen. In einer Ausführungsform umfasst der Kondensator sowohl auf einer oberen Fläche als auch auf einer unteren Fläche eine Keramikabdeckung oder -schicht. Die Keramikabdeckung oder -schicht kann aus demselben Material bestehen, wie es für die dielektrischen Schichten eingesetzt wird. In einer Ausführungsform kann der Kondensator jedoch eine Abschirmelektrodenschicht umfassen, die der oberen Fläche und/oder der unteren Fläche des Kondensators benachbart ist. In einer anderen Ausführungsform kann sich eine Abschirmelektrodenschicht auf einer oberen Fläche und/oder unteren Fläche des Kondensators befinden und dort exponiert sein. Eine solche Abschirmelektrode kann dazu beitragen, die äußeren Anschlüsse zu bilden.
Der Kondensator kann auch Ankerelektroden (oder Attrappenelektroden) umfassen, wie in der Technik bekannt ist. Zum Beispiel können solche Ankerelektroden (oder Attrappenelektroden) Bestandteil einer internen Elektrodenschicht, insbesondere einer aktiven internen Elektrodenschicht, sein. Die Ankerelektroden können eine erste Ankerelektrode und eine zweite Ankerelektrode umfassen. Die erste und die zweite Ankerelektrode können in einer entgegengesetzten und abwechselnden Konfiguration ähnlich wie die aktiven internen Elektrodenschichten vorhanden sein. Zum Beispiel kann eine aktive interne Elektrodenschicht eine aktive interne Elektrode und eine Ankerelektrode umfassen. Dementsprechend können eine erste aktive interne Elektrodenschicht und eine zweite aktive interne Elektrodenschicht in einer entgegengesetzten Beziehung mit einer sich dazwischen befindenden dielektrischen Schicht ineinander verschachtelt sein. Außerdem kann innerhalb der ersten aktiven internen Elektrodenschicht die erste aktive interne Elektrode elektrisch an einen ersten leitfähigen Durchkontakt angeschlossen sein, während die erste Ankerelektrode an einen zweiten leitfähigen Durchkontakt angeschlossen ist. Ähnlich kann innerhalb der zweiten aktiven internen Elektrodenschicht die zweite aktive interne Elektrode elektrisch an einen zweiten leitfähigen Durchkontakt angeschlossen sein, während die zweite Ankerelektrode an einen ersten leitfähigen Durchkontakt angeschlossen ist. Außerdem kann, wenn sie innerhalb einer gegebenen Schicht vorhanden sind, eine Lücke zwischen einer vorderen Kante der Ankerelektrode und einer vorderen Kante der aktiven internen Elektrode vorhanden sein, so dass sie nicht miteinander verbunden sind. Zum Beispiel kann eine solche Lücke aus dem dielektrischen Material der dielektrischen Schicht bestehen, so dass die Lücke eine elektrisch isolierte Lücke ist.
Die Ankerelektrodenschichten können jede in der Technik bekannte Konfiguration aufweisen. Im Allgemeinen können die Ankerelektroden Konfigurationen aufweisen, die anders sind als die Konfigurationen der oben beschriebenen ersten und zweiten aktiven Elektroden und der oben beschriebenen Abschirmelektroden. Außerdem können die Ankerelektrodenschichten eingesetzt werden, um für zusätzliche Keimbildungspunkte und Führungen für externe Anschlüsse zu sorgen, zum Beispiel wenn eine Dünnschicht aus leitfähigem Material direkt auf die entlang einer Oberfläche exponierten Elektrodenschichten abgeschieden wird. Solche Abscheidungstechniken, wie sie hier weiter beschrieben sind, können als stromlose und/oder galvanische Abscheidung bezeichnet werden.
Im Allgemeinen unterliegt die Dicke der dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten einschließlich der aktiven internen Elektroden, Ankerelektroden (oder Attrappenelektroden) und Abschirmelektroden keiner Einschränkung, und es kann sich um jede Dicke handeln, die je nach den Leistungsmerkmalen gewünscht wird. Zum Beispiel kann die Dicke der internen Elektrodenschichten, ohne darauf beschränkt zu sein, etwa 500 nm oder mehr, wie etwa 1 µm oder mehr, wie etwa 2 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, betragen. Zum Beispiel können die internen Elektrodenschichten eine Dicke von etwa 1 µm bis etwa 2 µm aufweisen. Außerdem kann die Dicke der dielektrischen Schicht in einer Ausführungsform gemäß der oben genannten Dicke der Elektrodenschichten definiert sein. Außerdem sollte man sich darüber im Klaren sein, dass solche Dicken der dielektrischen Schichten auch für die Schichten zwischen beliebigen Ankerelektrodenschichten, Abschirmelektrodenschichten und/oder schwimmenden Elektrodenschichten gelten können, wenn sie vorhanden und wie hier definiert sind.
Außerdem können die seitlichen und Längsabmessungen (z.B. Länge und Breite) der internen Elektrodenschichten (z.B. aktiven internen Elektroden) geringer oder kleiner sein als die entsprechenden Abmessungen der Seiten des Kondensatorkorpus. In dieser Hinsicht sind die Enden der internen Elektrodenschichten (z.B. aktiven internen Elektroden) an den Enden des Kondensatorkorpus nicht exponiert.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung nicht unbedingt durch die Anzahl der internen Elektrodenschichten im gesamten Kondensator beschränkt. Zum Beispiel kann der Kondensator 5 oder mehr, wie 10 oder mehr, wie 25 oder mehr, wie 50 oder mehr, wie 100 oder mehr, wie 200 oder mehr, wie 300 oder mehr, wie 500 oder mehr, wie 600 oder mehr, wie 750 oder mehr, wie 1000 oder mehr, interne Elektrodenschichten umfassen. Der Kondensator kann 5000 oder weniger, wie 4000 oder weniger, wie 3000 oder weniger, wie 2000 oder weniger, wie 1500 oder weniger, wie 1000 oder weniger, wie 750 oder weniger, wie 500 oder weniger, wie 400 oder weniger, wie 300 oder weniger, wie 250 oder weniger, wie 200 oder weniger, wie 175 oder weniger, wie 150 oder weniger, interne Elektrodenschichten aufweisen.
Wie bereits angedeutet, umfasst der Kondensator der vorliegenden Erfindung auch äußere Anschlüsse auf der oberen Fläche und der unteren Fläche. In einer besonderen Ausführungsform kann es sein, dass auf einer Seitenfläche des Kondensators keine äußeren Anschlüsse vorhanden sind.
Die äußeren Anschlüsse umfassen wenigstens einen Anschluss einer ersten Polarität und wenigstens einen Anschluss einer zweiten, entgegengesetzten Polarität. Die Kondensatoren können auf einer oberen Fläche des Kondensators wenigstens eine, wie wenigstens zwei, wie wenigstens vier, wie wenigstens sechs, wie wenigstens acht, Anschlüsse einer ersten Polarität und/oder Anschlüsse einer zweiten, entgegengesetzten Polarität umfassen. Außerdem können die Kondensatoren die oben genannten Mengen an Anschlüssen auch auf einer unteren Fläche des Kondensators umfassen.
Die Kondensatoren können auf der oberen Fläche eines Kondensators und der unteren Fläche eines Kondensators eine gleiche Anzahl von Anschlüssen einer ersten Polarität und/oder Anschlüssen einer zweiten Polarität umfassen. Die Anzahl der Anschlüsse einer ersten Polarität kann gleich der Anzahl der Anschlüsse einer zweiten, entgegengesetzten Polarität auf einer oberen Fläche eines Kondensators sein. Die Anzahl der Anschlüsse einer ersten Polarität kann gleich der Anzahl der Anschlüsse einer zweiten, entgegengesetzten Polarität auf einer unteren Fläche eines Kondensators sein. Die Gesamtzahl der auf einer oberen Fläche des Kondensators vorhandenen Anschlüsse kann gleich der Gesamtzahl der auf einer unteren Fläche des Kondensators vorhandenen Anschlüsse sein. Die Gesamtzahl der auf einer oberen Fläche und einer unteren Fläche des Kondensators vorhandenen Anschlüsse einer ersten Polarität kann gleich der Gesamtzahl der auf einer oberen Fläche und einer unteren Fläche des Kondensators vorhandenen zweiten Anschlüsse entgegengesetzter Polarität sein.
Im Allgemeinen können die Anschlüsse einer Polarität, die sich auf einer oberen Fläche und einer unteren Fläche eines Kondensators befinden, nicht ineinandergreifen. In dieser Hinsicht können Anschlüsse einer entsprechenden Polarität auf einer oberen und einer unteren Fläche nicht um eine Anschlussposition gegeneinander verschoben sein, sondern können sich stattdessen direkt oberhalb oder unterhalb eines Anschlusses der anderen Polarität auf der entgegengesetzten, oberen oder unteren, Fläche befinden. Mit anderen Worten, Anschlüsse einer entsprechenden Polarität, die einer bestimmten Gruppe von abwechselnden dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten entsprechen, können im Wesentlichen gleich ausgerichtet sein. Mit „im Wesentlichen gleich ausgerichtet“ ist gemeint, dass die Verschiebung gegenüber einer Seitenfläche des Kondensators einer seitlichen Kante eines Anschlusses einer bestimmten Polarität auf einer oberen Fläche innerhalb von +/- 10%, wie innerhalb von +/- 5%, wie innerhalb von +/- 4%, wie innerhalb von +/- 3%, wie innerhalb von +/- 2%, wie innerhalb von +/- 1%, wie innerhalb von +/- 0,5%, der Verschiebung gegenüber einer Seitenkante eines Anschlusses der entsprechenden Polarität auf einer unteren Fläche liegt. In einer Ausführungsform können die äußeren Anschlüsse jedoch ineinandergreifen.
Da die äußeren Anschlüsse dementsprechend auf einer oberen Fläche und einer unteren Fläche vorhanden sind, kann der Kondensator so montiert sein, dass die dielektrischen Schichten und Elektrodenschichten im Wesentlichen parallel zu der Fläche, auf der der Kondensator montiert ist, verlaufen. In dieser Hinsicht sind die dielektrischen Schichten und/oder die Elektrodenschichten in vertikaler Richtung gestapelt.
Wie ebenfalls bereits angedeutet, sind die internen Elektrodenschichten elektrisch an die äußeren Anschlüsse angeschlossen, zum Beispiel mit Hilfe leitfähiger Durchkontakte. Insbesondere kann eine erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten mit einem ersten leitfähigen Durchkontakt, der an einen ersten äußeren Anschluss elektrisch angeschlossen ist, elektrisch in Kontakt sein. Wenn der erste leitfähige Durchkontakt durch eine zweite Elektrodenschicht hindurch verläuft, entsteht eine Lücke um den Teil herum, wo der leitfähige Durchkontakt hindurch verläuft, so dass der Durchkontakt gegenüber der zweiten internen Elektrodenschicht isoliert ist. In dieser Hinsicht ist der erste leitfähige Durchkontakt elektrisch an die erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten angeschlossen und verläuft durch ein Nichtkontaktloch der zweiten Vielzahl von internen Elektrodenschichten. Im Allgemeinen hat ein solches Nichtkontaktloch einen größeren Durchmesser als der leitfähige Durchkontakt. Eine solche Lücke kann aus dem dielektrischen Material der dielektrischen Schicht gebildet sein, so dass die Lücke eine elektrisch isolierte Lücke ist.
Außerdem kann eine zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten mit einem zweiten leitfähigen Durchkontakt, der elektrisch an einen zweiten äußeren Anschluss angeschlossen ist, elektrisch in Kontakt sein. Wenn der zweite leitfähige Durchkontakt durch eine erste Elektrodenschicht hindurch verläuft, entsteht eine Lücke um den Teil herum, wo der leitfähige Durchkontakt hindurch verläuft, so dass der Durchkontakt gegenüber der ersten internen Elektrodenschicht isoliert ist. In dieser Hinsicht ist der zweite leitfähige Durchkontakt elektrisch an die zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten angeschlossen und verläuft durch ein Nichtkontaktloch der ersten Vielzahl von internen Elektrodenschichten. Im Allgemeinen hat ein solches Nichtkontaktloch einen größeren Durchmesser als der leitfähige Durchkontakt. Eine solche Lücke kann aus dem dielektrischen Material der dielektrischen Schicht gebildet sein, so dass die Lücke eine elektrisch isolierte Lücke ist.
Weiterhin können sich die leitfähigen Durchkontakte von einer oberen Fläche des Kondensators aus bis zu einer unteren Fläche des Kondensators erstrecken. In dieser Hinsicht können die leitfähigen Durchkontakte säulenförmig sein und sich durch die Dicke des Kondensators hindurch erstrecken. Dementsprechend kann der leitfähige Durchkontakt ein durch das Loch verlaufender leitfähiger Durchkontakt sein. Außerdem können der erste leitfähige Durchkontakt und der zweite leitfähige Durchkontakt dieselbe Länge haben.
Die Querschnittsfläche des Durchkontaktlochs kann 5 × 10^-4 mm² oder mehr, wie 1 × 10^-4 mm² oder mehr, wie 1 × 10^-3 mm² oder mehr, wie 1 × 10^-2 mm² oder mehr, betragen. Die Querschnittsfläche des Durchkontaktlochs kann 1 mm² oder weniger, wie 0,5 mm² oder weniger, wie 0,1 mm² oder weniger, wie 0,09 mm² oder weniger, wie 0,07 mm² oder weniger, wie 0,05 mm² oder weniger, betragen.
Außerdem können die äußeren Anschlüsse, wie es hier erwähnt ist, ein bestimmtes Rastermaß aufweisen. In dieser Hinsicht können die leitfähigen Durchkontakte auch dasselbe oder ein ähnliches Rastermaß aufweisen. Weiterhin kann das mittlere Rastermaß zwischen einem ersten leitfähigen Durchkontakt und einem benachbarten zweiten leitfähigen Durchkontakt kleiner sein als das mittlere Rastermaß zwischen einem ersten leitfähigen Durchkontakt und einem anderen ersten leitfähigen Durchkontakt.
Weiterhin kann die mittlere Länge eines ersten und zweiten leitfähigen Durchkontakts eine bestimmte Länge im Vergleich zu dem mittleren Rastermaß zwischen einem ersten leitfähigen Durchkontakt und einem benachbarten zweiten leitfähigen Durchkontakt sein. In einer Ausführungsform kann die mittlere Länge größer oder gleich dem mittleren Rastermaß zwischen einem ersten leitfähigen Durchkontakt und einem benachbarten zweiten leitfähigen Durchkontakt sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die mittlere Länge kleiner oder gleich dem mittleren Rastermaß zwischen einem ersten leitfähigen Durchkontakt und einem benachbarten zweiten leitfähigen Durchkontakt sein. Zum Beispiel kann die mittlere Länge 10-mal so groß oder weniger, wie 8-mal so groß oder weniger, wie 6-mal so groß oder weniger, wie 5-mal so groß oder weniger, wie 4-mal so groß oder weniger, wie 3-mal so groß oder weniger, wie 2-mal so groß oder weniger, wie 1-mal so groß oder weniger wie das mittlere Rastermaß zwischen einem ersten leitfähigen Durchkontakt und einem benachbarten zweiten leitfähigen Durchkontakt sein. Die mittlere Länge kann 0,001-mal so groß oder mehr, wie 0,01-mal so groß oder mehr, wie 0,1-mal so groß oder mehr, wie 0,2-mal so groß oder mehr, wie 0,3-mal so groß oder mehr, wie 0,5-mal so groß oder mehr, wie 0,7-mal so groß oder mehr, wie 0,9-mal so groß oder mehr, wie 1-mal so groß oder mehr, wie das mittlere Rastermaß zwischen einem ersten leitfähigen Durchkontakt und einem benachbarten zweiten leitfähigen Durchkontakt sein.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Kondensators. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen von alternativen dielektrischen Schichten und einer Vielzahl von internen Elektrodenschichten, wie einer ersten Vielzahl von aktiven internen Elektrodenschichten und einer zweiten Vielzahl von aktiven internen Elektrodenschichten. Das Verfahren kann auch das Bereitstellen eines Abschirmbereichs, der wenigstens eine Abschirmelektrode enthält, umfassen, wobei sich der Abschirmbereich zum Beispiel oberhalb und/oder unterhalb der aktiven Elektrodenschichten befindet. Das Verfahren kann auch das Bereitstellen einer Ankerelektrode innerhalb einer aktiven Elektrodenschicht in Verbindung mit einer aktiven Elektrode erfordern. Die internen Elektrodenschichten einschließlich der aktiven Elektroden, Abschirmelektroden und/oder Ankerelektroden können dadurch gebildet werden, dass man vor dem Stapeln eine Paste mit leitfähigem Metall auf eine Oberfläche einer Keramik-Grünfolie druckt. Dementsprechend kann der Hauptkorpus dadurch bereitgestellt werden, dass man interne Elektroden auf Keramik-Grünfolien bildet, die Folien stapelt, die Folien presst und gegebenenfalls die Folien schneidet, um rohe oder grüne Vorrichtungen zu erhalten, die danach gebrannt oder gesintert werden.
Außerdem kann das Verfahren auch das Bilden von äußeren Anschlüssen umfassen. Solche äußeren Anschlüsse können aufgrund der Anwesenheit der Abschirmelektroden gebildet werden. In dieser Hinsicht kann der Korpus so exponiert sein, dass die äußeren Anschlüsse nur auf zwei Flächen (d.h. der unteren Fläche und der oberen Fläche) des Kondensators gebildet werden.
Das Verfahren kann auch das Bilden der leitfähigen Durchkontakte umfassen. Die leitfähigen Durchkontakte können durch eine einzige Anschlussschicht oder mehrere Anschlussschichten hindurch gebildet werden. In einer Ausführungsform können die leitfähigen Durchkontakte dadurch gebildet werden, dass man Löcher in den Keramik-Grünfolien bildet, bevor sie miteinander laminiert werden, und die Löcher mit einer leitfähigen Paste füllt, bevor oder nachdem sie gestapelt werden. Alternativ dazu können die leitfähigen Durchkontakte auch unter Verwendung der hier erwähnten Abscheidungstechniken (z.B. galvanisch, stromlos) gebildet werden.
Der mehrschichtige Kondensator der vorliegenden Erfindung kann weiterhin gemäß den Ausführungsformen, wie sie in den 1A-1E gezeigt sind, beschrieben werden.
Zum Beispiel zeigt 1A einen Kondensator 20 in einer 4-mal-4-Konfiguration. Dementsprechend umfasst der Kondensator vier äußere Anschlüsse entlang einer Richtung und vier Anschlüsse entlang einer anderen Richtung der oberen Fläche und der unteren Fläche (nicht gezeigt). In dieser Hinsicht umfasst der Kondensator insgesamt sechzehn äußere Anschlüsse 32, 24 auf einer oberen Fläche und sechzehn entsprechende äußere Anschlüsse an einer unteren Fläche, wobei die äußeren Anschlüsse 32, 34 auf der oberen Fläche elektrisch an die entsprechenden äußeren Anschlüsse auf der unteren Fläche angeschlossen sein können. Dementsprechend kann der Kondensator 20 von 1A auf einer oberen Fläche wenigstens einen Anschluss einer ersten Polarität und wenigstens einen Anschluss einer zweiten, entgegengesetzten Polarität umfassen. Obwohl es nicht gezeigt ist, kann die untere Fläche auch wenigstens einen Anschluss einer ersten Polarität und einen zweiten, entgegengesetzten Anschluss umfassen.
Während der Kondensator von 1A sechzehn äußere Anschlüsse per obere Fläche und untere Fläche und entsprechend sechzehn leitfähige Durchkontakte einsetzt, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass auch andere Konfigurationen eingesetzt werden können. Das heißt, der Kondensator kann kleinere oder größere Mengen von äußeren Anschlüssen und/oder leitfähigen Durchkontakten umfassen.
Wie in den 1B und 1C gezeigt ist, umfasst der Kondensator 20 eine Vielzahl von internen Elektrodenschichten 205 und 215 und eine Vielzahl von dielektrischen Schichten in einer abwechselnden Anordnung, wobei die Elektrodenschichten in einer entgegengesetzten und beabstandeten Beziehung mit einer dielektrischen Schicht, die sich jeweils zwischen benachbarten Elektrodenschicht befindet, verschachtelt sind. Im Allgemeinen sind die internen Elektrodenschichten über leitfähige Durchkontakte, wie einen ersten leitfähigen Durchkontakt 225 und einen zweiten leitfähigen Durchkontakt 285, elektrisch an einen äußeren Anschluss angeschlossen. Die leitfähigen Durchkontakte erstrecken sich bis zu einer oberen Fläche 235 des Kondensators und einer unteren Fläche 245 des Kondensators. In dieser Hinsicht können die leitfähigen Durchkontakte auf der oberen Fläche 235 des Kondensators und der unteren Fläche 245 des Kondensators exponiert sein. Die Exposition kann die Bildung der äußeren Anschlüsse auf der oberen Fläche 235 und der unteren Fläche 245 des Kondensators unterstützen. Weiterhin haben die internen Elektrodenschichten 205 und 215 eine rechteckige Konfiguration und sind so angeordnet, dass sie sich nicht bis zu einer Seitenfläche des Kondensators erstrecken.
Wie bereits angedeutet, kann der mehrschichtige Kondensator außerdem eine Abschirmelektrodenschicht einschließlich einer Abschirmelektrode umfassen. Wie in den 1B und 1C gezeigt ist, kann der mehrschichtige Kondensator 20 außerdem einen ersten Abschirmbereich 255 und einen zweiten Abschirmbereich 265 umfassen, und jeder der Abschirmbereiche kann eine oder mehrere Abschirmelektrodenschichten 275 umfassen. Wie gezeigt, befinden sich die Abschirmbereiche oberhalb und unterhalb des aktiven Elektrodenbereichs und der aktiven Elektrodenschichten 205, 215.
Weiterhin zeigt 1C eine Ankerlasche (oder Attrappenlasche) innerhalb einer aktiven internen Elektrodenschicht. Zum Beispiel zeigt 1C eine erste Ankerelektrode 305 und eine zweite Ankerelektrode 295. Die erste Ankerelektrode 305 befindet sich in der ersten aktiven Elektrodenschicht 205 mit der ersten aktiven Elektrode. In dieser Hinsicht ist die erste aktive Elektrode elektrisch an den ersten leitfähigen Durchkontakt 225 angeschlossen, während die erste Ankerelektrode an den zweiten leitfähigen Durchkontakt 285 angeschlossen ist. Ähnlich befindet sich die zweite Ankerelektrode 295 in der zweiten aktiven Elektrodenschicht 215 mit der zweiten aktiven Elektrode. In dieser Hinsicht ist die zweite aktive Elektrode elektrisch an den zweiten leitfähigen Durchkontakt 285 angeschlossen, während die zweite Ankerelektrode an den ersten leitfähigen Durchkontakt 225 angeschlossen ist.
Wie in 1B gezeigt ist, erstreckt sich der erste leitfähige Durchkontakt 225 außerdem durch die erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten 205 und steht elektrisch damit in Kontakt. Der erste leitfähige Durchkontakt 225 erstreckt sich jedoch durch ein Nichtkontaktloch 105 hindurch, wobei zwischen dem ersten leitfähigen Durchkontakt 225 und den Elektroden der zweiten Vielzahl von internen Elektrodenschichten 215 eine Lücke 105 entsteht. Eine solche Lücke 105 ermöglicht die Isolation der zweiten Vielzahl von internen Elektrodenschichten 215 gegenüber dem ersten leitfähigen Durchkontakt 225.
Wie in den 1B und 1D gezeigt ist, erstreckt sich der zweite leitfähige Durchkontakt 285 in ähnlicher Weise durch die zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten 215 und steht elektrisch damit in Kontakt. Der zweite leitfähige Durchkontakt 285 erstreckt sich jedoch durch ein Nichtkontaktloch 115 hindurch, wobei zwischen dem zweiten leitfähigen Durchkontakt 285 und den Elektroden der ersten Vielzahl von internen Elektrodenschichten 205 eine Lücke 115 entsteht. Eine solche Lücke 115 ermöglicht die Isolation der ersten Vielzahl von internen Elektrodenschichten 205 gegenüber dem zweiten leitfähigen Durchkontakt 285.
Wenn Ankerelektroden (oder Attrappenelektroden) vorhanden sind, wie es in 1C gezeigt ist, umfassen solche Schichten auch Lücken 125 und 135, wie in den 1C und 1E gezeigt ist. Wie in 1C gezeigt ist, erstreckt sich der erste leitfähige Durchkontakt 225 durch die erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten 205 und steht elektrisch damit in Kontakt und berührt die zweiten Ankerlaschen 295. Die zweite Ankerlasche 295 ist jedoch durch eine Lücke 125, die zwischen der Ankerlasche 295 und der aktiven Elektrode 215 entsteht, gegenüber den aktiven Elektroden der zweiten Vielzahl von internen Elektrodenschichten 215 isoliert. Eine solche Lücke 125 ermöglicht die Isolation der zweiten Vielzahl von internen Elektrodenschichten 215 gegenüber der zweiten Ankerlasche 295 und dem ersten leitfähigen Durchkontakt 225.
Wie in den 1C und 1E gezeigt ist, erstreckt sich der zweite leitfähige Durchkontakt 285 in ähnlicher Weise durch die zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten 215 und steht elektrisch damit in Kontakt und steht mit den ersten Ankerlaschen 305 in Kontakt. Die erste Ankerlasche 305 ist jedoch durch eine Lücke 135, die zwischen der Ankerlasche 305 und der aktiven Elektrode 205 entsteht, gegenüber den aktiven Elektroden der ersten Vielzahl von internen Elektrodenschichten 205 isoliert. Eine solche Lücke 205 ermöglicht die Isolation der ersten Vielzahl von internen Elektrodenschichten 205 gegenüber der ersten Ankerlasche 305 und dem zweiten leitfähigen Durchkontakt 285.
Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung einen Kondensator bereit, der eine einzigartige Konfiguration aufweist, der für verschiedene Nutzen und Vorteile sorgt. In dieser Hinsicht sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die beim Bau des Kondensators eingesetzten Materialien keiner Einschränkung unterliegen und beliebige sein können, wie sie in der Technik allgemein eingesetzt werden, und mit jedem Verfahren, das in der Technik allgemein eingesetzt wird, geformt werden können.
Im Allgemeinen werden die dielektrischen Schichten typischerweise aus einem Material gebildet, das eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante (K) aufweist, wie etwa 10 bis etwa 40000, in einigen Ausführungsformen etwa 50 bis etwa 30000 und in einigen Ausführungsformen etwa 100 bis etwa 20000.
In dieser Hinsicht kann das dielektrische Material eine Keramik sein. Die Keramik kann in einer Vielzahl von Formen bereitgestellt werden, wie als Wafer (z.B. vorgebrannt) oder als dielektrisches Material, das innerhalb der Vorrichtung selbst mitgebrannt wird.
Besondere Beispiele für den Typ des Materials mit der hohen Dielektrizitätskonstante sind zum Beispiel die Materialien NPO (COG) (bis zu etwa 100), X7R (von etwa 3000 bis etwa 7000), X7S, Z5U und/oder Y5V. Es ist darauf hinzuweisen, dass die oben genannten Materialien anhand ihrer in der Industrie akzeptierten Definitionen beschrieben werden, von denen einige Standardklassifizierungen sind, die von der Electronic Industries Alliance (EIA) aufgestellt wurden, und sollten daher 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 und so weiter 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. Weitere 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 beträgt, 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, PbTa₂O₃, KSr(NbO₃) und NaBa₂(NbO₃)₅KHb₂PO₄ umfassen. Noch andere komplexe Perowskite können A[B1_1/3B2_2/3]O₃-Materialien, wobei A = Ba_xSr_1-x ist (x einen Wert von 0 bis 1 haben kann); B1 = Mg_yZ_1-y ist (y einen Wert von 0 bis 1 haben kann); B2 = Ta_zNb_1-z ist (z einen Wert von 0 bis 1 haben kann), umfassen. In einer besonderen Ausführungsform können die dielektrischen Schichten ein Titanat umfassen.
Die internen Elektrodenschichten können aus einer Vielzahl verschiedener Metalle bestehen, wie in der Technik bekannt ist. Die internen 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.) und so weiter sowie verschiedene Kombinationen davon umfassen. Gesputterte Titan/Wolfram-Legierungen (Ti/W) sowie jeweilige gesputterte Schichten aus Chrom, Nickel und Gold können ebenfalls geeignet sein. In einer besonderen Ausführungsform können die internen Elektrodenschichten Nickel oder eine Legierung davon umfassen.
Äußere Anschlüsse können aus 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 besonderen Ausführungsform können die äußeren Anschlüsse Kupfer oder eine Legierung davon umfassen.
Die äußeren Anschlüsse können nach jedem in der Technik allgemein bekannten Verfahren gebildet werden. Die äußeren Anschlüsse können mit Techniken wie Sputtern, Lackieren, Drucken, stromlose Abscheidung oder Feinkupferanschlussabscheidung (FCT), galvanische Abscheidung, Plasmaabscheidung, Treibmittelsprüh-/Airbrush-Technik und so weiter gebildet werden.
Die äußeren Anschlüsse können so ausgebildet sein, dass der äußere Anschluss eine Dünnschichtabscheidung eines Metalls ist. Eine solche Dünnschichtabscheidung kann dadurch gebildet werden, dass man ein leitfähiges Material, wie ein leitfähiges Metall, auf einem exponierten Teil einer internen Elektrodenschicht abscheidet. Zum Beispiel kann eine Vorderkante einer internen Elektrodenschicht exponiert sein, so dass sie die Bildung eines abgeschiedenen Anschlusses ermöglichen kann.
Die äußeren Anschlüsse können eine mittlere Dicke von etwa 500 µm oder weniger, wie etwa 400 µm oder weniger, wie etwa 250 µm oder weniger, wie etwa 150 µm oder weniger, wie etwa 100 µm oder weniger, wie etwa 50 µm oder weniger, wie etwa 40 µm oder weniger, wie etwa 30 µm oder weniger, wie etwa 25 µm oder weniger, wie etwa 20 µm oder weniger bis etwa 5 µm oder mehr, wie etwa 10 µm oder mehr, wie etwa 15 µm oder mehr, wie etwa 25 µm oder mehr, wie etwa 50 µm oder mehr, wie etwa, aufweisen. Zum Beispiel können die äußeren Anschlüsse eine mittlere Dicke von etwa 5 µm bis etwa 50 µm, wie etwa 10 µm bis etwa 40 µm, wie etwa 15 µm bis etwa 30 µm, wie 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 gebildet werden.
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 stromlose Abscheidung eingesetzt werden, um eine erste Materialschicht abzuscheiden. Dann kann die Abscheidungstechnik zu einem galvanischen Abscheidungssystem gewechselt werden, das einen schnelleren Materialaufbau ermöglichen kann.
Wenn man die abgeschiedenen Anschlüsse mit einem der beiden Abscheidungsverfahren bildet, wird eine Vorderkante der internen Elektrodenschichten, die gegenüber dem Hauptkorpus des Kondensators exponiert ist, einer Abscheidungslösung ausgesetzt. „Ausgesetzt“ heißt in einer Ausführungsform, dass der Kondensator in die Abscheidungslösung eingetaucht werden kann.
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 oben genannten Materialien sein oder eines, das in der Technik allgemein bekannt ist. Zum Beispiel kann die Abscheidungslösung eine Nickelsulfamat-Badlösung oder eine 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 umfassen, die den Abscheidungsvorgang unterstützen können. Außerdem können Additive eingesetzt werden, um die Abscheidungslösung bei einem gewünschten pH-Wert einsetzen zu können. In einer Ausführungsform können widerstandsreduzierende Additive in den Lösungen eingesetzt werden, um die vollständige Abscheidungsbedeckung und -bindung der Abscheidungsmaterialien an den Kondensator und die exponierten vorderen Kanten der internen Elektrodenschichten zu unterstützen.
Der Kondensator kann während einer vorbestimmten Zeitdauer der Abscheidungslösung ausgesetzt oder in dieselbe untergetaucht oder eingetaucht werden. Diese Einwirkungszeit unterliegt nicht unbedingt einer Einschränkung, kann aber einer ausreichenden Zeitdauer entsprechen, damit sich genügend Abscheidungsmaterial abscheiden kann, um den abgeschiedenen Anschluss zu bilden. In dieser Hinsicht sollte die Zeit ausreichend sein, um die Bildung einer kontinuierlichen Verbindung unter den gewünschten exponierten, benachbarten vorderen Kanten der internen Elektrodenschichten einer gegebenen Polarität der jeweiligen internen Elektrodenschichten innerhalb einer Gruppe von abwechselnden dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten zu ermöglichen.
Im Allgemeinen besteht der Unterschied zwischen galvanischer Abscheidung und stromloser Abscheidung darin, dass die galvanische Abscheidung eine elektrische Vorspannung einsetzt, wie durch Verwendung einer externen Stromquelle. Die galvanische Abscheidungslösung kann typischerweise einem hohen Stromdichtebereich, zum Beispiel zehn bis fünfzehn Ampere/ft² (bewertet bei 9,4 Volt), ausgesetzt werden. Eine Verbindung kann gebildet werden, wobei ein negativer Anschluss an den Kondensator die Bildung der abgeschiedenen Anschlüsse und eines positiven Anschlusses an ein festes Material (z.B. Cu in Cu-Abscheidungslösung) in derselben Abscheidungslösung erfordert. Das heißt, der Kondensator ist auf eine Polarität vorgespannt, der derjenigen der Abscheidungslösung entgegengesetzt ist. Unter Verwendung eines solchen Verfahrens wird das leitfähige Material der Abscheidungslösung von dem Metall der exponierten vorderen Kante der internen Elektrodenschichten angezogen.
Vor dem Eintauchen des Kondensators in eine Abscheidungslösung oder dem Einwirkenlassen derselben auf denselben können verschiedene Vorbehandlungsschritte eingesetzt werden. Solche Schritte können zu einer Vielzahl von Zwecken durchgeführt werden, einschließlich zum Katalysieren, zum Beschleunigen und/oder zum Verbessern der Haftung der Abscheidungsmaterialien an den vorderen Kanten der internen Elektrodenschichten.
Außerdem kann vor der Abscheidung oder irgendwelchen anderen Vorbehandlungsschritten ein einleitender Reinigungsschritt eingesetzt werden. Ein solcher Schritt kann eingesetzt werden, um Oxid zu entfernen, dass sich gegebenenfalls an den exponierten Kanten der internen Elektrodenschichten angehäuft hat. Dieser Reinigungsschritt kann insbesondere hilfreich sein, um angehäuftes Nickeloxid zu entfernen, wenn die internen Elektroden oder andere leitfähige Elemente aus Nickel bestehen. Komponentenreinigung kann durch volles Eintauchen in ein Vorreinigungsbad, wie eines, das einen Säurereiniger umfasst, bewirkt werden. In einer Ausführungsform kann die Einwirkung während einer vorbestimmten Zeit, wie in der Größenordnung von etwa 10 Minuten, erfolgen. Die Reinigung kann auch alternativ durch chemische Polier- 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.
Zusätzliche Aspekte der oben beschriebenen Technik zur Bildung von dünnschichtmetallisierten Anschlüssen sind in den US-Patenten Nr. 7,177,137 und 7,463,474 (Ritter et al.) beschrieben, auf die hier für alle Zwecke ausdrücklich Bezug genommen wird. 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 Metallisierung, Magnetismus, Maskierung, Elektrophorese/Elektrostatik, Sputtern, Vakuumabscheidung, Drucken oder andere Techniken zur Bildung von leitfähigen sowohl Dickfilmen als auch Dünnschichten.
Wie bereits angedeutet, umfassen die Kondensatoren weiterhin leitfähige Durchkontakte. Die leitfähigen Durchkontakte können irgendein leitfähiges Material umfassen, wie solche, die hier in Bezug auf die internen Elektrodenschichten offenbart sind. Insbesondere kann das leitfähige Material ein metallisches Material sein. Das metallische Material kann ein reines Metall umfassen. Das metallische Material kann eine Metalllegierung umfassen. Das metallische Material kann ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe umfassen, die aus Al, Cu, Au, Ag, Co, W, Ti und Ta besteht. Beispiele für mögliche Materialien sind, ohne darauf beschränkt zu sein, reines Aluminium, Aluminiumlegierung, reines Kupfer, Kupferlegierung, reines Gold, Goldlegierung, reines Silber, Silberlegierung, reines Cobalt, Cobaltlegierung, reines Wolfram, Wolframlegierung, reines Titan, Titanlegierung, Tantal und Tantallegierung. Kombinationen von Materialien können ebenfalls verwendet werden. Weiterhin kann das leitfähige Material ein Siliciummaterial sein, wie ein Polysilicium(z.B. dotiertes Polysilicium)material. Das leitfähige Material kann ein Graphit sein. Alternativ dazu kann das leitfähige Material auch ein leitfähiges Polymer sein.
Die Kondensatoren der vorliegenden Erfindung können in vielen Anwendungen eingesetzt werden. Zum Beispiel können sie in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, die eine Hochgeschwindigkeitsschnittstelle (z.B. Hochgeschwindigkeitsdifferentialschnittstelle) erfordern. Diese Anwendungen können solche umfassen, die eine SerDes(d.h. Serialisierer/Deserialisierer)-Funktion oder -Architektur einsetzen. Diese kann auch solche Anwendungen umfassen, die eine PCIE- (d.h. PCI Express) und/oder QPI(d.h. QuickPath Interconnect)-Funktion oder -Architektur einsetzen. Diese Anwendungen können verschiedene Kommunikationsgeräte umfassen. Zum Beispiel können sie Ethernetsysteme, wie Gigabit-Ethernet-Systeme, drahtlose Netzwerk-Router, faseroptische Kommunikationssysteme und Speichervorrichtungen umfassen.
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 62/804944 [0001]
US 7177137 [0098]
US 7463474 [0098]

Claims

Mehrschichtiger Keramikkondensator, umfassend: eine obere Fläche, eine untere Fläche und wenigstens eine Seitenfläche, die die obere Fläche und die untere Fläche miteinander verbindet; einen Hauptkorpus, der eine Vielzahl von abwechselnden dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten enthält, die eine erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten und eine zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten umfassen; einen ersten durch das Loch verlaufenden leitfähigen Durchkontakt, der die erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten mit einem ersten äußeren Anschluss auf der oberen Fläche und einem ersten äußeren Anschluss auf der unteren Fläche des Kondensators elektrisch verbindet; und einen zweiten durch das Loch verlaufenden leitfähigen Durchkontakt, der die zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten mit einem zweiten äußeren Anschluss auf der oberen Fläche und einem zweiten äußeren Anschluss auf der unteren Fläche des Kondensators elektrisch verbindet; und wobei die wenigstens eine Seitenfläche keinen äußeren Anschluss umfasst.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Vielzahl von internen Elektrodenschichten eine erste aktive Elektrode und eine erste Ankerelektrode umfassen.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 2, wobei der zweite durch das Loch verlaufende leitfähige Durchkontakt die erste Ankerelektrode berührt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Vielzahl von internen Elektrodenschichten eine zweite aktive Elektrode und eine zweite Ankerelektrode umfassen.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 4, wobei der erste durch das Loch verlaufende leitfähige Durchkontakt die zweite Ankerelektrode berührt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Hauptkorpus weiterhin eine Abschirmelektrodenschicht umfasst.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 6, wobei der Hauptkorpus eine Abschirmelektrodenschicht oberhalb und unterhalb der internen Elektrodenschichten umfasst.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine elektrisch isolierte Lücke zwischen dem ersten durch das Loch verlaufenden leitfähigen Durchkontakt und der zweiten Vielzahl von internen Elektrodenschichten entsteht.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine elektrisch isolierte Lücke zwischen dem zweiten durch das Loch verlaufenden leitfähigen Durchkontakt und der zweiten Vielzahl von internen Elektrodenschichten entsteht.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mittlere Länge des ersten durch das Loch verlaufenden leitfähigen Durchkontakts 10-mal so groß oder weniger bis 0,01-mal so groß oder mehr des mittleren Rastermaßes zwischen dem ersten durch das Loch verlaufenden leitfähigen Durchkontakt und einem benachbarten zweiten durch das Loch verlaufenden leitfähigen Durchkontakt ist.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mittlere Rastermaß zwischen einem ersten durch das Loch verlaufenden leitfähigen Durchkontakt und einem benachbarten zweiten durch das Loch verlaufenden leitfähigen Durchkontakt 0,1 mm bis 2 mm beträgt.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die dielektrischen Schichten eine Keramik umfassen.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 12, wobei die Keramik ein Titanat umfasst.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die internen Elektrodenschichten ein leitfähiges Metall umfassen.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 14, wobei das leitfähige Metall Nickel oder eine Legierung davon umfasst.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die äußeren Anschlüsse galvanisch abgeschiedene Schichten sind.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die äußeren Anschlüsse stromlos abgeschiedene Schichten sind.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die äußeren Anschlüsse ein leitfähiges Metall umfassen.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 18, wobei das leitfähige Metall Silber, Gold, Palladium, Platin, Zinn, Nickel, Chrom, Titan, Wolfram oder Kombinationen oder Legierungen davon umfasst.
Mehrschichtiger Keramikkondensator gemäß Anspruch 18, wobei das leitfähige Metall Kupfer oder eine Legierung davon umfasst.
Leiterplatte, die den Kondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche enthält.
Leiterplatte gemäß Anspruch 21, wobei die Leiterplatte weiterhin eine integrierte Schaltkreisbaugruppe umfasst.
Leiterplatte gemäß Anspruch 22, wobei sich der Kondensator in vertikaler Richtung zwischen der Leiterplatte und der integrierten Schaltkreisbaugruppe befindet, so dass die Leiterplatte, der Kondensator und die integrierte Schaltkreisbaugruppe in einer gestapelten Anordnung vorhanden sind.
Leiterplatte gemäß Anspruch 22, wobei der Kondensator direkt an die Leiterplatte und die integrierte Schaltkreisbaugruppe angeschlossen ist.
Kommunikationsgerät, das die Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 21-24 umfasst.
Kommunikationsgerät gemäß Anspruch 25, wobei das Gerät ein Ethernetsystem, einen drahtlosen Netzwerk-Router, ein faseroptisches Kommunikationssystem oder eine Speichervorrichtung umfasst.