低噪電容器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及低噪電容器及相應方法。更特別地，本發明涉及在諸如印刷電路板 (PCB)的襯底上的電容器器件的構造和表面安裝從而提供具有相對低噪聲特性（即機電降 噪）的機械和電連接。
【背景技術】
[0002] 印刷電路板和其它襯底上的電子元件的高密度安裝在電子工業中是常見的。具有 多層的小型陶瓷表面安裝型電容器有時被用于諸如移動電話、網絡路由器、計算機等的電 子設備。這些設備的制造技術必須精確從而大大降低這些設備的尺寸并且同時仍然提供可 期望的電子工作特性。
[0003] 最近開始期望于提供板級可安裝形式的其他類型的元件和各種支路電 路。數個美國專利專注于電子元件制造及安裝技術的各個方面。例如，共有美國專利 No. 5889445 (Ritter等，名稱為"多層陶瓷RC器件"）公開了RC器件，其包括交錯以形成 堆棧的多個第一和第二陶瓷層。每一陶瓷層包括相反極性的合適電極結構，用以形成多個 雙平行板電容器的等效物。多層陶瓷電容器（MLCC)的已知實施例也在例如共有美國專利 No. 7352563 (Pelcak等，名稱為"電容器組件"）的圖2和3中示出。
[0004] 現代技術應用的多樣性帶來了對在此使用的高效電子元件和集成電路的需求。電 容器是用于可包括無線通訊、高速處理、網絡、電路開關和許多其它應用的這種現代應用的 濾波、去耦、旁路和其它方面的基礎元件。集成電路在速度和封裝密度上的驚人增長引起去 耦電容器技術的改進。
[0005] 當高電容的去耦電容器承受許多現有應用的高頻率時，工作特性變得更加重要。 由于電容器是這類多種多樣的應用的基礎，它們的精度和效率是必要的。電容器設計的許 多特定方面進而已經成為改進電容器工作特性的焦點。
[0006] 可在現有市場上獲得多種多樣的常規電容器，并且其每個提供適合于特定應用 的、工作特性的唯一組合。例如，多層陶瓷電容器（MLCC)典型地對于頻率濾波應用十分有 效。十分普遍的是，這些和其它特定的電容器類型將被用在單片集成電路環境中。在這種 情況下，不同電容器例如可以作為分立元件并聯連接在印刷電路板（PCB)上。對于每個電 容器，這種方法可能需要相對大量的電路空間和單獨的安裝墊片。
[0007] 有一段時間，各種電子元件的設計受到小型化和易于將元件并入新的或已存在的 應用中的一般工業趨勢的驅動。在這種考慮下，存在對于具有特定工作特性的更小的電子 元件的需求。例如，某些應用需要使用展現包括電容性、電感性和/或電阻特性或其組合的 各種特性的無源器件，但是嚴格地限制這些器件在電路板上的可占用空間（被稱為"基板 面"）大小。重要的是這些器件或組合可配置用于最大限度地解除對這些電路板的物理和 電貼附并且同時盡可能占用最小量的"基板面"。其結果是繼續致力于元件的小型化、高效 定位和其它方式，以節省空間并且在PCB環境下最大化電路板的基板面。
[0008] 還可期望于改進其它的電容器工作特性，例如ESR(等效串聯電阻），其是電容器 的固有電阻值。
[0009] 可能影響電路應用的另一個電容器特性是壓電噪聲或機電噪聲或聲學噪聲，其在 許多安裝式MLCC應用中是普遍的。例如，在電容器陶瓷遭受變化電壓時，其可導致電容器 中的機械振動，生成低平壓電噪聲。陶瓷材料的固有性質將機械振動轉換成普通的低平電 噪聲。大量的壓電噪聲可以影響信號質量，尤其是在高頻率應用中。同樣地，經常期望于降 低電路應用中的壓電噪聲水平。
[0010] 由于所有介電材料中固有的電致伸縮行為，電容器響應于施加的電壓（電場）而 變形，由下面已知等式表示：
[0011] 應變=Mi j*電場2。
[0012] 通常，高介電常數材料具有高電致伸縮系數。額定CV(電容乘以電壓）部分地涉 及電容器的體積效率。通常，電容量越高，電容器的體積越大。給定某個電容值，額定電壓 越高，電容器的體積越大。進而，當電容器具有"高額定CV"時，意味著其是體積上有效率 的，并且提供比其它電容器類型小的物理尺寸。高CV電容器已發展成具有非常薄的內層， 即使在普通操作電壓下也能提供非常高的電場強度。
[0013] 機械應變（振動）可以通過焊接終端從電容器傳輸到PCB襯底。電容器充當驅動 器，類似于鼓槌，而同時PCB相當于回生探測儀，例如鼓面。因此，主要的可聽噪聲由來自 PCB而不是電容器本身的振動產生。
[0014] 逆效應，S卩，PCB上的振動通過終端耦合到電容器，還可導致電容器上的AC波動電 壓。這個效應稱為"顫噪效應"，并且在特定情況下可能是個問題。
[0015] 先前已提出了各種方案試圖降低與安裝式MLCC器件關聯的機電噪聲，包括諸如 最小化（用于將器件安裝到PCB上的）焊料數量、旋轉MLCC內層的方向使其平行于PCB、使 用較低K介電材料、增加托腳（引線）、預先在襯底上安裝電容器、增加夾緊力（用于提供更 大的不活動邊際）以及簡單地用諸如鉭電容器的不同類型的器件替換MLCC器件。這些方 案固有地包含各種缺陷，例如，在某些情形下，增加了MLCC器件設計或安裝技術的成本或 復雜性。
[0016] 其他的專利引用包括：美國專利No. 5629578(Winzer等，名稱為"集成復合聲換 能器陣列"），涉及關聯噪聲消除部件的多層結構；以及美國專利No. 8665059 (Korony等， 名稱為"高頻電阻器"），涉及具有柔性終端材料的電阻器。還可以參見Korony的名稱 為"薄膜表面安裝元件"的美國專利No. 2011/0090665和Hattori的名稱為"電子元件" 的公開號為2014/0016242的美國申請、名稱為"陶瓷電子元件和電子器件"的公開號為 2013/029922442的美國申請和名稱為"電子元件"的公開號為2013/0284507的美國申請。
[0017] 本發明的主題廣泛涉及適合于表面安裝在較大電路板上的小型電子元件。更特別 地，主題可涉及用于在各種應用中使用的表面安裝電容器器件。根據工業實踐，表面安裝元 件的尺寸通常表達為數字"XXYY"，XX和YY分別是長度和寬度，以百英寸為單位。
[0018] 雖然電容器器件和關聯組件以及安裝方法的各種實施方式因此已經得到發展，但 還沒有出現廣泛圍繞以下根據主題技術呈現的全部期望特性的設計。

【發明內容】

[0019] 本發明的主題意識到并解決了數個前述問題以及涉及電容器器件的其它關注方 面。因而，一般地說，本發明的某些實施例的目標是提供某些電容器元件和與表面可安裝器 件的實施相關的元件組件的改進設計。其它目標，一般地說，涉及提供低噪聲電容器及相關 方法。
[0020] 本發明的其它目標涉及電容器器件的構造以及將其安裝到諸如印刷電路板（PCB) 的襯底上的表面，從而提供具有改進的、相對低的噪聲特性（即機電降噪）的機械和電連 接。
[0021] 本發明的主題的其它示例性實施例的方面提供某些表面安裝器件與其上可安裝 器件的印刷電路板上的電路或跡線的改進的電子和機械連接，用于改進噪聲工作特性。
[0022] 本發明的主題的又一些其它實施例的又一些方面是提供與表面安裝型器件相關 聯的制造和/或安裝方法的改進。
[0023] 更進一步地，應當理解本發明同樣地適用于在此公開和/討論得到的器件和結 構，以及相應的相關方法。
[0024] 本發明的主題的又一些其它實施例的又一些方面提供用于降噪方面的順應性 (compliant)終端部件。本發明的其它實施例涉及表面安裝電容器的終端的有利的重新布 置。本發明的又一些附加的實施例涉及電容器的密封，諸如在環氧情況下。本發明的又一 些實施例可涉及電容器在所謂的轉換器元件或組件上的預安裝。
[0025] 進一步的一般目標是提供與在表面安裝電容器中相對改進的降噪相結合的相對 低的制造成本。
[0026] 又進一步地，應當意識到本發明的主題的某些方面可應用于單獨的有源元件或其 與無源元件的組合。例如，有源組合包括但不限于放大器、振蕩器以及可從本發明的技術受 益的其它功能模塊組件。
[0027]目標還在于提供產生低噪聲的、有利地用于例如手持式電子設備的聲頻電路、自 動電子設備、計算機磁盤驅動器及特種工業、航空宇宙和醫學應用中的表面安裝電容器器 件的改進的器件和/或關聯方法。
[0028] 本發明的一個示例性實施例涉及表面可安裝的低噪聲多層陶瓷電容