專利名稱：嵌入式多層片形電容器及具有其的印刷電路板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種多層片形電容器。更特別地，本發明涉及一種高可靠性的嵌入式多層片形電容器，以及具有其的印刷電路板。
背景技術：
由于電子電路的高密度和集成化，印刷電路板缺少用于裝配無源器件的空間。為了克服這一點，已經做出了采用嵌入板中的嵌入式裝置或零件的努力。特別地，已經提出了關于在板中嵌入作為電容性部件的電容器的方法的各種建議。在板中嵌入電容器的方法中，利用板本身作為電容器的介電材料，并且使用銅線作為其電極。在另一種方法中，在板的內部形成具有高介電常數或薄介電膜的聚合體薄片以提供嵌入式電容器。其他方法包括在板中嵌入多層片形電容器。
一般地，多層片形電容器包括由陶瓷材料制成的多個介電層，以及插入介電層之間的內部電極。設置于板內的多層片形電容器可以具有高電容。例如，日本公開專利申請第號公開了一種用于在中心基板中嵌入兩端多層片形電容器的技術。前述文件中公開的嵌入式多層片形電容器包括形成在電容器的兩側的兩個外部電極。根據傳統技術，薄膜多層片形電容器通常用于在板中嵌入電容器。
圖1(a)和圖1(b)示出用作嵌入式電容器的傳統兩端多層片形電容器。參照圖1(a)和圖1(b)，嵌入式片形電容器10包括在電容器兩側形成的兩個外部電極11、13以及由介電材料制成的電容器器身15。如圖1(b)所示，第一內部電極23和第二內部電極23設置在電容器器身15內部的相對面上。第一內部電極21連接至第一外部電極11，并且第二內部電極23連接至第二外部電極13，因此呈現相反的極性。
為了嵌入板中，應當將多層片形電容器10制成薄的。薄的多層片形電容器10在其制造期間或制造之后可能易于經受碎化5和裂化6。碎化或者裂化破壞電容器的可靠性并可能引起其故障。
圖2(a)是示出嵌入有多層片形電容器10的傳統印刷電路板20的截面圖。參照圖2(a)，印刷電路板20包括頂部多層板30、底部多層板35、以及插入它們之間的中心基板40。多層片形電容器10設置在形成于中心基板中的凹槽中。電容器的外部電極11、13分別通過導電過孔51、53連接到襯墊61、63。
為了制造印刷電路板20，將電容器10插入中心基板40的內部。然后通過激光器在頂部多層板30和底部多層板35打出過孔，以將基板布線連接至電容器的外部電極11、13。該激光處理顯著地增加了印刷電路板的制造成本。此外，多層片形電容器10的小尺寸降低了激光處理的精確度，使得難以充分地對準過孔。此外，如果電路板20在制造嵌入有傳統電容器10的印刷電路板20或者處理制造的印刷電路板20的過程中彎曲，則板內部的電容器可能會經受機械損壞。即，如圖2(b)所示，萬一電路板20彎曲，則薄膜電容器10可能容易出現裂縫70，從而可能折斷電容器10。

發明內容
本發明用于解決現有技術的上述問題，因此本發明的目的在于提供一種高可靠性的嵌入式多層電容器，其經受較少碎化或裂化。
本發明的另一個目的在于提供一種高可靠性的印刷電路板，其具有能夠節約制造成本并且防止電容器的機械損壞的嵌入式多層片形電容器。
根據用于實現這一目標的本發明的一個方面，提供了一種嵌入式多層片形電容器，包括電容器器身，具有一個堆疊在另一個上面的多個介電層；多個第一和第二內部電極，形成在電容器器身內部，由介電層隔開；以及第一和第二過孔(via)，在電容器器身內部垂直延伸，第一過孔連接至第一內部電極并且第二過孔連接至第二內部電極，其中，第一過孔通向電容器器身的底部，并且第二過孔通向電容器器身的頂部。
根據本發明，第一過孔通向底部的部分連接至嵌入有多層片形電容器的印刷電路板的下導電層，并且第二過孔通向頂部的部分連接至印刷電路板的上導電層。
根據本發明的具體實施例，第一和第二電極中的每個均具有通孔，并且第一過孔在不與第二內部電極的通孔的內圓周接觸的情況下通過第二內部電極的通孔，并且第二過孔在不與第一內部電極的通孔的內圓周接觸的情況下通過第一電極的通孔。此外，第一過孔與第一內部電極的電極表面接觸，而第二過孔與第二內部電極的電極表面接觸。通孔的這種結構使得第一內部電極僅被連接至第一過孔，并且第二內部電極僅被連接至第二過孔。但是本發明不限于前述的通孔，并且內部電極可以具有其他結構。
根據本發明的一個實施例，嵌入式多層片形電容器可以進一步包括上外部電極，形成在電容器器身的頂部；以及下外部電極，形成在電容器器身的底部，其中，下外部電極通過第一過孔連接至第一內部電極，并且上外部電極通過第二過孔連接至第二內部電極。
根據本發明的另一個實施例，嵌入式多層片形電容器可以進一步包括第一凸起，形成在第一過孔通向底部的部分上；以及第二凸起，形成在第二過孔通向頂部的部分上。該凸起能夠起到一種電容器終端的作用。因此，在這種情況下，該凸起使得內部電極連接至沒有單獨外部電極的印刷電路板的布線結構。
根據本發明的又一實施例，多層片形電容器可以不具有在第一和第二過孔通向底部和頂部的部分上形成的外部電極或凸起。在這種情況下，第一過孔通向底部的部分直接連接至下導電層，并且第二過孔通向頂部的部分直接連接至上導電層。
根據優選實施例，嵌入式多層片形電容器的寬度為0.4mm到2.0mm，長度為0.4mm到2.0mm，并且厚度為0.05mm到1.0mm。厚度相對于寬度和長度的比率應當足夠大，以確保電容器的較高機械性能。
根據本發明的一個實施例，第一和第二過孔可以具有圓形橫截面。在這種情況下，第一和第二過孔的截面的直徑為50μm到500μm。
此外，在本發明的另一個實例中，第一和第二過孔具有矩形橫截面。在這種情況下，第一和第二過孔的截面的寬度和長度分別為50μm到500μm。第一和第二過孔可以具有三角形、六邊形、或其他形狀的橫截面。
根據用于實現該目標的本發明的另一個方面，提供了一種印刷電路板，包括中心基板；多個多層片形電容器，水平地設置在中心基板的內部；上導電層和下導電層，平行地連接多層片形電容器，上導電層形成在多層片形電容器的頂部，并且下導電層形成在多層片形電容器的底部。
上和下導電層可以包括從由導電粘合聚合體層、導電帶、導電環氧樹脂層、導電性膠層、和電鍍(plated)層組成的組中選擇的一種。
根據本發明，多層片形電容器中的每個均可以包括電容器器身，具有一個堆疊在另一個上面的多個介電層；多個第一和第二內部電極，形成在電容器器身內部，由介電層隔開；以及第一和第二過孔，在電容器器身內部垂直延伸，第一過孔連接至第一內部電極并且第二過孔連接至第二內部電極，其中，第一過孔通向電容器器身的底部，并且第二過孔通向電容器器身的頂部。
根據本發明的一個實施例，多層片形電容器中的每個均可以進一步包括上外部電極，形成在電容器器身的頂部；以及下外部電極，形成在電容器器身的底部，其中，上外部電極直接連接至上導電層，并且下外部電極直接連接至下導電層。
根據本發明的另一個實施例，多層片形電容器中的每個可以進一步包括第一凸起，形成在第一過孔通向底部的部分上；以及第二凸起，形成在第二過孔通向頂部的部分上，并且其中，第一凸起直接連接至下導電層，并且第二凸起直接連接至上導電層。
根據本發明還有的另一實施例，多層片形電容器中的每個均可以不具有第一和第二過孔通向底部和頂部的部分的外部電極或凸起。在這種情況下，第一過孔通向底部的部分直接連接至下導電層，并且第二過孔通向頂部的部分直接連接至上導電層。
根據本發明，盡管印刷電路板是彎曲的，但是嵌入板中的電容器不會遭受損壞。為此目的，具有小于典型的薄膜嵌入式片形電容器(參照圖1(a))的水平長度的多個嵌入式片形電容器在印刷電路板內部水平設置，然后并聯連接。這防止了電容器的機械損壞并確保了高電容。
此外，不同于傳統的兩端多層片形電容器(參照圖1(a)和圖1(b))，嵌入印刷電路板的電容器的端子形成在電容器的底部和頂部，而不是其兩側(即，嵌入式片形電容器包括頂部端子和底部端子)。因此，具有與多層片形電容器相同極性的內部電極通過通向電容器的頂部和底部的過孔彼此連接。過孔通向頂部和底部的部分、或者其上形成的凸起、或者連接過孔通向頂部和底部的部分的內部或外部電極構成多層片形電容器的上端子和下端子。
水平設置的多層片形電容器的上和下端子直接連接至形成在印刷電路板上的相應頂部和底部導電層。這排除了對多層板(參考圖1(b)的數字30、35)上的過孔的需要，并排除了將基板布線連接至電容器端子的激光處理的需要，從而顯著地減小了印刷電路板的制造成本。


本發明的上述和其他目標、特征、和其他優點從以下結合附圖的詳細描述中將更加顯而易見，其中圖1(a)是示出傳統的嵌入式多層片形電容器的透視圖；圖1(b)是示出沿著圖1(a)中的線AA’截取的電容器的截面圖；圖2(a)是示出傳統印刷電路板的示意性截面圖；圖2(b)是用于說明圖2(a)的印刷電路板的問題的示意性的截面圖；圖3(a)是示出根據本發明的嵌入式多層片形電容器的實施例的不完整透視圖；圖3(b)是沿著圖3(a)中的線XX’截取的電容器的截面圖；圖4a到4c是示出根據本發明的若干實施例的嵌入式多層片形電容器的內部電極的形狀的平面圖；圖5是示出根據本發明的印刷電路板的實施例的分解透視圖；圖6是圖5示出的印刷電路板的示意性截面圖；圖7是示出根據本發明的嵌入式多層片形電容器的另一個實施例的截面圖；
圖8是示出根據本發明的印刷電路板的另一個實施例的示意性截面圖；圖9是示出根據本發明的嵌入式多層片形電容器的另一個實施例的截面圖；以及圖10是示出根據本發明的印刷電路板的另一個實施例的示意性截面圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖更詳細地描述本發明，附圖中示出了本發明的優選實施例。然而，本發明可以以多種形式實現，而不應該解釋為限定于在此所舉出的實施例。相反地，給出這些實施例使得本公開將更加充分和完全，并且使本領域的技術人員完全理解本發明的范圍。附圖中，為了清晰起見，放大了層和區域的厚度。
圖3(a)是根據本發明的嵌入式多層片形電容器的實施例的不完整透視圖，并且圖3(b)是沿著圖3(a)中的線XX’截取的電容器的截面圖。參照圖3(a)和圖3(b)，本發明的嵌入式多層片形電容器100包括電容器器身105；上外部電極101，形成在電容器器身105的頂部；以及下外部電極，形成在電容器器身105的底部。電容器器身105具有一個堆疊在另一個上的多個介電層(參考圖4的數字51、52)。
如圖3(b)所示，多個第一內部電極103和第二內部電極104形成在電容器器身105內部，通過介電層51、52隔離。第一內部電極103和第二內部電極104顯示相反的極性。此外，第一過孔113和第二過孔114在電容器器身105內部垂直延伸。第一過孔113連接至第一內部電極103，第二過孔114連接至第二內部電極104。過孔113和114能導電。第一過孔113通向電容器器身105的底部，并且第二過孔114通向電容器器身105的頂部。第一過孔113通向底部的部分連接至下外部電極102，并且第二過孔114通向頂部的部分連接至上外部電極101。這樣的過孔允許頂部-底部結構的外部端子。
圖4a是示出位于多層片形電容器100內部的內部電極103、104的形狀的平面圖。參照圖4a，第一內部電極103和第二內部電極104形成在介電層51、52上。第一和第二內部電極103、104分別具有通孔61、62。第一過孔113通過形成在第二內部電極104中的通孔62，但是不與通孔62的內圓周接觸。而且，第一過孔113接觸并連接至第一內部電極103。如圖4a所示，在第一內部電極103的電極表面示出的虛線部分表示第一內部電極103接觸并連接至第一過孔113的部分。因此，第一過孔113僅連接至第一內部電極103而不連接至第二內部電極104。同樣地，第二過孔114僅連接至第二內部電極104而不連接至第一內部電極103。因此，具有相反極性的電壓被施加到第一內部電極103和第二內部電極104。根據這個實施例，通孔形成在內部電極中，但是本發明并不局限于此。可以采用具有其他結構的內部電極。例如，可以采用圖4b或者圖4c示出的內部電極結構。
參照圖4b，在拐角處均具有切口的第一內部電極203和第二內部電極204形成在介電層51、52上。每個第一內部電極203的一個拐角均被切掉，使得第二過孔214不連接至第一內部電極203。結果，第一內部電極203僅連接至第一過孔213，而不連接至第二過孔214。同樣地，每個第二內部電極204的一個拐角被切掉，使得第二內部電極204僅連接至第二過孔214，而不連接至第一過孔213。因此，具有相反極性的電壓可以被施加到第一內部電極203和第二內部電極204。
參照圖4c，在介電層51、52上選擇性地使第一內部電極303和第二內部電極304偏向左和偏向右。第一內部電極303偏向一側，使得第二個過孔314不連接至第一內部電極303。結果，第一內部電極303僅連接至第一過孔313而不連接至第二過孔314。第二內部電極304偏向另一側，從而僅連接至第二過孔314而不連接至第一過孔313。因此，可以將具有相反極性的電壓施加到第一內部電極303和第二內部電極304。
不同于傳統的嵌入式多層片形電容器(參照圖1(a))，電容器100的水平長度和厚度的比率較小。優選地，多層片形電容器100的寬度為0.4mm到2.0mm，長度為0.4mm到2.0mm，并且厚度為0.05mm到1.0mm。充分減小了水平長度(寬度和長度)的比率，即使印刷電路板是彎曲的，也能夠防止板中的嵌入式電容器100損壞。此外，電容器的小尺寸(尤其是水平長度)降低了在制造或處理多層片形電容器的過程中出現碎化或裂化的可能性。如下所述，由小尺寸導致的電容減小可以通過并聯多個電容器100來克服。
參照圖4a到4c，第一和第二過孔113、114具有圓形橫截面。優選地，過孔113、114的截面直徑為50μm到500μm。可選地，第一和第二過孔可以具有矩形橫截面。優選地，第一和第二過孔的截面的寬度和長度分別為50μm到500μm。此外，第一和第二過孔可以具有三角形、六邊形、或者其他形狀的橫截面。本發明不限于一種過孔橫截面的形狀。
下文將給出包括嵌入式多層片形電容器的印刷電路板的說明。圖5是示出根據本發明的印刷電路板的實施例的分解透視圖。圖6是圖5中的印刷電路板的示意性截面圖。參照圖5和圖6，印刷電路板500具有嵌入其中的多個多層片形電容器100。嵌入印刷電路板500的電容器100的結構已經在前面解釋過(參照圖3和圖4a到圖4c)。
如圖5和圖6所示，印刷電路板500包括具有用于在其中嵌入電容器的凹槽的中心基板140。上多層板130和下多層板135堆疊在中心基板140的頂部和底部。在形成于中心基板140上的凹槽中，多層片形電容器水平設置。此外，上導電層110和下導電層120形成在水平設置的多層片形電容器的頂部和底部。導電粘合聚合體層、導電帶、導電環氧樹脂層、導電膠層、或者電鍍層可以被用作上和下導電層110、120。用于上和下導電層110、120的導電帶包括各向異性導電帶或者碳帶。
上導電層110和下導電層120并聯連接水平設置的電容器100。即，電容器100的上外部電極101連接至上導電層110，而下外部電極102連接至下導電層120。上導電層110和下導電層120分別連接至形成在印刷電路板上的布線結構(未示出)，以向電容器100施加電壓。
通過將具有頂部-底部結構的小尺寸電容器100連接至上和下導電層110、120，確保了足夠的電容，并即使印刷電路板500是彎曲的，也能防止電容器被損壞。
根據本發明，嵌入式多層片形電容器的端子可以用不同方法配置。換句話說，可以在不采用上述上和下外部電極的情況下配置頂部-底部電容器端子。實例在圖7和圖9中示出。
圖7是示出根據本發明的嵌入式多層片形電容器的另一個實施例的截面圖。參照圖7，多層片形電容器200在其頂部和底部不具有外部電極。取而代之地，通向頂部和底部的過孔113、114的部分113a、114a起到電容器200的外部端子的作用。電容器200的其他部件如上所述。圖8示出通過采用嵌入式片形電容器200制造的印刷電路板600。
參照圖8，水平設置的多個多層片形電容器200通過沒有獨立外部電極的上和下導電層110、120彼此連接。即，第一過孔113通向底部的部分113a直接連接至下導電層120，而第二過孔114通向頂部的部分114a直接連接至上導電層110。因此，多個多層片形電容器200并聯連接以確保高電容。
可選地，如圖9所示，嵌入式多層片形電容器300可以在過孔112、113通向頂部和底部的部分中具有凸起113b、114b。當電容器被嵌入到印刷電路基板中時，凸起直接連接至上和下導電層。圖10示出通過采用具有凸起113b、114b的嵌入式片形電容器300制造的印刷電路板700。
參照圖10，水平設置的多個多層片形電容器300通過沒有獨立外部電極的上和下導電層110、120彼此連接。即，第一過孔113的凸起113b直接連接至下導電層120，而第二過孔114的凸起114b直接連接至上導電層。結果，多層片形電容器300彼此并聯連接，以達到高電容。
如上所述，根據本發明，嵌入式多層片形電容器可以通過在其內部形成過孔而具有頂部-至-底部端子，以便經受更少的諸如碎化和裂化的機械損壞。此外，具有減小的水平長度的多個片形電容可以被水平設置以被并聯連接，使得在印刷電路板彎曲的情況下，嵌入電路板中的電容器也不會經受機械損壞。另外，通過連接多個嵌入式片形電容器可以實現高電容。這排除了形成過孔以將嵌入式多層片形電容器連接至板布線的獨立處理的需要。因此，不會出現激光處理期間發生未對準的問題，從而可以節約印刷電路板的制造成本。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種嵌入式多層片形電容器，包括電容器器身，具有多個介電層，一個堆疊在另一個上；多個第一和第二內部電極，形成在所述電容器器身內部，由所述介電層隔離；以及第一和第二過孔，在所述電容器器身內部垂直地延伸，所述第一過孔連接至所述第一內部電極，并且所述第二過孔連接至所述第二內部電極，其中，所述第一過孔通向所述電容器器身的底部，并且所述第二過孔通向所述電容器器身的頂部。
2.根據權利要求1所述的嵌入式多層片形電容器，其中，所述第一過孔通向所述底部的部分被連接至嵌入有所述多層片形電容器的印刷電路板的下導電層，并且所述第二過孔通向所述頂部的部分被連接至所述印刷電路板的上導電層。
3.根據權利要求1所述的嵌入式多層片形電容器，其中，所述第一和第二電極中的每個均具有通孔，以及其中，所述第一過孔在不與所述第二內部電極的所述通孔的內圓周接觸的情況下通過所述第二內部電極的所述通孔，并且所述第二過孔在不與所述第一內部電極的所述通孔的內圓周接觸的情況下通過所述第一電極的所述通孔。
4.根據權利要求1所述的嵌入式多層片形電容器，其中，所述第一內部電極在拐角處具有切口，使得所述第二過孔不連接至所述第一內部電極，并且所述第二內部電極在拐角處具有切口，使得所述第一過孔不連接至所述第二內部電極。
5.根據權利要求1所述的嵌入式多層片形電容器，其中，所述第一內部電極偏向一側，使得所述第二過孔不連接至所述第一內部電極，并且所述第二內部電極偏向另一側，使得所述第一過孔不連接至所述第二內部電極。
6.根據權利要求1所述的嵌入式多層片形電容器，進一步包括上外部電極，形成在所述電容器器身的頂部；以及下外部電極，形成在所述電容器器身的底部，其中，所述下外部電極通過所述第一過孔連接至所述第一內部電極，并且所述上外部電極通過所述第二過孔連接至所述第二內部電極。
7.根據權利要求1所述的嵌入式多層片形電容器，進一步包括第一凸起，形成在所述第一過孔通向所述底部的部分上；以及第二凸起，形成在所述第二過孔通向所述頂部的部分上。
8.根據權利要求2所述的嵌入式多層片形電容器，其中，所述第一過孔通向所述底部的部分直接連接至所述下導電層，并且所述第二過孔通向所述頂部的部分直接連接至所述上導電層。
9.根據權利要求1所述的嵌入式多層片形電容器，其中，所述電容器的寬度為0.4mm至2.0mm，長度為0.4mm至2.0mm，以及厚度為0.05mm至1.0mm。
10.根據權利要求1所述的嵌入式多層片形電容器，其中，所述第一和第二過孔具有圓形橫截面。
11.根據權利要求10所述的嵌入式多層片形電容器，其中，所述第一和第二過孔的截面的直徑為50μm至500μm。
12.根據權利要求1所述的嵌入式多層片形電容器，其中，所述第一和第二過孔具有矩形橫截面。
13.根據權利要求12所述的嵌入式多層片形電容器，其中，所述第一和第二過孔的截面的寬度和長度分別為50μm至500μm。
14.一種印刷電路板，包括中心基板；多個多層片形電容器，水平設置在所述中心基板內部；以及上導電層和下導電層，與所述多層片形電容器并聯連接，所述上導電層形成在所述多層片形電容器的頂部，并且下導電層形成在所述多層片形電容器的底部。
15.根據權利要求14所述的印刷電路板，其中，所述多層片形電容器中的每個均包括電容器器身，具有多個介電層，一個堆疊在另一個上；多個第一和第二內部電極，形成在所述電容器器身內部，由所述介電層分開；第一過孔和第二過孔，在所述電容器器身內部垂直地延伸，所述第一過孔連接至所述第一內部電極，并且所述第二過孔連接至所述第二內部電極；其中，所述第一過孔通向所述電容器器身的底部，并且第二過孔通向所述電容器器身的頂部。
16.根據權利要求14所述的印刷電路板，其中，所述上導電層和下導電層包括選自由導電粘合聚合物層、導電帶、導電環氧樹脂層、導電膠層、和鍍金屬層組成的組中的一種。
17.根據權利要求15所述的印刷電路板，其中，所述多層片形電容器中的每個進一步包括上外部電極，形成在所述電容器器身的頂部；下外部電極，形成在所述電容器器身的底部；其中，所述上外部電極直接連接至所述上導電層，并且所述下外部電極直接連接至所述下導電層。
18.根據權利要求15所述的印刷電路板，其中，所述多層片形電容器中的每個進一步包括第一凸起，形成在所述第一過孔通向所述底部的部分上；以及第二凸起，形成在所述第二過孔通向所述頂部的部分上；其中，所述第一凸起直接連接至所述下導電層，并且所述第二凸起直接連接至所述上導電層。
19.根據權利要求15所述的印刷電路板，其中，所述第一過孔通向所述底部的部分直接連接至所述下導電層，并且所述第二過孔通向所述頂部的部分直接連接至所述上導電層。
全文摘要
本發明提供了一種嵌入式多層片形電容器，以及具有該嵌入式多層片形電容器的印刷電路板。嵌入式多層片形電容器包括電容器器身，具有一個堆疊在另一個上的多個介電層；多個第一和第二內部電極，形成在電容器器身內部，由介電層隔離；以及第一和第二過孔，在電容器器身內部垂直地延伸。第一過孔連接至第一內部電極，并且第二過孔連接至第二內部電極。第一過孔通向電容器器身的底部，并且第二過孔通向電容器器身的頂部。
文檔編號H05K1/18GK1832070SQ20061000151
公開日2006年9月13日 申請日期2006年1月18日 優先權日2005年3月7日
發明者沈昌勛, 安鎮庸, 曹碩鉉, 姜晟馨 申請人:三星電機株式會社