专利名称：超低电感多层陶瓷电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子器件，更具体地说，本发明涉及陶瓷电容器。
背景技术：
随着计算机和网络通信的性能提高，对高速度和高密度的集成电路的需求也在增加。这样高性能的集成电路(“ICs”)势必要求有更复杂的噪声滤波技术如去耦合电容器来提高器件的可靠性。去耦合电容器通常被安置于靠近电源的地方，例如Vdd和/或地。去耦合电容器可降低噪声并使电源电压的波动平滑。
去耦合电容器通常被安放在印制电路板(“PCB”)上接近ICs。由于ICs的开关速度提高，对去耦合电容器的要求也随之更高。图1A举例说明一个传统的去耦合电容器100。电容器100包括一个主体106和两个端部102-104。电容器100是一个典型矩形结构，其物理尺寸为W(宽度)×L(长度)×H(高度)，其中L通常是结构中最长的尺寸而H是最短的尺寸。对于电容器100，两个端部102-104提供电位差，也就是大家知道的正(+)极/负(-)极。电容器100的结构通常被称为轴向结构。图1B是图1A中所示的电容器100的侧视图140，其中一个电容器150被安置于一个PCB 152上。通常，用导线或端子162-164来连接电容器150和PCB152。
通过应用越来越大的电容器，工业上已经满足对更大的去耦合电容器的需求。然而，传统电容器的一个问题就是寄生电感。通常，电容器在尺寸上越大，寄生电感也就会变得越大。寄生电感降低了电容器的性能。具有大寄生电感的电容器具有低谐振频率，从而使其不能用于高速的普通用途上。例如，普遍发现低功率DC/DC转换器或者说直流-直流转换器在1MHz下运行，而且有一些甚至在高达2MHz下运行。然而，高功率DC/DC转换器仍然运行在其较低功率的对应转换器的大约1/10频率下。一个原因与大电容器的谐振频率有关。与具备高于2MHz谐振频率的较小容量多层陶瓷电容器相比，大容量多层陶瓷通常具备低于500kHz的谐振频率。谐振频率和电容的关系可以用下面公式表达f＝1/2π(LC)1/2其中f代表谐振频率，L代表寄生电感也被称为等效串联电感(“ESL”)，而C代表电容。由此式可见，电感L越小，则谐振频率f就越高。
因而，希望能有一种多层电容器，它可以提供高电容量而具有低寄生电感。
发明内容
依照美国法典第35篇第119(e)款和美国法典实施细则第37篇第1.78款，本申请要求以下专利申请的优先权名称为“超低电感多层陶瓷电容器结构(Ultra Low Inductance Multi Layer Ceramic CapacitorStructures)”的美国临时专利申请，其申请号为60/468,380，提交日期为2003年5月6日；申请号为60/468,876，提交日期为2003年5月8日的美国专利申请；以及申请号为60/469,475，提交日期为2003年5月6日的美国专利申请；以及申请号为10/694,306，提交日期为2003年10月27日的美国专利申请，在此将上述申请引以为参考文件。
本发明的电容器包括m个电极板，该电极板彼此隔开并平行排列，其中m是大于1的整数。m个电极板各自包括一个第一延伸件。在电容器的一个第一公共外表面上排列有n个第一外部端子，其中n是大于1的整数。m个电极板中的偶数电极板的第一延伸件与n个第一外部端子中的偶数端子连接。m个电极板中的奇数电极板的第一延伸件与n个第一外部端子中的奇数端子连接。n个第一外部端子被以预定最小距离彼此间隔排列，以便使寄生电感最小。
在其他特征中，该预定最小距离是可防止n个第一外部端子之间串扰的一个最小距离。该n个第一外部端子平行放置。在一个实施例中，n＝2且n个第一外部端子平行放置。在另一实施例中，n＝3且n个第一外部端子平行放置。n个第一外部端子中的偶数端子排列于n个第一外部端子中的奇数第一外部端子之间。
在其他特征中，在m个电极板的每个电极板之间设置一种介电材料。n个第一外部端子的外部安置于电容器的公共外表面和电容器的对应侧表面。在另一实施例中，n＝4及n个第一外部端子中的第一和第二端子排列在第一排，n个第一外部端子中的第三和第四端子排列在第二排。n个第一外部端子中的第一端子排列得邻近于n个第一外部端子中的第二和第四端子，并斜对n个第一外部端子中的第三端子。n个第一外部端子中的第二端子排列得斜对n个第一外部端子中的第四端子。
在其他特征中，m个电极板中的每个电极板中包括一个第二延伸件。电容器包括s个第二外部端子，其中s是一个大于1的整数。s个第二外部端子排列在电容器的第二个公共的外表面上。m个电极板中的偶数电极板的第二延伸件与s个第二外部端子中的偶数端子相连。m个电极板中的奇数电极板的第二延伸件与s个第二个外部端子中的奇数端子相连。
在其他特征中，第二公共外表面与第一公共外表面相对排列。m个电极板中的每一个电极板包括一个第二延伸件。电容器包括s个第二外部端子，其中s是大于1的整数。s个第二个外部端子中的偶数端子排列在电容器的第三外表面上。s个第二个外部端子中的奇数端子排列在电容器的第四外表面上。m个电极板中的偶数电极板的第二延伸件与s个第二个外部端子中的偶数端子相连。m个电极板中的奇数电极板的第二延伸件与s个第二外部端子中的奇数端子相连。
本发明提供了一种滤波器，该滤波器包括上述电容器并进一步包括一个电感器，此电感器与n个第一外部端子中的偶数端子相连。一个输出端与n个第一外部端子中的偶数端子相连。n个第一外部端子中的奇数端子接参考电压。
本发明提供了一种电压调节器，其包括上述滤波器。
本发明提供了一种印制电路板(“PCB”)，其包括多个上述电容器并进一步包括多个PCB接头。该多个电容器与多个PCB接头相连，以便于使至少两个电容器并联连接。
本发明提供了一种电容器结构，该结构包括上述电容器并进一步包括一个第二电容器，该第二电容器包括x个电极板，电极板平行放置，其中x是大于1的整数，其中x个电极板中的每一个包括一个第三延伸件以及s个第三个外部端子。
在其他特征中，s＝2，s个第二外部端子平行排列，s个第三外部端子平行排列。可替换的是，s＝3，s个第二外部端子平行排列，s个第二外部端子中的偶数端子平行排列于s个第二外部端子中的奇数端子之间。s个第三外部端子平行排列，s个第三外部端子中的偶数端子排列于s个第三外部端子中的奇数端子之间。
本发明提供了一种滤波器，包括上述电容器结构并进一步包括一个电感器，该电感器与n个第一外部端子的偶数端子相连。一个输出端与n个第一外部端子的偶数端子相连，一个参考电压与n个第一端子的奇数端子相连。
本发明提供了一种电压调节器，包括上述滤波器并进一步包括一个多层印制电路板。上述电容器结构位于该多层印制电路板上。电感器与多层印制电路板的第一迹线(trace)相连。第一迹线通过第一组通孔(via)连接n个第一外部端子的偶数端子。输出端子与多层印制电路板上的第二迹线相连。第二迹线通过第二组通孔连接n个第一外部端子的偶数端子。多层印制电路板上的第三迹线接参考电压。第三迹线通过第三组通孔连接n个第一外部端子的奇数端子。
根据以上描述，本领域技术人员现在应可以认识到，本发明的概括性指导可以通过各种形式实现。因而，在结合具体实施例对本发明进行说明的同时，不应认为本发明的范围局限于此，因为在学习了本发明的附图、说明书和权利要求书后，对于本领域技术人员来说对本发明进行其他改动将会是显而易见的。
根据以下详细描述以及本发明的各种实施例的相关附图，将可更好地理解本发明，然而本发明的各种实施例仅用于说明和理解，不应将本发明局限于某个特定的实施例。附图中图1A-B举例说明一个传统的电容器；图2A-2B是示意图，图示根据本发明的一个实施例的一个多层电容器；图3A-3C举例说明根据本发明的一个实施例的一个多层电容器的多个电极板；图4A是根据本发明的一个实施例的一个多层电容器的分解透视图；图4B是根据本发明的一个实施例的一个多层电容器的示意图；图5是一个示意图，该图举例说明一个多层电容器，该电容器位于根据本发明的一个实施例的一个印制电路板上；图6A-6H是示意图，该图举例说明根据本发明的一个实施例的一个电容器的连接端子；图7A是根据本发明的一个实施例的示意图，该图举例说明一个使用多层电容器的直流-直流转换器；图7B是根据本发明的一个实施例的示意图，该图举例说明一个在直流-直流转换器中具有寄生电感的多层电容器；图8A-8C是示意图，该图举例说明根据本发明实施例中直流-直流转换器中电容器的连接；图9A-9D举例说明根据本发明的一个实施例中的一种多层电容器的堆叠结构；图10A-10E举例说明根据本发明的一个实施例中的一种多层电容器的堆叠结构；图11A-11C举例说明根据本发明的一个实施例中的另一种堆叠结构；图12A-12B举例说明根据本发明的一个实施例中的一个具有罩壳的电容器；图13举例说明根据本发明的一个实施例中的多个电容器的堆叠结构；和图14A-14B举例说明根据本发明的一个实施例的另一种堆叠结构。
具体实施例方式
在下面实施例的描述中，实质上相同的部分用相同的参考编号表示。
本发明公开了一种低寄生电感的多层电容器，该电容器具有一种平行六面体形状。为了在多层陶瓷电容器中保持低寄生电感，在一个实施例中，在外部接触端子间的电子串扰发生前，外部接触端子需要尽可能安置于相近位置以降低寄生电感。换句话说，一个电容器的外部接触端子之间的物理距离减小会使得寄生电感降低。
图2A是结构200的示意图，该图举例说明了装在一个印制电路板208上的多层电容器202。在一个实施例中，电容器202包括两个外部接头或者说接触端子204和206。接触条或者说接触端子204用作电容器202的一个电极的端子，而接触端子206用作另一电极的端子。在一个实施例中，电容器202的宽度222小于电容器202的高度220。在接触端子204和206之间采用预定最小距离210以使寄生电感最小。接触条202-206的两个相对电极的距离210影响寄生电感。接触条202-206的两个相对电极的距离210越短，则寄生电感就越小。这种结构也有效地减小了串联电阻。优选的是，距离210小于12密耳，而更优选的则是小于8密耳。
图2B是结构230的示意图，其中显示了图2A中的接触端子204和206的仰视图。接触端子204和206被一个预定区域或者说距离236分开，以使寄生电感保持为最小。在一个实施例中，为了降低电容器的寄生电感，距离210应保持为最小长度。距离210也被称为预定最小距离。在一个实施例中，一个预定最小距离是隔开不同电极的外部接头的最小距离。如先前讨论，在接触条204和206这两个电极间的距离236影响到寄生电感。相对电极接触端子间的距离越短，寄生电感就变得越小。
再次参照图2A和2B，从一个方面看，电容器202的结构可被称为是一种辐射状结构，因为该多层电容器的辐射状结构可以被视为具有一种轴向构造，绕轴旋转90度后就可使两个端子移动到电容器的一边，而不是定位于电容器的轴心两侧。电容器的这种辐射状结构的一个优点就是它能够将外部接头以最小的距离安置在一起。减小外部接头间的距离可以降低寄生电感。换句话说，辐射状结构的电容器可以提供低寄生电感，这部分是因为端子间的距离210小。
图3A-3C是举例说明根据本发明的一个实施例的电极板的各种视图。图3A是一个多层辐射状结构电容器中的电极板302-308的透视图。电极板302-308进一步分别包括接触指或者说延伸件312-318。应注意，在图3A中电极板302-308和接触指312-318的大小不是按比例显示的。在一个实施例中，电极板312和316均接第一电极的电压，而电极板314和318则接另一电极的电压。应注意，介电材料(图3A未示)设置在电极板302-308之间。还应注意，显示在图3A中的电极板302-308的数目仅是说明性质的。在一个实施例中，电极板412-418包括以下一种或多种材料铜，镍，铝和/或其他金属合金。
图3B展示了电极板302-308的一个俯视图。图3C展示了电极板302-308的仰视图。在一个实施例中，电极板302和306携带一个电极的电荷，而电极板304和308携带另一电极的电荷。图3C展示出四个接触指312-318，其中接触指312和316接一个电极的电压，而接触指316和318接另一电极的电压。应该注意，在一个实施例中，间隙382会影响寄生电感的数值。间隙382优选小于12密耳，更为优选的则是小于8密耳。
图4A是一个根据本发明的一个实施例的多层电容器400的分解透视图。电容器400包括多个第一和第二电极板412-418以及介电材料402-410。介电材料例如是陶瓷复合物，在一个实施例中介电材料被夹在电极板之间。应该注意，图4A所示介电材料402-410的尺寸是说明性质的，而不是成比例的。电容器400进一步包括第一和第二外部接头420和422以供电性连接。应该注意，如果在电容器中增加或减少极板，本发明的主要概念不会改变。
参考图4A，每个第一电极412或416，也被称为第一内部电极或称电极板，均包括第一部分440和第二部分或称延伸件430。第一部分440是第一电极412的主体。第二部分430是一个接触指。在一个实施例中，电容器400的宽度434小于电容器400的高度436。应注意，图4A所示接触指430不是按比例绘制的，它们仅供说明用。应进一步注意到，第一电极412可包括更多接触指。
同样，每个第二电极414或418均包括第一部分442和第二部分或称延伸件432。第一部分442是第二电极418的主体。第二部分432是一个接触指。在一个实施例中，接触指430-432被用来为第一和第二外部接头420和422提供电性连接。位于第一和第二外部接头420和422之间的距离424被减至最小以降低寄生电感。
介电材料402-410，也被称为陶瓷层或介电层，被夹在第一和第二电极板412-418之间。在一个实施例中，介电材料402-410是由以下一种或多种材料制成的钛酸钡，钛，锆酸钛，和/或其他陶瓷材料。
第一外部接头420，也被称为外部端子或外部引线，垂直于电极板412-418且电性连接到第一电极板412和416的接触指430。第一外部接头420被用于经不同连接介质如印制电路板或导线，提供第一电极412、416与其他器件的电性连接。在一个实施例中，第一外部接头420被构造成连接到印制电路板。在另一实施例中，第一外部接头420被构造成连接到一个器件，如另一电容器或电感器。例如，参考图9D和图10C，其中堆叠的辐射结构电容器将描述于后。第二外部接头422，也被称为外部端子或外部引线，也垂直于电极板412-418且电性连接到第二电极层414、418的接触指432。第二外部接头422被用于为第二电极412、416和其他器件间提供电性连接。在一个实施例中，第二外部接头422被构造成连接到印制电路板。在另一个实施例中，第二外部接头422被构造成连接到一个器件，如另一电容器。
距离424，也就是最小间距或称最小距离或称预定最小距离，是在第一外部接头420和第二外部接头422之间的物理距离。
图4B所示是根据本发明的一个实施例的多层电容器450的结构。电容器450包括外部接头452-454，间隙456，和主体456。在一个实施例中，外部接头452-454相应于图4A所示的外部接头420-422。同样，间隙456的宽度相应于图4A所示的最小间距424，在这个实施例中，电容器450的宽度460小于电容器的高度464。在另一个实施例中，电容器450的高度464大于长度462。本发明的一个优点涉及到能够节省在印制电路板上的管脚间距(footprint space)。应该注意，如果增加或减少接触指，这不会偏离本发明的基本概念。
图5是一个示意图，用于说明按照本发明的一个实施例的安装在印制电路板上的多层电容器。参考图5，图示结构500包括电容器502和印制电路板512，它们通过接头504-510相连接。在一个实施例中，电容器502是多层陶瓷电容器，该电容器包括第一外部接头506和第二外部接头504。为减小寄生电感，外部接头504-506被设为彼此间隔最小距离518。印制电路板512包括金属迹线(traces)514-516和金属接头508-510以供连接到电容器502。应该注意，如果印制电路板512包括多层金属迹线，本发明的主要概念不会被改变。
在一个实施例中使用了表面贴装技术，通过焊接将电容器502安装到印制电路板512上。在另一个实施例中，电容器502可以通过胶或其他粘结材料而被机械安装到印制电路板512上。对去耦电容器采用这种类型的安装技术的一个优点是易于安装和易于重新加工。
图6A-6D是举例说明根据本发明的可选择实施例的电容器接触端子的示意图。参考图6A，该图是电容器接触条结构600的仰视图，该接触条结构具有三个接触条604-610。在一个实施例中，一个电极的电极板被连接到外侧的接触条604-606，且另一个电极的电极板被连到内侧接触条610。换句话说，其中一个接触端子被置于电容器的中央接触条上，而其他接触端子则被分成两部分，且被置于电容器结构600的外侧。这种接触条结构为外部接头提供了低串联电阻。对于某些应用如DC/DC转换器来说，为了取得相对高性能DC/DC转换器，必须使串联电阻达到最小。而且，高性能DC/DC转换器或电压调节器不但需令内部串联电阻最小而且需使与印制电路板有关的迹线和通孔所产生的串联电阻达到最小。从一方面看，接触条端子结构减少了印制电路板和电容器的组合串联电阻。
可采用更多层次的接触结构以便为电容器产生可交叉的接触端子。应进一步指出，随着端子自身有效接触表面减少，根据本发明的多层电容器的辐射状结构在递进地减少串联寄生电感的同时，有效串联电阻会增加。因此，本发明的一个优点是有更多数量的外部接头可用于大电容器。
参考图6B，该图为电容器接触条结构630的示意图，举例说明一种接触条结构的外部接头632的另一个实施例，该接触条结构具有三个接触条634-640。在一个实施例中，电容器的一个电极的电极板被连接到内侧接触条或者说接触指640，并且另一个电极的电极板被连接到外侧接触条634-636。电容器632的外部接头用于举例说明一种扩展接触表面如接触条634-636的技术，使该外部接头其超出电容器632的表面，且围绕电容器632主体的拐角将接触表面包裹。应该注意，通过增加接触表面面积，等效串联电阻(“ESR”)被减少，这会有利地提高电容器的性能。对于一个给定的传统电容器的底部表面积，该技术可以增加30％表面积。使用扩展接触表面的另一优点是在电容器和印制电路板间产生了更强连接。在另一个实施例中，将两个接触条634-636设置成扩展超出电容器632的表面且围绕包裹电容器632的拐角，以进一步增大接触面积从而减少电阻。
图6C举例说明接触条的一种更高级的结构660。结构660说明接触条664-670的一种可选择的设置方案。在一个实施例中，接触条664-670间的间距被最小化以减少电容器632的寄生电感。图6D举例说明电容器682的接触条684-690的结构680。接触条684-690的大接触面积为结构680提供了低等效串联电阻(ESR)。应指出，如果高级接触条增加超过4条是不偏离本发明的。在一个实施例中，接触条684-690被设置成超出电容器682的表面，然后围绕包裹电容器682的各角，以进一步增加接触面积而减少电阻。
在一个实施例中，一种辐射状结构的电容器被用于在高功率DC/DC转换器中执行滤波功能。DC/DC转换器，即所谓直流-直流转换器，是一种接收直流输入电压并产生直流输出电压的器件。通常，其产生的输出电压与输入不同。在另一种应用中，DC/DC转换器可以被用于提供噪声隔离和/或功率调节，依此类推。
图6E是图6A所示根据本发明的一个实施例结构的多层电容器的分解透视图。电极板614和616包含接触指618-619，而电极板615和617包含接触指620。应该注意，图6E中所示电极板614-617和接触指618-620的尺寸不是成比例的。如果接触指618-619的尺寸相对于电极板614-617稍小或稍大，本发明的益处和优点不受影响。在一个实施例中，电极板615和617被连接到一个电极，且电极板614-616被连接到另一电极。应注意，电极板614-617之间要隔开或在其间插入介电材料(图6E中未示)。还应注意，图6E中的电极板614-617的数量是说明性的。在一个实施例中，电极板614-617由以下一种或多种材料制成铜，镍，铝或其他金属合金。
图6F举例说明具有外部接触条646-649的电容器642，该电容器与根据本发明的一个实施例的图6B所示电容器632相同。在一个实施例中，电容器642的主体644包括多个电极板614-617，如图6E所示。外部接头646-648包裹主体644的各角从而使接触面积最大化。在这个实施例中，外部接头646-648被连接到一个电极，且外部接头649被连接到另一个电极。
图6G是图6C所示的根据本发明的一个实施例的结构的多层电容器的分解透视图。电极板674-677包含接触指650-656，其中电极板674和677被连接到一个电极，而电极板675-676被连接到另一个电极。应注意，图6G所示电极板674-677和接触指650-656不是成比例的。如果接触指650-656的尺寸相对于电极板674-677稍小或稍大，实施本发明的益处和优点不受影响。应注意，电极板674-677应隔开或在其间插入介电材料(未在图6G中示出)。还应注意，图6G中所示电极板674-677的数量是说明性的。在一个实施例中，电极板674-677是由以下一种或多种材料制成的铜，镍，铝或其他金属合金。
图6H举例说明具有外部接触条693-696的电容器691，该电容器与根据本发明的一个实施例的图6D中的电容器682相同。在一个实施例中，电容器691的主体692包含多个电极板674-677，如图6G所示。外部接头693-695包裹主体692的各角以使接触面积最大化。应注意，在一个实施例中，外部接触条693-695包裹了主体692的前边和后边。
图7A是一个举例说明直流-直流转换器700的示意图，该转换器使用了根据本发明的一个实施例的多层电容器C。转换器700包括开关电源702、电感器L、和电容器704。开关电源702进一步包括第一开关S1、第二开关S2、Vcc和接地电压。而且，电容器704具有电容C和寄生电感Lpar。在操作中，电感L使输出端的电流波动平滑而电容器704使电压波动平滑。应指出，转换器700也可称为直流-直流电压调节器。
图7B举例说明DC/DC转换器的另一种结构750。转换器750包括开关电源752、电感器L和电容器754。转换器750有时被称作LC结构。开关电源752进一步包括第一开关S1、第二开关S2、Vcc和接地电压GND。电容器754包括三个电容元件C1、C2、C3，其分别具有寄生电感L1、L2、L3。电容元件C1、C2、C3并联以增加电容器754的总电容。在工作时，电感L使输出端的电流波动平滑，而电容器754使电压波动平滑。
图8A-8C所示结构用于举例说明根据本发明实施例的直流-直流转换器的连接。图8A显示一种具有LC结构的结构800，该LC结构例如是DC/DC转换器。结构800包括电容器801、电感器L和输出。电容器810进一步包括两个外部接触条802和804，其中电感器L的一端连接到接触条802的一端。输出连到接触条802的另一端。接触条802的连接相应于图7A中所示节点A的连接。在一个可选择的实施例中，电容器801有一个电极具有两个连接点，其中顶部接触条802的左手部分连接点连接到DC/DC电压调节器中电感器L的输出端，而顶部接触条802的右手部分连接点连接到电压调节器的输出端。底部接触条或者说接触指804接参考电压即接地电压GND。
图8B是一个可选择的实施例。结构810说明直流-直流转换器的连接，该转换器安装在印制电路板820上。在一个实施例中，印制电路板820包括多种通孔822-828。结构810包括电容器811、电感器L和输出。电容器811进一步包括两个外部接触条812-814，其中接触条812-814进一步连接到多个通孔822。电感器L的一端连到PCB上的迹线，然后该迹线连到印制电路板820的通孔824，且输出连到印制电路板820的另一个通孔826。对本领域技术人员来说，显而易见的是若添加额外的外部接触条并不偏离本发明。接地电压或参考电压通过通孔828连到右侧的接触条816。
图8C举例说明一个可选择的结构840，其包括电容器850，该电容器850进一步包括三个外部接触条852-856。接触条854提供其中一个电极的电压，而接触条852、856为电容器850提供接地电压或参考电压。在特定应用中，接触条可用作传输线，且接触条852和856可提供屏蔽。
图9A-9D举例说明根据本发明一个实施例的多层电容器的堆叠结构。图9A显示具有第一电极板904和第二电极板906的结构900。应注意，在各电极板间可采用介电材料或空气间隙。第一电极板904进一步包括顶部接触指或延伸件908，和底接触指或延伸件910。第二电极板906也包括顶接触指或称延伸件912，和底部接触指或称延伸件914。应该注意，接触指908-910和912-914不是相对于电极板904-906按比例示出的。
图9B举例说明在顶部具有外部接触条926-928而在底部具有外部接触条930-932的电容器920。电容器920的主体922包括多个电极板904-906，如图9A所示。在一个实施例中，间隙924-925应保持为最小以减少寄生电感。
图9C举例说明结构940，该结构具有在DC/DC电压调节器中不同元件间的物理连接。电感器L的一个输出端被连接到顶端外部接触条926，而底部接触条930连接到结构940的输出端。另一个外部接触条932接接地电压或参考电压。
图9D举例说明堆叠结构960，其中两个电容器962-964堆叠到一起而形成一个更大的电容器，如示意图972所示。在一个实施例中，为了使电容器962和964堆叠，电容器962的底部外部接触条982连到电容器964的顶部外部接触条986，而电容器962的底部外部接触条984连到电容器964的顶部外部接触条988。从一个方面看，示意图972中的电容器966可以是电容器964，而电容器968可以是电容器962。对本领域技术人员来说显而易见的是，将额外的电容器堆叠到电容器962和/或964上并不偏离本发明。
图10A-10E举例说明根据本发明一个实施例的多层电容器的堆叠结构。图10A显示具有第一电极板1002和第二电极板1004的结构1000。第一电极板1002进一步包括第一接触指或称延伸件1012和第二接触指1013。在一个实施例中，第一接触指1012延伸到电容器的一侧，而第二接触指或延伸件1013延伸到电容器的底部。应该注意，连接接触指1012-1015不是相对于电极板1002-1004按比例示出的。第二电极板1004也包括第一接触指或称延伸件1014和第二接触指或称延伸件1015，其中第一接触指1014延伸到电容器的一侧，而第二接触指或称延伸件1015延伸到电容器的底部。
图10B举例说明电容器1020的正视图，其中电容器1020包括两个侧边接触条1024-1026和两个底部接触条1028-1030。电容器1020的主体1022包括多个第一和第二电极板1002-1004，如图10A所示。应注意使接触条间的间隔保持为最小以减少寄生电感。在一个实施例中，连接条1024和1030是一个电极的端子，而接触条1026和1028是电容器1020的另一个电极的端子。
图10C举例说明堆叠结构1040，其中两个电容器1042-1044堆叠到一起以形成一个更大的电容器。在一个实施例中，这种堆叠是通过将电容器1042的外部接触条1048连接到电容器1044的外部接触条1050上实现的。可以用其他接触条1054-1060连接到其他元件如印制电路板。
图10D举例说明具有第一电极板1072和第二电极板1074的结构1070。第一电极板1072进一步包括第一接触指1073和第二接触指1075。在一个实施例中，第一接触指1073延伸到电容器的底部，且第二接触指1075延伸到电容器的外部表面。第二电极板1074包括第一接触指1078和第二接触指1079。第二电极板1074的第一接触指1078延伸到电容器的底部，且第二接触指1079延伸到电容器的另一个外部表面。在一个实施例中，第一电极板1072携带一个电极的电荷，而第二电极板1074携带另一个电极的电荷。应该注意，接触指1073-1079不是相对于电极板1072-1074按比例示出的。
图10E举例说明堆叠结构1080，其中两个电容器1082-1084堆叠到一起以形成一个更大的电容器。在一个实施例中，电容器1082-1084是图10D中示出的电容器1070构成的器件。返回参考图10D和10E，在一个实施例中，接触指1075被连接到外部接触条1093，而接触指1079被连接到外部接触条1092。并且，第一电极板1072的接触指1073被连接到外部接触条1098，而第二电极板1074的接触指1078被连接到外部接触条1097。在一个实施例中，接触指1093和1098携带一个电极的电荷，而接触指1092和1097携带另一个电极的电荷。
在一个实施例中，上述堆叠是通过将电容器1082的外部接触条1088连接到电容器1084的外部接触条1099实现的。在这一实施例中，电容器1082-1084是并联的。也可用其他接触条1094-1098连接到其他元件如印制电路板。
图11A-11C以透视图的方式举例说明堆叠结构的另一实施例。图11A显示一多层电容器的第一电极板1102和第二电极板1104。第一电极板1102进一步包括第一接触指或称延伸件1112以及第二接触指或称延伸件1113。在一个实施例中，第一接触指1112延伸到电容器的左侧，且第二接触指1113延伸到电容器的右侧。应该注意，接触指1112-1114不是相对于电极板1102-1104按比例绘制的。第二电极板1104包括接触指或称延伸件1114，其延伸到电容器的底部。
图11B举例说明电容器1120的正视图，其中该电容器包括两个侧边接触条1124-1126和一个底部接触条1128。电容器1120的主体1122包括多个第一和第二电极板1102-1104，如图11A所示。应该注意，在接触条1124-1128间的间隔应保持最小以减少寄生电感。在一个实施例中，接触条1124和1126是一个电极的端子，而接触条1128是电容器1120的另一电极的端子。
图11C举例说明电容器1120的另一个正视图，其中该电容器包括两个侧边接触条1144-1146和一个底部接触条1148。电容器1140的主体1142包括多个第一和第二电极板1102-1104，如图11A所示。应该注意，除了接触条1144-1148，电容器1120的正视图与电容器1140的正视图相同，接触条1144-1148围绕包裹电容器1140的主体1142的各角。在接触条1144-1148间的间隔应保持最小以减少寄生电感。在一个实施例中，接触条1144和1146是一个电极的端子，而接触条1148是电容器1140的另一个电极的端子。
图14A-14B举例说明堆叠结构的另一个实施例。与图11A-11C所示实施例相比，图14A-14B的实施例进一步包括了具有两种电极的侧边电极。图14A显示多层电容器的第一电极板1402和第二电极板1404。第一电极板1402进一步包括第一接触指或称延伸件1412、第二接触指或称延伸件1413以及第三接触指或称延伸件1484。在一个实施例中，第一接触指1412延伸到电容器的左侧，第二接触指1413延伸到电容器的底部，第三接触指1484延伸到电容器的右侧。应该注意，接触指不是相对于电极板1402-1404按比例绘制的。第二电极板1404包括第一接触指或称延伸件1482、第二接触指或称延伸件1418以及第三接触指或称延伸件1482。如图所示，其中第一接触指1482延伸到电容器的左侧，第二接触指1415延伸到电容器的底部，而第三接触指1414延伸到电容器的右侧。
图14B举例说明堆叠结构1440，其中两个电容器1442-1444被堆叠到一起以形成一个电容器器件。在一个实施例中，电容器1442-1444是由图14A所示电容器1402构成的器件。参看图示电容器1444，接触指1484被连接到外部接触条1468，接触指1414被连接到外部接触条1452，接触指1413被连接到外部接触条1460，接触指1415被连接到外部接触条1458，接触指1412被连接到外部接触条1450，而接触指1482被连接到外部接触条1492。电容器1442结构与此类似。电容器1490和1492被设置在侧边结构的一侧，其中电容器1442和1444通过彼此电性连通的接触条1490和1492以及同样是彼此电性连通的接触条1448和1450而电性连接。本领域技术人员将理解，在这一示例性的并排结构中可以堆叠额外的电容器。
尽管图14A-14B所示实施例说明可用串联方式连接电容器，但该电极板结构也可重新构造而用并联方式堆叠电容器。
图12A-12B举例说明根据本发明的实施例的具有罩壳的电容器。图12A说明结构1200，其示出根据本发明一个实施例的具有罩壳1212的堆叠电容器。结构1200包括两个电容器1202、1204，罩壳1212和印制电路板1220。在一个实施例中，电容器1204包括多个外部接触条1207-1210，其中外部接触条1207-1208位于电容器1204的顶部，而外部接触条1209-1210位于电容器1204的底部。电容器1204经接触条1209-1210被连接到印制电路板1220，而电容器1202则经接触条1205-1208被堆叠到电容器1204上。
在一个实施例中，罩壳1212提供散热的功能，其中热是由电容器1202-1204产生的，罩壳也被称为外壳、容器和/或散热器——在此这些术语可替换使用。罩壳1212可包括专用的内部和外部散热片(图12A未示)。内部散热片用于耗散堆叠的电容器1202-1204之间的热。应指出，若电容器工作在高频则易于变热。
在一个实施例中，辐射状结构的电容器可放置于容器1212中，以便垂直堆叠成较大的电容器。容器或称罩壳1212可由塑料组合物制成。可选择地，容器1212可由挤压出的铝材料制成。容器1212包括多个散热片，且它们被用于提供通到容器1212外部表面的导热通路。在另一个实施例中，容器1212可使用挤压的铝制成且构造为具有内腔，其中每个内腔被设计成适合单个电容器。应指出，当电容器以高频工作时，散热是至关重要的。
图12B说明一种结构1250，其示出根据本发明的一个实施例以堆叠方式置于容器1256中的电容器。结构1250包括两个电容器1252-1254，一个容器或称罩壳1256(也可称为盒或称外壳)，以及印制电路板1270。在一个实施例中，电容器1252包括多个外部接触条1262-1264和1270，其中外部接触条1262-1264延伸到电容器1252的侧边，而外部接触条1270延伸到电容器1250的底部。电容器1254与电容器1252类似，且它们是水平堆叠的。
容器1256可用于耗散电容器1252-1254产生的热，该容器可由导热材料制成。而且，容器1256使电容器1252-1254的堆叠变得容易。在一个实施例中，容器1256和电容器1252-1254间的间隔1258填充有导热性材料，以便更有效地散热。可选择的是，设置可选元件1278以耗散来自电容器的热。
属于本发明的范畴和精神内的是，使得图9D和10C所示的堆叠电容器结构包括各种各样的外部端子构造，该外部端子例如是图6A-6D所举例说明的外部端子。
进一步考虑容器1256，容器1256可以包括任何适合的容器、盒子或由适当材料制成的任何类似器件。容器可以通过喷射成型(injectionmolding)工艺制成，还可用封装工艺将堆叠的电容器彼此固定到一起。可采用任何适当数量的电容器加以堆叠。
图13举例说明根据本发明的一个实施例的多个电容器堆叠结构1300。结构1300具有包含多个电容器的仰视图1301和印制电路板(PCB)1320的俯视图。仰视图1301中包含多个电容器1302-1306的外部接触条1310-1314。每个仰视图包括第一极端子1310和第二极端子1314。设置间隔1312以分开端子1310和1314。在一个实施例中，间隔1312是最小距离以便减少寄生电感。
PCB1320包含第一接点1322和第二接点1324，在一个实施例中，其中第一接点1322是正极端，而第二接点1324是负极端。接点1322和1324被间隔1326分开，该间隔确保接点1322和1324间有最小间距。在一个实施例中，PCB1320为多个电容器提供并联连接。例如，电容器1302-1306的接触条1310被连接到PCB 1320的第一接点1322，且电容器1302-1306的接触条1314被连接到PCB 1320的第二接点1324。在PCB上并联连接多个电容器的优点是增强效果。
在前述说明书中，参考特定的示例性实施例说明了本发明。但显而易见的是，不偏离本发明的比实施例更宽广的范围，可以对本发明做出各种改进和变化。因此，说明书和附图是说明性的而不是限定性的。
权利要求
1.一种电容器，其包括m个电极板，其中所述m个电极板中，每个均以平行方式间隔设置，其中m是大于1的整数，并且所述m个电极板中，每个均包括第一延伸件；和n个第一外部端子，其中n是大于1的整数，其中所述n个第一外部端子被设置于所述电容器的第一公共外表面；其中所述m个电极板中的偶数电极板的第一延伸件被连接到所述n个第一外部端子中的奇数端子；并且其中所述n个第一外部端子被设置成彼此间具有预定的最小间距，从而使寄生电感最小化。
2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于所述预定最小间距是防止所述n个第一外部端子间串扰的最小距离。
3.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于所述n个第一外部端子是平行设置的。
4.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于n＝2，且其中所述n个第一外部端子是平行设置的。
5.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于n＝3，其中所述n个第一外部端子是平行设置的，而且其中所述n个第一外部端子中的偶数端子被设置于所述n个第一外部端子的奇数端子之间。
6.根据权利要求1的电容器，其特征在于在各个所述m个电极板之间设置一种介电材料。
7.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于所述n个第一外部端子的外部被置于所述电容器的公共外表面和相应的所述电容器的侧表面。
8.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于n是4；其中所述n个第一外部端子中的第一和第二个被设置在第一排；其中所述n个第一外部端子中的第三和第四个被设置在第二排；其中所述n个第一外部端子中的第一个被设置成与所述n个第一外部端子中的第二和第四个相邻，且处于所述n个第一外部端子中的第三个的对角处；并且其中所述n个第一外部端子中的第二个被设置在所述n个第一外部端子中的第四个的对角处。
9.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于所述m个电极板中，每个均包括第二延伸件；其中所述电容器包括s个第二外部端子，其中s是大于1的整数，其中所述s个第二外部端子被设置在所述电容器的第二公共外表面；其中所述m个电极板中的偶数电极板的第二延伸件被连接到所述s个第二外部端子中的偶数端子；并且其中所述m个电极板中的奇数电极板的第二延伸件被连接到所述s个第二外部端子中的奇数端子。
10.根据权利要求9所述的电容器，其特征在于所述第二公共外表面被设置在所述第一公共外表面的对面。
11.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于所述m个电极板中，每个均包括第二延伸件；其中所述电容器包括s个第二外部端子，其中s是大于1的整数，其中所述s个第二外部端子中的偶数端子被设置在所述电容器的第三外表面；其中所述s个第二外部端子中的奇数端子被设置在所述电容器的第四外表面；其中所述m个电极板中的偶数电极板的第二延伸件被连接到所述s个第二外部端子中的偶数端子；并且其中所述m个电极板中的奇数端子的第二延伸件被连接到所述s个第二外部端子的奇数端子。
12.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于所述n个第一外部端子具有接触条结构。
13.一种滤波器，其特征在于该滤波器包括根据权利要求1所述的电容器，且进一步包括一电感器和一输出端，该电感器被连到所述n个第一外部端子中的偶数端子，该输出端被连到所述n个第一外部端子中的偶数端子，且所述n个第一外部端子中的奇数端子接到参考电压。
14.一种电压调节器，其特征在于该电压调节器包括根据权利要求13所述的滤波器。
15.一种印制电路板，其特征在于该印制电路板包括多个根据权利要求1所述的电容器，且进一步包括多个PCB接头，其中所述多个电容器被连接到所述多个PCB接头，以便于至少两个所述电容器的并联连接。
16.一种电容器，其特征在于该电容器由根据权利要求11所述的电容器构成，且其进一步包括第二电容器，该第二电容器包括平行设置的x个电极板，其中x是大于1的整数，且其中所述x个电极板各自包括第三延伸件和s个第三外部端子。
17.根据权利要求16所述的电容器，其特征在于s＝2，其中所述s个第二外部端子是平行设置的，且其中所述s个第三外部端子是平行设置的。
18.根据权利要求16所述的电容器，其特征在于s＝3，其中所述s个第二外部端子是平行设置的，其中所述s个第二外部端子中的偶数端子被设置在所述s个第二外部端子中的奇数端子之间，其中所述s个第三外部端子是平行设置的，且其中所述s个第三外部端子的偶数端子被设置在所述s个第三外部端子中的奇数端子之间。
19.一种滤波器，其特征在于该滤波器包括根据权利要求16所述的电容器，且进一步包括一电感器，该电感器被连接到所述n个第一外部端子中的偶数端子；一输出端，该输出端被连到所述n个第一外部端子中的偶数端子；并且所述n个第一外部端子中的奇数端子接到参考电压。
20.一种电压调节器，其特征在于该电压调节器包括根据权力要求19所述的滤波器，且进一步包括一多层印制电路板；其中所述电容器被设置在所述印制电路板上；其中所述电感器与所述印制电路板的第一迹线连接；其中所述第一迹线与所述n个外部端子中的偶数端子通过第一组通孔相连，其中所述输出端与所述印制电路板上的第二迹线连接，其中所述第二迹线与所述n个外部端子中的偶数端子通过第二组通孔相连，其中所述印制电路板上的第三迹线接到所述参考电压；并且其中所述第三迹线与所述n个外部端子中的所述奇数端子通过第三组通孔相连。
全文摘要
本发明提供了一种有低寄生电感的多层电容器，包括第一电极、第二电极、电介质、第一接头和第二接头。所述第一电极基本为矩形且包括第一接触指。电介质有第一表面和第二表面，其中第一表面和第二表面相对放置。电介质的第一表面与第一电极相连。第二电极基本为矩形并且包括第一接触指。第二电极与电介质的第二表面相连。第一接头与第一电极的第一接触指相连，第二接头与第二电极的第一接触指相连。第二接头处于与第一接头具有最小间距的位置，以减小寄生电感。
文档编号H01G4/40GK1551260SQ20041003102
公开日2004年12月1日 申请日期2004年4月7日 优先权日2003年5月6日
发明者S·苏塔迪加, S 苏塔迪加 申请人:马维尔国际贸易有限公司