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CN111801754B - 具有超宽带性能的多层陶瓷电容器 - Google Patents

具有超宽带性能的多层陶瓷电容器 Download PDF

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CN111801754B CN201980016585.7A CN201980016585A CN111801754B CN 111801754 B CN111801754 B CN 111801754B CN 201980016585 A CN201980016585 A CN 201980016585A CN 111801754 B CN111801754 B CN 111801754B
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Abstract

公开了一种多层陶瓷电容器，其包括沿着电容器的第一端设置的第一外部端子、沿着电容器的与第一端相对的第二端设置的第二外部端子、包含交替的电介质层和有源电极层的有源电极区域、以及包括至少两个屏蔽电极的屏蔽电极区域，所述至少两个屏蔽电极在纵向方向上通过屏蔽层间隙间隔开。从有源电极区域到屏蔽电极区域的距离的范围可以为电容器在顶表面和与顶表面相对的底表面之间的厚度的约4％到约20％。在顶表面或底表面中的至少一个上，屏蔽层间隙的范围可以为在纵向方向上第一外部端子和第二外部端子之间的外部端子间隙的从约3％到约60％。

Description

具有超宽带性能的多层陶瓷电容器
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2018年3月6日的美国临时专利申请序列号No.62/639,236的提交权益，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
现代技术应用的多样性产生了对在其中使用的高效电子部件和集成电路的需求。电容器是用于此类现代应用的滤波、耦合、旁路和其他方面的基本部件，现代应用可以包括无线通信、警报系统、雷达系统、电路切换、匹配网络以及许多其他应用。集成电路的速度和封装密度的显著提高尤其需要耦合电容器技术的进步。当高电容耦合电容器经受许多当前应用的高频时，性能特征变得越来越重要。由于电容器对于如此广泛的应用是基础性的，因此它们的精确度和效率至关重要。因此，电容器设计的许多特定方面已成为改善其性能特征的焦点。
尽管现有技术已经为电容器提供了各种配置以允许改进的性能，但是，特别是在宽带应用方面，为电容器提供类似或改进的结果将是有利的。
发明内容
根据本发明的一个实施例，公开了一种多层陶瓷电容器。电容器可以包括沿着电容器的第一端设置的第一外部端子、沿着电容器的在纵向方向上与第一端相对的第二端设置的第二外部端子、包含交替的电介质层和有源电极层的有源电极区域、以及屏蔽电极区域。屏蔽电极区域可以包含至少两个屏蔽电极，所述至少两个屏蔽电极在纵向方向上通过屏蔽层间隙间隔开。从有源电极区域到屏蔽电极区域的距离可以为电容器在顶表面和与顶表面相对的底表面之间的厚度的约4％到约20％。在顶表面或底表面中的至少一个上，屏蔽层间隙的范围可以为在纵向方向上第一外部端子和第二外部端子之间的外部端子间隙的从约3％到约60％。
附图说明
在说明书的其余部分中，包括参考附图，更具体地阐述了本发明的完整而可行的公开，包括对本领域技术人员的最佳模式，其中：
图1A和1C示出了根据本发明的一个实施例的电极层的俯视图；
图1B示出了本发明的一个实施例的交替的电极层的透视图；
图1D示出了本发明的电容器的一个实施例的侧视截面图；
图2示出了本发明的电极层的一个实施例的俯视图；
图3A示出了本发明的电容器的一个实施例的侧视截面图；
图3B示出了根据本发明的一个实施例的图3A的电容器的电极的俯视图；
图4A示出了本发明的电容器的一个实施例的侧视截面图；
图4B示出了根据本发明的一个实施例的图4A的电容器的电极的俯视图；
图5A-5C示出了根据本发明的某些实施例的锚定电极的俯视图；
图6A-6D示出了根据本发明的某些实施例的电极层的俯视图；以及
图7A-7B绘示了具有电容性区域的电路示意图；
图8A-8C示出了本发明的电极层的各种实施例的俯视图。
具体实施方式
本领域的普通技术人员应该理解，本讨论仅是示例性实施例的描述，而无意于限制本发明的更广泛的方面。
总体而言，本发明涉及一种多层陶瓷电容器。特别地，本发明涉及一种多层陶瓷电容器，其包括包含交替的电介质层和电极层的有源电极区域，以及包含至少一个屏蔽电极的屏蔽电极区域。多层陶瓷电容器还包括顶表面和与顶表面相对的底表面。本发明人发现，通过控制有源电极区域与屏蔽区域之间的距离和/或有源电极区域与电容器的顶表面之间的距离，提供了各种优点。
总体上，有源电极区域和屏蔽区域之间的距离约为1.0密耳以上，例如约1.3密耳以上，例如约1.5密耳以上，例如约1.7密耳以上，例如约1.9密耳以上至约2.5密耳以下，例如约2.3密耳以下，例如约2.1密耳以下。例如，有源电极区域和屏蔽区域之间的距离从约1.0密耳到约2.5密耳，例如从约1.3密耳到到约2.3密耳，例如从约1.5密耳到约2.1密耳，例如从约1.7密耳到约2.3密耳，例如从约1.9密耳到约2.1密耳。这样的距离可以为电容器的厚度的约4％以上，例如约5％以上，例如约6％以上，例如约7％以上到约20％以下，例如约18％以下，例如约15％以下，例如约13％以下，例如约11％以下。
总体上，电容器的有源电极区域和顶表面之间的距离约为1.5密耳以上，例如约1.8密耳以上，例如约2.0密耳以上，例如约2.1密耳以上，例如约2.3密耳以上，例如约2.5密耳以上到约3.2密耳以下，例如约3.0密耳以下，例如约2.9密耳以下，例如约2.8密耳以下。例如，电容器的有源电极区域和顶表面之间的距离从约1.8密耳到约3.2密耳，例如从约2.0密耳到约3.0密耳，例如从约2.3密耳到约3.0密耳，例如从约2.5密耳到约2.9密耳。这样的距离可以为电容器的厚度的约5％以上，例如约8％以上，例如约9％以上，例如约10％以上到约25％以下，例如约20％以下，例如约18％以下，例如约15％以下，例如约14％以下。
本发明人已经发现，这样的距离可以提供具有低插入损耗的多层陶瓷电容器。通常，插入损耗是通过电容器的功率的损耗，并且可以使用本领域公知的任何方法来测量。除了低插入损耗以外，这种插入损耗通常会随着频率的升高而增加。例如，这样的增加可能至少发生在从4GHz到40GHz的频率范围的一部分内，例如该范围的至少25％，例如该范围的至少50％，例如该范围的至少75％，例如该范围的至少80％。
例如，当在从4GHz到10GHz的频率范围内测量时，插入损耗可以为约0.3dB以下，例如约0.28dB以下，例如约0.25dB以下，例如约0.23dB以下。当在从4GHz到10GHz的频率范围内测量时，插入损耗可以为约0.05dB以上，例如约0.08dB以上，例如约0.10dB以上。
当在从13GHz到20GHz的频率范围内测量时，插入损耗可以为约0.4dB以下，例如约0.38dB以下，例如约0.35dB以下，例如约0.34dB以下。当在从13GHz到20GHz的频率范围内测量时，插入损耗可以为约0.15dB以上，例如约0.18dB以上，例如约0.20dB以上。
当在从23GHz到30GHz的频率范围内测量时，插入损耗可以为约0.45dB以下，例如约0.4dB以下，例如约0.38dB以下，例如约0.35dB以下，例如约0.32dB以下。当在从23GHz到30Ghz的频率范围内测量时，插入损耗可以为约0.15dB以上，例如约0.18dB以上，例如约0.20dB以上，例如约0.22dB以上。
当在从33GHz到40GHz的频率范围内测量时，插入损耗可以为约0.55dB以下，例如约0.5dB以下，例如约0.48dB以下，例如约0.45dB以下，例如约0.43dB以下。当在从33GHz到40GHz的频率范围内测量时，插入损耗可以为约0.20dB以上，例如约0.25dB以上，例如约0.28dB以上。
此外，电容器的总电容可以为约20nF以上，例如约50nF以上，例如约70nF以上，例如约90nF以上，例如约100nF以上，例如约115nF以上，例如约130nF以上。总电容可以为约250nF以下，例如约200nF以下，例如约175nF以下，例如约160nF以下，例如约150nF以下，例如约130nF以下，例如约120nF以下。
此外，当使用厚度相对较小的电容器时，可以实现这些优点。例如，电容器可以具有约13密耳以上的厚度，例如约15密耳以上，例如约18密耳以上到约50密耳以下，例如约40密耳以下，例如约30密耳以下，例如约25密耳以下，例如约23密耳以下，例如约22密耳以下。
结果，本发明人发现，本文所公开的电容器可以在宽频率范围内使用，从而允许在各种超宽带应用中使用。
如上所述，本发明包括一种多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器在单个整体封装内包含多个电容性元件。电容器包括顶表面和与顶表面相对的底表面。电容器还包括至少一个侧表面，其在顶表面和底表面之间延伸。电容器可以包括至少四个侧表面，其在顶表面和底表面之间延伸。在一个实施例中，电容器包括至少六个总表面(例如，一个顶表面，一个底表面，四个侧表面)。例如，电容器和/或电容器的主体可以具有平行六面体形状，例如长方体形状。
总体上，电容器包括交替的电介质层和电极层，其可以形成电容器的主体的至少一部分。通过将电介质层和电极层布置成堆叠或层压配置，电容器可以称为多层电容器且例如当电介质层包括陶瓷时具体为多层陶瓷电容器。总体上，交替的电介质层和电极层(即，有源电极层)的堆叠体可以在本文中称为有源电极区域。
电极层包括多个第一电极层和多个第二电极层。具体地，第一电极层和第二电极层与位于每个相邻电极层之间的电介质层以相对且间隔开的关系交错。在这方面，第一电极层和第二电极层可以以平行关系呈现。
总体上，电介质层和电极层的厚度不受限制，并且可以根据电容器的性能特性按照需要为任意厚度。例如，电极层的厚度可以为但不限于约500nm以上，例如约1μm以上，例如约2μm以上，例如约3μm以上，例如约4μm以上到约10μm以下，例如约5μm以下，例如约4μm以下，例如约3μm以下，例如约2μm以下。例如，电极层的厚度可以为从约1μm到约2μm。此外，在一个实施例中，电介质层的厚度可以根据电极层的前述厚度来限定。同样，应当理解的是，电介质层的这种厚度也可以应用于存在且如本文所限定的任何锚定电极层、屏蔽电极层，和/或浮动电极层之间的层。
每个电极层包括第一电极和第二(反)电极。例如，第一电极和第二电极可以纵向和横向地基本上在同一平面中。第一电极包括中心部分或主体，其远离外部端子和第一电极的一端朝向另一外部端子延伸。这样的部分可以直接从外部端子延伸。替代地，这样的部分可以从第一电极的基部部分延伸，其随着中心部分或主体一起也从外部端子延伸。总体上，第一电极的基部部分沿着第一电极的与外部端子相邻的纵向边缘延伸。此外，相邻的电极层的第一电极的中心部分最终在垂直方向上部分地重叠。
每个第一电极包括远离外部端子延伸的至少一个电极臂。电极臂可以直接从外部端子延伸。替代地，电极臂可以从第一电极的基部部分延伸，其随臂一起也从外部端子延伸。在一些实施例中，至少两个电极臂远离外部端子延伸。电极臂可以直接从外部端子延伸。替代地，电极臂可以从第一电极的基部部分延伸，其随臂一起也从外部端子延伸。
第二电极还可以包括至少一个电极臂。电极臂可以直接从外部端子延伸。当存在两个电极臂时，两个电极臂都可以直接从外部端子延伸。替代地，电极臂可以从第二电极的基部部分延伸，其随臂一起也从外部端子延伸。在一些实施例中，至少两个电极臂从基部部分延伸；在这样的实施例中，电极臂与第一电极的中心部分的每侧相邻。总体上，第二电极的(多个)电极臂与第一电极的(多个)电极臂纵向地对齐。
应当理解的是，当臂从基部部分延伸时，这样的延伸部也从外部端子延伸；然而，这样的延伸部可以不必直接从外部端子延伸。
总体上，至少一个电极臂可以包括主体部分和阶梯部分。例如，每个电极的至少一个电极臂可以包括主体部分和阶梯部分。在一些实施例中，每个电极可以包括两个电极臂且电极的两个电极臂可以都包括主体部分和阶梯部分。阶梯部分从主体部分的至少一个横向边缘偏移。在一个实施例中，偏移是从主体部分的横向边缘靠近第一电极的中心部分。在另一实施例中，偏移是从主体部分的横向边缘远离第一电极的中心部分。在一个实施例中，阶梯部分从主体部分的两个横向边缘偏移。然而，在另一实施例中，应当理解，电极臂可以不包括阶梯部分。
电极臂的主体部分在横向方向上具有宽度，且电极臂的阶梯部分在横向方向上具有宽度。阶梯部分的宽度为主体部分的宽度的5％以上，例如15％以上，例如25％以上，例如35％以上，例如40％以上。阶梯部分的宽度小于主体部分的宽度的100％，例如90％以下，例如80％以下，例如70％以下，例如60％以下，例如50％以下。
此外，电极臂在纵向方向上具有长度，其中长度是臂的从与外部端子相邻且连接的纵向边缘到限定阶梯部分的纵向边缘的相对的纵向边缘的距离。因此，电极臂的主体部分和电极臂的阶梯部分在纵向方向上具有长度，其中这样的长度是电极臂的长度的一部分。电极臂的阶梯部分可以具有长度(即，从与外部端子相邻且连接的纵向边缘到限定阶梯部分的相对的纵向边缘的距离)，其为电极臂的长度的5％以上，例如15％以上，例如20％以上，例如25％以上，例如35％以上，例如40％以上。电极臂的阶梯部分可以具有长度，其为电极臂的长度的80％以下，例如70％以下，例如60％以下，例如50％以下，例如40％以下，例如30％以下。电极臂的主体部分可以具有长度(即，从与外部端子相邻且连接的纵向边缘到限定主体部分的相对的纵向边缘的距离)，其为电极臂的长度的5％以上，例如15％以上，例如25％以上，例如35％以上，例如45％以上，例如55％以上，例如65％以上，例如75％以上。电极臂的主体部分可以具有长度，其小于电极臂的长度的100％，例如90％以下，例如80％以下，例如70％以下，例如60％以下，例如50％以下，例如40％以下。
此外，间隙(即，主体间隙距离)存在于第一电极的电极臂的主体部分和第二电极(例如，第二电极臂，特别是第二电极臂的主体部分)之间。这样的间隙的长度可以是在纵向方向上从一个外部端子到另一个外部端子的电容器的长度的5％以上，例如15％以上，例如20％以上，例如25％以上，例如35％以上。这样的间隙的长度可以是在纵向方向上从一个外部端子到另一个外部端子的电容器的长度的60％以下，例如50％以下，例如45％以下，例如40％以下，例如35％以下。这样的间隙的长度可以是电极臂的主体部分的长度的50％以上，例如60％以上，例如70％以上，例如80％以上，例如90％以上，例如95％以上，例如98％以上，例如100％。
此外，间隙(即，阶梯间隙距离)存在于第一电极的电极臂的阶梯部分和第二电极(例如，第二电极臂，特别是第二电极臂的阶梯部分)之间。这样的间隙的长度可以是在纵向方向上从一个外部端子到另一个外部端子的电容器的长度的1％以上，例如3％以上，例如5％以上，例如7％以上，例如8％以上。这样的间隙的长度可以是在纵向方向上从一个外部端子到另一个外部端子的电容器的长度的30％以下，例如20％以下，例如15％以下，例如10％以下。这样的间隙的长度可以是电极臂的阶梯部分的长度的5％以上，例如10％以上，例如15％以上，例如18％以上。这样的间隙的长度可以是电极臂的阶梯部分的长度的50％以下，例如40％以下，例如30％以下，例如25％以下，例如20％以下。
另外，存在于第一电极的电极臂的阶梯部分与第二电极之间的间隙可以是存在于第一电极的电极臂的主体部分与第二电极之间的间隙的5％以上，例如10％以上，例如15％以上，例如20％以上，例如25％以上。存在于第一电极的电极臂的阶梯部分与第二电极之间的间隙可以是存在于第一电极的电极臂的主体部分与第二电极之间的间隙的70％以下，例如50％以下，例如40％以下，例如35％以下，例如30％以下，例如25％以下。
此外，间隙或空间存在于第一电极的中心部分的横向边缘与电极臂的与中心部分的横向边缘相邻(最接近)的横向边缘之间。电极臂的与中心部分相邻的横向边缘可以是第一电极或第二电极的。这样的间隙或空间可以是第一电极的电极臂的阶梯部分的宽度的40％以上，例如50％以上，例如60％以上，例如70％以上，例如80％以上，例如90％以上，例如100％。
另外，在第二电极不包括基部部分的实施例中，间隙可以在存在于中心部分的与和外部端子相邻且连接的纵向边缘相对的纵向边缘和另一外部端子之间。这样的间隙可以是在纵向方向上从一个外部端子到另一个外部端子的电容器的长度的1％以上，例如3％以上，例如5％以上，例如7％以上，例如8％以上。这样的间隙的长度可以是在纵向方向上从一个外部端子到另一个外部端子的电容器的长度的30％以下，例如20％以下，例如15％以下，例如10％以下。
这样的电极配置为可以允许多层陶瓷电容器包含多个电容性元件或区域。例如，转到图1A-1C，第一电极层104包括第一电极106和第二电极108。第一电极106和第二电极108包括电极臂110，电极臂110包括主体部分128和从主体部分128的横向边缘131偏移的阶梯部分130。总体上，至少一个电容性元件或区域可以形成在第一电极层102的第一电极106的中心部分112与第二有源电极层104的第一电极106的中心部分112之间(即，初级电容性元件)。然而，利用本文所公开的特定电极配置，次级电容性元件或区域(即，中心电容性区域122)可以形成在第一电极106的中心部分112与第二电极108的基部部分114和/或电极臂110之间。此外，另一次级电容性元件(即，主体臂间隙电容性区域124)可以形成在第一电极106的电极臂110的主体部分128与第二电极108之间的间隙内。另外，另一次级电容性元件(即，阶梯臂间隙电容性区域126)可以形成在第一电极106的电极臂110的阶梯部分130与第二电极108之间。然而，如上所述，应当理解，在至少一个实施例中，电极可以不包括阶梯部分。
因此，电极配置可以允许相邻的电极层的中心部分之间的初级电容性元件(即，平行板电容)以及附加的次级电容性元件。在图7A和7B中进一步描绘了这种电容。例如，图7A描绘了三组电容区域：相邻的电极层之间的初级电容性元件、中心电容性区域122和主体臂间隙电容性区域124。当电极臂包括阶梯部分时，电极可以包括阶梯臂间隙电容性区域126。就此而言，图7B描绘了四组电容区域：相邻的电极层之间的初级电容性元件、中心电容性区域122、主体臂间隙电容性区域124和阶梯臂间隙电容性区域126。初级电容性元件的电容性区域描绘为112’，而次级电容性元件122、124的电容性区域分别描绘为122’、124’和126’。此外，外部端子被描绘为152和154。
应当理解的是，电容器112’、122’、124’和126’的实际值可以通过调节电容器的配置和各种参数来选择性地设计，例如电极层的数量、电极对的重叠中心部分的表面积、电极分开的距离、电介质材料的介电常数，等等。然而，本文所公开的电容器可以包括组合的串联和并联电容器的阵列以提供有效的宽带性能。
在一个示例性超宽带电容器实施例中，初级电容器112’通常对应于适于在通常较低的频率范围下操作的相对较大的电容，例如在约几千赫兹(kHz)到约200兆赫兹(MHz)之间的量级下，而次级电容器122’、124’和126’通常对应于配置为在相对较高的频率范围下操作的相对较小值的电容器，例如在约200兆赫兹(MHz)到许多千兆赫兹(GHz)的量级下。
就此而言，可以引入用于在电容器本体内耦合相反极性电极的附加装置，并且通过在单组堆叠的电极形成这样的多个电容性元件，这种方法可以更加高效和有效。例如，初级电容性元件可以在相对较低的频率下有效，而次级电容性元件可以在相对中等和/或较高的频率下有效。例如，初级电容可以在1和500nF内，例如在约10和100nF内，而次级电容可以在1和500pF内，例如在10和100pF内。
除上述之外，应理解，本发明的电容器可包括另外的电极层。例如，如本领域中公知的，本发明的电容器可以包括锚定电极层、屏蔽电极层、浮动电极层或其组合。在一个实施例中，电容器包括锚定(或虚置)电极层。在另一实施例中，电容器至少包括屏蔽电极层。在另一实施例中，电容器至少包括浮动电极。在另一实施例中，电容器包括锚定电极层和屏蔽电极层两者。在另一实施例中，电容器包括锚定电极层、屏蔽电极层和浮动电极层。当存在时，这样的电极层也与电介质层以交错配置设置。然而，应当理解，电容器可以不包括任何上述锚定电极层或屏蔽电极层。
如上所述，电容器可以包括锚定电极层。在这样的实施例中，锚定电极层可以包括第三锚定电极和第四锚定电极。这样的锚定电极可以基本上纵向地和横向地在同一平面中。锚定电极层可用于为外部端子提供额外的成核点和引导，例如，当直接在沿电容器主体的表面暴露的电极层上镀覆导电材料的薄膜层时。如本文进一步描述的，这种镀覆技术可以被称为无电和/或电解镀覆。
总体上，这种锚定电极层的定位不一定受限制。在一个实施例中，这样的锚定电极层可以设置在相应的第一电极层和第二电极层之间。在另一实施例中，这样的锚定电极层可以设置在交替的电介质层和内部(有源或第一/第二)电极层的堆叠体的上方和/或下方。这样的锚定电极层可以设置在锚定电极区域内，其中每个区域包括至少一个锚定电极层。例如，锚定电极层可以设置在电介质层和有源电极层的堆叠的组件的顶部上和附近。锚定电极层可以设置在电介质层和电极层的堆叠的组件的下面和附近。当存在时，锚定电极层的第三锚定电极可以接触第一外部端子，而锚定电极层的第四锚定电极可以接触第二外部端子。
此外，锚定电极层可以具有本领域已知的任何配置。例如，第三锚定电极和第四锚定电极可以具有C形的配置。例如，锚定电极可以具有基部部分和至少一个电极臂，例如两个电极臂，其从基部部分延伸，特别是从基部部分的横向端部。这样的电极臂可以在纵向方向上远离电容器本体的端部延伸。第三锚定电极和第四锚定电极的电极臂也可以纵向地对齐。电极臂可以具有如图所示的尺寸和间隙；这样的尺寸和间隙可以与针对电极层的第一电极和第二电极所描述的间隙和臂相同。总体上，锚定电极可以具有与上述第一有源电极层和第二有源电极层和下述屏蔽电极的配置不同的配置。
在一个实施例中，锚定电极的电极臂也可以具有主体部分和阶梯部分。这样的主体部分和阶梯部分与关于电极层的第一电极和第二电极的电极臂相同地限定。就此而言，锚定电极和第一电极和/或第二电极的臂、主体部分和/或阶梯部分的尺寸可以基本上类似。然而，应当理解，锚定电极也可以包括不具有阶梯部分的电极臂。
如上所述，电容器可以包括屏蔽电极层。在这样的实施例中，屏蔽电极层可以包括五个屏蔽电极和六个屏蔽电极。这样的屏蔽电极可以基本上纵向地和横向地在同一平面中。屏蔽电极层可以用于提供附加的电容，对电磁干扰的保护，和/或其他屏蔽特性。
总体上，这种屏蔽电极层的定位不一定受限制。例如，在一个实施例中，屏蔽电极层可以设置在交替的电介质层和内部(有源或第一/第二)电极层的堆叠体的上方和/或下方。这样的屏蔽电极层可以设置在屏蔽电极区域内，其中每个区域包括至少一个屏蔽电极层。例如，屏蔽电极层可以设置在电介质层和电极层的堆叠的组件的上方。替代地，屏蔽电极层可以设置在电介质层和电极层的堆叠的组件的下方。在另一实施例中，屏蔽电极层可以设置在电介质层和电极层的堆叠的组件的上方和下方。当存在时，屏蔽电极层的第五屏蔽电极可以接触第一外部端子，而屏蔽电极层的第六屏蔽电极可以接触第二外部端子。
屏蔽电极区域可以在有源电极区域正上方。在一个实施例中，屏蔽电极区域可以通过电介质区域与有源电极区域分开，例如不包含任何电极层的电介质区域。在一个实施例中，屏蔽电极区域可以通过锚定电极区域与有源电极区域分开。在另一实施例中，屏蔽电极区域可以通过电介质区域和锚定电极区域与有源电极区域分开。
总体上，屏蔽电极层可以具有本领域已知的任何配置。例如，第五屏蔽电极和第六屏蔽电极可以具有矩形配置(即，不包括阶梯部分)。替代地，第五屏蔽电极和第六屏蔽电极可以具有如本文所公开的阶梯。例如，阶梯可以从屏蔽电极的横向边缘位于横向方向上。就此而言，屏蔽电极和第一电极和/或第二电极的阶梯部分的尺寸可以基本上类似。总体上，屏蔽电极可以具有与上述第一有源电极层和第二有源电极层和上述锚定电极的配置不同的配置。
此外，屏蔽电极层可以在第五电极和第六电极之间包括屏蔽层间隙。例如，第五电极可以连接到第一端子，而第六电极可以连接到第二端子。屏蔽层间隙可以是纵向方向上相应的端子的未连接的端部之间的距离。在一个实施例中，这样的屏蔽层间隙可以小于电容器的顶表面和/或底表面上的外部端子之间的外部端子间隙。例如，外部端子可以端接在电容器的顶表面和或底表面上。这样的表面上的外部端子之间的端接端的距离可以限定为纵向方向上的外部端子间隙。例如，纵向方向上的屏蔽层间隙的这样的长度可以为纵向方向上的外部端子间隙的长度的约3％以上，例如约5％以上，例如约10％以上，例如约15％以上，例如约20％以上，例如约25％以上，例如约30％以上到小于100％，例如约80％以下，例如约60％以下，例如约40％以下，例如约35％以下，例如约25％以下，例如约20％以下，例如约15％以下，例如约10％以下。然而，应当理解，在另一实施例中，屏蔽层间隙的长度可以基本上与外部端子间隙的长度相同。
在一个实施例中，屏蔽电极层可以通过包含至少一个锚定电极层的锚定电极区域与堆叠的组件分开。就此而言，屏蔽电极层可以设置在至少一个锚定电极区域上方和/或下方。例如，屏蔽电极层可以设置在至少一个锚定电极区域的顶部上和附近。屏蔽电极层可以设置在至少一个锚定电极区域正下方和附近。在一个实施例中，这样的锚定电极区域可以包括多个锚定电极层。
此外，屏蔽电极可以埋入电容器内。例如，电容器的主体可以在顶表面和/或底表面上包括陶瓷盖。在一个实施例中，电容器在顶表面和底表面上都包括陶瓷盖。陶瓷盖可以与用于电介质层的材料相同。然而，在一个实施例中，电容器可以包括与电容器的顶表面和/或底表面相邻的屏蔽电极层。这样的屏蔽电极可以有助于形成外部端子。
如上所述，电容器可以包括包含至少一个浮动电极的浮动电极层。在这样的实施例中，浮动电极层可以包括第七电极。总体上，这样的浮动电极不直接连接到外部端子。然而，浮动电极可以是包含电连接到外部端子的至少一个电极的浮动电极层的一部分；然而，这样的浮动电极层包含不直接接触这样的电极或外部端子的至少一个浮动电极。
浮动电极可以根据本领域已知的任何方法来设置或配置。例如，浮动电极可以设置为使得它与第一电极层和/或第二电极层的第一电极的至少一部分(例如中心部分)重叠。就此而言，浮动电极层分层且与第一电极层和第二内部电极层交替设置；就此而言，这些层可以通过电介质层分开。
此外，这样的浮动电极可以具有本领域公知的任何形状。例如，在一个实施例中，浮动电极层可以包括至少一个浮动电极，其具有匕首状的配置。例如，这样的配置可以类似于本文所述的第一电极的配置和形状。然而，应当理解的是，这样的第一电极可以或可以不包含具有阶梯部分的电极臂。
此外，在一个实施例中，浮动电极层可以包含至少一个浮动电极，其中浮动电极的端部在至少一个外部端子附近但不接触这样的外部端子。就此而言，这样的间隙可以称为纵向方向上的浮动电极间隙。这样的浮动电极间隙可以为纵向方向上的电容器的长度的大于0％，例如约3％以上，例如约5％以上到约50％以下，例如约40％以下，例如约30％以下，例如约20％以下，例如约10％以下。
此外，电容器包括第一外部端子和第二外部端子。特别地，第一外部端子可以沿着电容器的第一端或侧表面设置，而第二外部端子可以沿着电容器的在纵向方向上与第一端或侧表面相对的第二端或侧表面设置。总体上，第一电极层的第一电极和第二电极层的第二(反)电极电连接到第一外部端子。同时，第二电极层的第一电极和第一电极层的第二(反)电极电连接到第二外部端子。在一个实施例中，外部端子缠绕在顶表面和/或底表面周围。在另一实施例中，每个外部端子缠绕在五个表面周围并与其接触-顶表面、底表面和三个侧表面。在另一实施例中，外部端子仅存在于侧表面上，使得它们不缠绕至顶表面、底表和/或任何其他侧表面。
此外，应当理解的是，本文所公开的电容器可以按照需要以任何取向安装。例如，电容器可以水平地安装，使得电介质层和/或电极层基本上平行于安装有电容器的表面。就此而言，电介质层和/或电极层在垂直方向上堆叠。替代地，电容器可以垂直地安装，其中电介质层和/或电极层基本上正交于安装有电容器的表面。此外，当垂直安装时，电容器可以在至少两个不同的取向上安装。例如，电容器可以安装成使得电介质层和/或电极层的长边与表面相邻。替代地，电容器可以安装成使得电介质层和/或电极层的短边与表面相邻。
本发明还涉及制作超宽带电容器的方法。该方法包括提供包含电介质层和有源电极层的有源电极区域和提供包含至少一个屏蔽电极的屏蔽电极区域。该方法还可以需要如本文所限定的有源电极区域和屏蔽电极区域之间的距离和/或有源电极区域和电容器的顶表面之间的距离。此外，当存在时，该方法还可以包括提供至少一个锚定电极层。
此外，该方法可以包括在主体中暴露每个基部部分的纵向边缘；这样的暴露可以有助于形成外部端子。当形成电极层时，这种暴露可以已经存在。此外，电极可以暴露在至少三个侧面上；这样的暴露可以允许缠绕式端接。例如，这种缠绕式端接可以存在于至少三个表面上，例如电容器的至少五个表面。因此，该方法还可以包括形成如本文所公开的第一外部端子和第二外部端子。
根据图1A-1D，2、3A-3B，4A-4B，5A-5C，6A-6D和8A-8C所示的实施例，可以进一步描述本发明的电容器。如图所示，134称为横向方向，而132称为纵向方向，其中横向方向134可以垂直于纵向方向132。同时，136称为垂直方向(即，Z方向)。
转到图1A-1D，公开了多层陶瓷电容器的一个实施例。图1D示出了多层电容器100，其包含多个第一电极层106和第二电极层108。多层电容器100包含第一外部端子118，其连接到第一电极层102的第一电极106和第二电极层104的第二(反)电极。多层电容器包含第二外部端子120，其连接到第二电极层104的第一电极106和第一电极层102的第二(反)电极。
图1A示出了第一电极层102和第二电极层104的俯视图。每个电极层包括第一电极106和第二电极108。第一电极106可以具有基部部分114，其沿着第一电极106的纵向边缘延伸。第一电极106具有一对电极臂110和从基部部分114延伸的至少一个中心部分112。第二电极108可以具有基部部分114，其沿着第二电极层108的纵向边缘延伸。第二电极具有从基部部分114延伸的一对电极臂110。此外，图1A示出了包含主体部分128和阶梯部分130的电极臂110。阶梯部分由阶梯或偏移116形成。即，阶梯部分116从电极臂110的主体部分128的至少一个横向边缘131偏移。
同时，如图1A所示，第二电极层104具有与第一电极层102相同的配置，除了它是镜像配置。
除了图1A的实施例以外，应当理解的是，可以采用各种其他电极配置。例如，这样的电极配置在图8A-8C中示出。如图8A所示，第一电极106包括中心部分112和从基部部分114延伸的一对电极臂110。同时，第二电极108包括一对电极臂110，其从外部端子119附近的纵向端部延伸。在图8B中，第一电极106包括中心部分112和从外部端子121附近的纵向端部延伸的一对电极臂110；同时，第二电极108包括从基部部分114延伸的一对电极臂110。在图8C中，第一电极106包括中心部分112和从外部端子121附近的纵向端部延伸的一对电极臂110；同时，第二电极108包括从外部端子119相邻的纵向端部延伸的一对电极臂110。
因此，如图8A和8C所示，在第二电极108中没有基部部分的情况下，中心电容区域122形成在第一电极106的中心部分112和第二电极108的臂110之间，且外部电容区域125形成在第一电极106的中心部分112的前纵向边缘(与和外部端子121相邻的边缘相对)和外部端子119之间。就此而言，图7中的描绘可以包括用于电容性区域125’的额外的并联连接。
参考图1B，多个第一电极层102和多个第二电极层104以交替的镜像配置存在。如图所示，相应的电极层的中心部分112至少部分地重叠。图1B示出了总共六个电极层；然而，应当理解的是，可以采用任何数量的电极层以针对所需的应用获得所需的电容。
参考图1C和1D，第二电极层104的第一电极106可以与沿着第二端121的第二端子120电连接；类似地(且未示出)，第一电极层102的第一电极106可以与沿着第一端119的第一外部端子118电连接。在一些实施例中，若干电容性区域可以形成在第一电极106和第二电极108之间。例如，在一些实施例中，中心电容性区域122可以形成在第一电极106的中心部分112与第二电极108的基部部分114和/或臂110之间。在一些实施例中，主体臂间隙电容性区域124可以形成在第一电极106的电极臂110的主体部分128与第二电极108之间。另外，阶梯臂间隙电容性区域126可以形成在第一电极106的电极臂110的阶梯部分130与第二电极108之间。
参考图2，在一些实施例中，第二电极层104可以包括上文所述的第一电极106和第二电极108。第一电极106可以具有电极臂110，且电极臂110可以包括主体部分128和阶梯部分130。主体部分128可以具有至少一个横向边缘131，其在纵向方向132上从多层电容器的第二端120延伸。阶梯部分130可以在横向方向134上从主体部分128的横向边缘131偏移。
第二电极108可以与第一外部端子119电连接且可以具有在纵向方向132上延伸的电极臂202。在一些实施例中，电极臂110可以大致纵向地与电极臂202对齐。在一些实施例中，电极臂110和电极臂202可以在纵向方向132上间隔开以在电极臂100的主体部分128和电极臂202之间形成主体间隙226。主体间隙226可以在纵向方向132上具有主体间隙距离240。
在一些实施例中，电极臂110阶梯部分130可以在纵向方向132上延伸超出电极臂110的主体部分128并远离第二端120。类似地，电极臂202阶梯部分130可以在纵向方向132上延伸超出电极臂202的主体部分128并远离第二端119。就此而言，在一些实施例中，电极臂110和电极臂202可以在电极臂110的阶梯部分130和电极臂202之间形成阶梯距离230。阶梯距离230可以具有纵向方向132上的阶梯间隙距离232。
在一些实施例中，电极臂110的阶梯部分130可以从主体部分128的横向边缘131朝向多个电极层中的至少一个的横向中心线234向内偏移。偏移距离238可以在横向方向134上限定在横向边缘131与靠近主体部分128的横向边缘131的阶梯部分130的横向边缘之间。然而，如本文中进一步描述的，应当理解，电极臂可以具有关于阶梯部分的替代配置。
参考图3A和图3B，在一些实施例中，多层电容器300可以包括沿着第一端119设置的第一外部端子118和沿着在纵向方向132上与第一端119相对的第二端121设置的第二外部端子120。多层电容器300可以包括多个电介质层和多个电极层，其中，电极层与位于每个相邻电极层之间的电介质层以相对且间隔开的关系交错。
此外，如上所述，多层电容器可以包括屏蔽电极。例如，如图3A所示，多层电容器300可以包括第一屏蔽区域210和第二屏蔽区域212，且屏蔽区域210、212中的每一个可以包括一个或多个屏蔽电极层214。屏蔽区域210、212可以通过电介质区域(例如，不包含任何电极层的电介质区域)与有源电极区域216间隔开。参考图3B，屏蔽电极层214可以具有第一屏蔽电极配置，其中每个屏蔽电极220大致为矩形。在其他实施例中，屏蔽电极层214可以具有第二屏蔽电极配置，其中屏蔽电极222包括阶梯224，例如上文参考图1A和2的电极所解释的，其在屏蔽电极的与屏蔽电极的邻近外部端子的边缘相对的边缘处。
在一些实施例中，有源电极区域218可以设置在第一屏蔽区域210和第二屏蔽区域212之间。有源电极区域216可以包括多个交替的有源电极层218，例如，如参考图1A-1D所解释的。此外，一对陶瓷盖226可以沿着电容器300的顶表面和/或底表面设置。
参考图4A和4B，在一些实施例中，多层电容器300还可以包括锚定电极区域302、304、316和/或318。例如，多层电容器300可以在有源电极区域216的顶部上包括第一锚定电极区域304。另外，包含屏蔽电极层214的屏蔽电极区域210可以设置在第一锚定电极区域304上方，例如在其顶部上。此外，第二锚定电极区域302可以设置在屏蔽电极区域210的上方，例如在其顶部上。类似地，多层电容器300可以在有源电极区域216的下方包括第三锚定电极区域316，例如在其正下方。另外，包含屏蔽电极层214的屏蔽电极区域210可以设置在第三锚定电极区域316下方，例如在其正下方。此外，第四锚定电极区域318可以设置在屏蔽电极区域210下方，例如正下方。就此而言，例如，有源电极区域216可以设置在第一锚定电极区域304和第三锚定电极区域316之间。有源电极区域216可以如以上参考图3A和3B所描述的进行配置。
参考图4B，锚定电极区域302、304、316和/或318可以包括多个锚定电极层310，其每一个具有一对锚定电极312。锚定电极312可以包括一对电极臂314。锚定电极312的每个电极臂314可以包括主体部分328和阶梯部分330，例如，以类似于上文参考图1A和2的电极所述的方式。
参考图5A、5B和5C，锚定电极312可以具有各种配置。例如，参考图5A，在一些实施例中，锚定电极312的电极臂314可以不包括阶梯。例如，这样的电极可以呈C形配置而没有阶梯。参考图5B，在一些实施例中，锚定电极312的电极臂314可以包括阶梯部分320，其从锚定电极312的外横向边缘322向内偏移。参考图5C，在其他实施例中，阶梯部分320可以从锚定电极312的臂314的内横向边缘324偏移。其他配置也是可能的。例如，在一些实施例中，阶梯部分320可以从外横向边缘322和内横向边缘324偏移。
参考图6A-6C，在一些实施例中，有源电极106、108可以具有各种其他配置。例如，参考图6A，在一些实施例中，第一电极106和第二电极108可以包括单个臂110，而不是一对臂110、202，如上文参考图2所述。就此而言，这样的电极可以包括一个电极，其包含从基部延伸的中心部分和也从基部部分延伸的一个电极臂；同时，反电极可以包括基部部分和这样的第二电极的基部部分延伸的仅一个电极臂。
参考图6B，在一些实施例中，第一电极106和第二电极108中的每一个可以包括中心部分112。例如，除了从相应的基部部分延伸的至少一个电极臂110、202，例如两个电极臂110、202以外，每个电极106、108可以包括从相应的基部部分延伸的中心部分112。
参考图6C，在一些实施例中，电极106、108的电极臂110、202可以具有阶梯部分130，其远离电极层的电极106、108中的至少一个的横向中心线236从电极臂的主体部分的内横向边缘324向外偏移。最后，参考图6D，在一些实施例中，电极106、108的电极臂110可以具有阶梯部分130，其从电极臂110、202的外横向边缘322和内横向边缘324偏移。
除了本文图示和描述的实施例之外，电极的中心部分可以具有本领域已知的任何配置。例如，如图1A和6A-6D所示，中心部分可以具有相对矩形的配置。即是说，横向边缘可以在纵向方向上基本线性地延伸。然而，也可以采用其他配置。例如，在一个实施例中，电极的中心部分可以包括桨状的配置；在这样的实施例中，横向边缘远离基部部分在纵向方向上基本线性地延伸，然后远离中心部分在横向方向上延伸，然后再次远离基部部分在纵向方向上基本线性地延伸。在另一实施例中，电极的中心部分可以包括翼状的配置；在这样的实施例中，横向边缘远离基部部分在纵向方向上基本线性地延伸，然后远离中心部分在横向方向上延伸，然后再次远离基部部分在纵向方向上基本线性地延伸，然后朝向中心部分在横向方向上延伸，然后再次远离基部部分在纵向方向上基本线性地延伸。
总体上，本发明提供了一种具有电极的多层电容器，该电极具有独特的配置，提供各种益处和优点。就此而言，应当理解，用于构造电容器的材料可以不受限制，并且可以是本领域中通常使用的任何材料，并且可以使用本领域中通常使用的任何方法来形成。
总体上，电介质层通常由介电常数(K)相对较高的材料形成，例如从约10到约40,000，在一些实施例中，从约50到约30,000，且在一些实施例中，从约100到约20,000。
就此而言，电介质材料可以是陶瓷。可以以多种形式提供陶瓷，例如晶片(例如，预烧制的)或装置本身内共烧制的电介质材料。
高电介质材料的类型的特定示例例如包括NPO(COG)(到约100)，X7R(从约3,000到约7,000)，X7S，Z5U，和/或Y5V材料。应当理解，上述材料是通过它们的行业接受的定义来描述的，其中一些是电子工业联盟(EIA)建立的标准分类，因此，本领域的普通技术人员应该认识到。例如，这种材料可以包括陶瓷。这样的材料可以包括钙钛矿，例如钛酸钡和相关的固溶体(例如钛酸锶钡、钛酸钡钙、钛酸锆钡、锆钛酸锶钡、锆钛酸钙钡等)，钛酸铅和相关固溶体(例如锆钛酸铅，锆钛酸镧铅)，钛酸铋钠等。在一个特定的实施例中，例如，可以使用化学式为BaxSr1-xTiO3的钛酸锶钡(“BSTO”)，其中x从0到1，在一些实施例中从约0.15到约0.65，且在一些实施例中，从约0.25到约0.6。其他合适的钙钛矿可以例如包括，BaxCa1- xTiO3，其中x从约0.2到约0.8，且在一些实施例中，从约0.4到约0.6，PbxZr1-xTiO3(“PZT”)，其中x的范围从约0.05到约0.4，钛酸镧锆铅(“PLZT”)，钛酸铅(PbTiO3)，钛酸钡钙钛(BaCaZrTiO3)，硝酸钠(NaNO3)，KNbO3，LiNbO3，LiTaO3，PbNb2O6，PbTa2O6，KSr(NbO3)和NaBa2(NbO3)5KHb2PO4。其他复杂的钙钛矿可以包括A[B11/3B22/3]O3材料，其中A是BaxSr1-x(x可以是0到1的值)；B1是MgyZn1-y(y可以是0到1的值)；B2是TazNb1-z(z可以是0到1的值)。在一个特定的实施例中，电介质层可以包括钛酸盐。
电极层可以由本领域已知的多种不同金属中的任何一种形成。电极层可以由金属制成，例如导电金属。材料可以包括贵金属(例如，银，金，钯，铂等)，基本金属(例如，铜，锡，镍，铬，钛，钨等)，等等，及其各种组合。溅射的钛/钨(Ti/W)合金以及相应的铬、镍和金的溅射层也可以适用。电极也可以由低电阻材料制成，例如银、铜、金、铝、钯等。在一个特定的实施例中，电极层可以包括镍或其合金。
外部端子可以由本领域已知的多种不同金属中的任何一种形成。外部端子可以由金属制成，例如导电金属。材料可以包括贵金属(例如，银，金，钯，铂等)，基本金属(例如，铜，锡，镍，铬，钛，钨等)，等等，及其各种组合。在一个特定的实施例中，外部端子可以包括铜或其合金。
外部端子可以使用本领域公知的任何方法形成。外部端子可以使用诸如溅射、喷漆、印刷、无电镀或细铜端接(FCT)、电镀、等离子沉积、推进剂喷雾/空气刷等技术形成。
在一个实施例中，外部端子可以形成为使得外部端子相对较厚。例如，可以通过在电极层的暴露部分上施加金属的厚膜条带来形成这样的端子。这样的金属可以在玻璃基质中并且可以包括银或铜。例如，可以将这种条带印刷并烧制到电容器上。此后，可以在端接条带上形成额外的金属镀层(例如，镍、锡、焊料等)，以使电容器可焊接到基板。可以使用本领域中公知的任何方法来进行这种厚膜条带的施加(例如，通过用于将金属负载的糊剂转移到暴露的电极层上的端接机和印刷轮)。在Sano等人的美国专利No.5,021,921中公开了带有外部端子的组部件的示例，这些外部端子由烘烤的端子和镀覆在其上的金属膜形成，出于所有目的，通过引用将该专利并入本文。
厚镀覆的外部端子可以具有约150μm以下的平均厚度，例如约125μm以下，例如约100μm以下，例如约80μm以下。厚镀覆的外部端子可以具有约25μm以上的平均厚度，例如约35μm以上，例如约50μm以上，例如约75μm以上。例如，厚镀覆的外部端子可以具有从约25μm到约150μm的平均厚度，例如从约35μm到约125μm，例如从约50μm到约100μm。
在另一实施例中，外部端子可以形成为使得外部端子是金属的薄膜镀覆。这种薄膜镀覆可以通过在电极层的暴露部分上沉积诸如导电金属之类的导电材料来形成。例如，电极层的前缘可以被暴露，使得其可以允许形成镀覆的端接。
薄镀覆的外部端子可以具有约50μm以下的平均厚度，例如约40μm以下，例如约30μm以下，例如约25μm以下。薄镀覆的外部端子可以具有约5μm以上的平均厚度，例如约10μm以上，例如约15μm以上。例如，外部端子可以具有从约5μm到约50μm的平均厚度，例如从约10μm到约40μm，例如从约15μm到约30μm，例如从约15μm到约25μm。
总体上，外部端子可以包括镀覆的端子。例如，外部端子可以包括电镀的端子、无电镀的端子，或其组合。例如，电镀的端子可以经由电解镀覆形成。无电镀的端子可以经由无电镀形成。
当多个层构成外部端子时，外部端子可以包括电镀端子和无电镀端子。例如，可以首先采用无电镀来沉积材料的初始层。然后可以将镀覆技术切换到电化学电镀系统，该电化学电镀系统可以允许更快的材料堆积。
当用任何一种镀覆方法形成镀覆端子时，从电容器的主体暴露的电极层的引线接片的前缘经受镀覆液。通过经受，在一个实施例中，电容器可以浸入镀覆液中。
镀覆液包含导电材料，例如导电金属，其用于形成镀覆端接。这样的导电材料可以是任何前述材料或本领域中公知的任何材料。例如，镀覆液可以是氨基磺酸镍浴液或其他镍溶液，使得镀层和外部端子包括镍。替代地，镀覆液可以是铜酸浴或其他合适的铜溶液，使得镀层和外部端子包括铜。
另外，应当理解，镀覆液可以包括本领域公知的其他添加剂。例如，添加剂可以包括其他有机添加剂和可以有助于镀覆工艺的介质。此外，可以使用添加剂以在期望的pH下使用镀覆液。在一个实施例中，可以在溶液中使用降低电阻的添加剂，以有助于完全镀层覆盖并将镀覆材料粘结到电容器和引线接片的暴露前缘。
可以将电容器暴露、浸没或浸入镀覆液中预定的时间。这样的暴露时间不必受到限制，而是可以花费足够的时间以允许足够的镀覆材料沉积以形成镀覆端子。就此而言，该时间应足以在一组交替的电介质层和电极层内，在相应的电极层的给定极性的期望的引线接片的期望暴露的相邻的前缘之间形成连续的连接。
总体上，电解镀覆与无电镀的区别在于电解镀覆采用电偏压，例如使用外部电源。电解镀覆液通常可以经受较高的电流密度范围，例如，十至十五amp/ft2(额定9.4伏)。可以在相同的镀覆液中形成连接，具有与需要形成镀覆端子的电容器的负极连接和与固态材料(例如，Cu镀覆液中的Cu)的正极连接。也就是说，电容器被偏压到与镀覆液相反的极性。使用这种方法，镀覆液的导电材料被吸引到电极层的引线接片的暴露前缘的金属。
在将电容器浸没或经受镀覆液之前，可以使用各种预处理步骤。可以出于多种目的执行这些步骤，包括催化、加速、和/或改善镀覆材料对引线接片的前缘的粘附。
另外，在镀覆或任何其他预处理步骤之前，可以使用初始清洁步骤。可以采用这样的步骤来去除在电极层的暴露的引线接片上形成的任何氧化物堆积。当内部电极或其他导电元件由镍形成时，该清洁步骤可以特别有助于协助去除氧化镍的任何堆积。部件清洁可通过完全浸入预清洁浴中进行，例如包括酸清洁剂的预清洁浴。在一个实施例中，暴露可以持续预定的时间，例如大约10分钟的量级。替代地，清洁也可以通过化学抛光或研磨(harperizing)步骤来进行。
此外，可以执行激活电极层的引线接片的暴露的金属前缘的步骤，以促进导电材料的沉积。活化可以通过浸入钯盐、光图案化的钯有机金属前体(经由掩模或激光)、丝网印刷或喷墨沉积的钯化合物或电泳钯沉积来实现。应当理解，目前仅公开了基于钯的活化作为活化溶液的示例，该活化溶液通常与由镍或其合金形成的暴露的接片部分的活化一起很好地起作用。但是，应当理解，也可以使用其他活化解决方案。
另外，代替上述活化步骤或作为其附加，当形成电容器的电极层时，可以将活化掺杂剂引入导电材料中。例如，当电极层包括镍并且活化掺杂剂包括钯时，可以将钯掺杂剂引入形成电极层的镍油墨或组合物中。这样做可以消除钯活化步骤。应当进一步理解的是，上述某些活化方法，例如有机金属前体，也适合于玻璃形成剂的共沉积，以增加与电容器的一般陶瓷体的粘合性。当如上所述采取活化步骤时，活化剂材料的痕迹可能经常在端接镀覆之前和之后保留在暴露的导电部分处。
另外，也可以采用镀覆后的后处理步骤。可以出于多种目的进行这些步骤，包括增强和/或改善材料的粘附性。例如，在执行镀覆步骤之后可以采用加热(或退火)步骤。这种加热可以经由烘烤、激光照射、紫外线照射、微波照射、电弧焊等进行。
如本文所指示，外部端子包括至少一个镀层。在一个实施例中，外部端子可以仅包括一个镀层。然而，应当理解，外部端子可以包括多个镀层。例如，外部端子可以包括第一镀层和第二镀层。此外，外部端子也可以包括第三镀层。这些镀层的材料可以是前述的任何一种，并且是本领域公知的。
例如，一个镀层，比如第一镀层，可以包括铜或其合金。另一镀层，例如第二镀层，可以包括镍或其合金。另一镀层，例如第三镀层，可以包括锡、铅、金或它们的组合，例如合金。替代地，初始镀层可以包括镍，接着是锡或金的镀层。在另一实施例中，可以形成铜的初始镀层，然后是镍层。
在一个实施例中，初始或第一镀层可以是导电金属(例如，铜)。然后可以用第二层覆盖该区域，该第二层包含用于密封的电阻器聚合物材料。然后可以对该区域进行抛光以选择性地去除电阻性聚合材料，然后再次镀覆包含导电金属材料(例如铜)的第三层。
初始镀层上方的上述第二层可以对应于焊料阻挡层，例如镍焊料阻挡层。在一些实施例中，可以通过在初始的无电或电解镀层(例如，镀铜)的顶部上电镀额外的金属(例如，镍)层来形成上述层。用于形成上述焊料阻挡层的其他示例性材料包括镍-磷、金和银。在一些实施例中，上述焊料阻挡层上的第三层可以对应于导电层，例如镀镍、镍/铬、银、钯、锡、铅/锡或其他合适的镀覆焊料。
此外，可以形成一层金属镀层，然后进行电镀步骤，以在该金属镀层上提供电阻合金或更高电阻的金属合金涂层，例如，无电镀的Ni-P合金。但是，应当理解，可以包括任何金属涂层，如本领域普通技术人员将从本文的全部公开内容中理解的。
应当理解，上述步骤中的任何步骤都可以作为大批量(bulk)工艺发生，例如滚镀、流化床镀和/或流通镀端接工艺，所有这些都是本领域公知的。这样的大批量工艺使多个部件能够被一起处理，从而提供了高效、快捷的端接工艺。相对于传统的端接方法(例如需要单独处理部件的厚膜端接的印刷)而言，这是特别的优势。
如本文所述，外部端子的形成通常由电极层的引线接片的暴露的前缘的位置引导。这样的现象可以被称为“自确定”，因为外部镀覆端子的形成是由在电容器上的选定外围位置处的电极层的暴露的导电金属的配置确定的。
在Ritter等人的美国专利No.7,177,137和7,463,474中描述了用于形成薄膜镀覆的端接的上述技术的其他方面，这些专利出于所有目的通过引用并入本文。应当理解，用于形成电容器端子的附加技术也可以在本技术的范围内。示例性替代包括但不限于通过镀覆、磁性、掩模、电泳/静电、溅射，真空沉积、印刷或其他用于形成厚膜或薄膜导电层的技术来形成端接。
示例
示例1
如本文所定义的多层电容器是根据以下指出的规格和下表中的规格制造的。
特别地，制造的电容器的芯片总厚度为20密耳，有源电极区域到屏蔽区域的距离为2密耳(总厚度的10％)，且有源电极区域到表面的距离为2.7密耳(总厚度的13.5％)。对于某些示例，锚定电极不包括本文限定的阶梯部分。
Figure BDA0002660812560000231
Figure BDA0002660812560000241
每个电容器的插入损耗在宽工作频率范围内(即4GHz至40GHz)进行了测量。使用水平和垂直配置的电容器测量这种插入损耗，并针对每个数据点测试两个样本。下表中的范围表示在频率范围内的最大插入损耗和最小插入损耗。
Figure BDA0002660812560000242
Figure BDA0002660812560000251
示例2
如本文所定义的多层电容器是根据以下指出的规格和下表中的规格制造的。
Figure BDA0002660812560000252
每个电容器的插入损耗在宽工作频率范围内(即4GHz至40GHz)进行了测量。这种插入损耗是用水平配置的电容器测量的，使得电极层平行于安装表面并堆叠在垂直方向上。
Figure BDA0002660812560000261
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以实践本发明的这些和其他修改和变化。另外，应当理解，各个实施例的各方面可以全部或部分互换。此外，本领域普通技术人员将理解，以上描述仅是示例性的，并且无意于限制在所附权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (40)

1.一种多层陶瓷电容器，包括：
沿着所述电容器的第一端设置的第一外部端子；
沿着所述电容器的第二端设置的第二外部端子，所述第二端在纵向方向上与所述第一端相对；
包含交替的电介质层和有源电极层的有源电极区域；以及
包含至少两个屏蔽电极的屏蔽电极区域，所述至少两个屏蔽电极在所述纵向方向上通过屏蔽层间隙间隔开；
其中：
从所述有源电极区域到所述屏蔽电极区域的距离为所述电容器在顶表面和与所述顶表面相对的底表面之间的厚度的4％到20％；并且
在所述顶表面或所述底表面中的至少一个上，所述屏蔽层间隙的范围为在所述纵向方向上所述第一外部端子和所述第二外部端子之间的外部端子间隙的从3％到60％。
2.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述至少两个屏蔽电极包括与所述第一外部端子连接的第一屏蔽电极和与所述第二外部端子连接的第二屏蔽电极，且第二屏蔽电极在垂直于所述纵向方向的Z方向上与所述第一屏蔽电极对准，所述第一屏蔽电极和第二屏蔽电极中的每一个具有相应的未连接的端部，它们在所述纵向方向上通过所述屏蔽层间隙间隔开。
3.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中从所述有源电极区域到所述顶表面的距离的范围为从所述电容器的厚度的4％到20％。
4.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中从所述有源电极区域到所述顶表面的距离从1.5密耳到3.2密耳。
5.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中从所述有源电极区域到所述屏蔽电极区域的距离的范围为从1.5密耳到3.2密耳。
6.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，当在从33GHz到40GHz的频率范围内测量时，所述电容器具有从0.25dB到0.55dB的插入损耗。
7.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，当在从23GHz到30GHz的频率范围内测量时，所述电容器具有从0.20dB到0.35dB的插入损耗。
8.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，当在从13GHz到20GHz的频率范围内测量时，所述电容器具有从0.15dB到0.40dB的插入损耗。
9.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，当在从4GHz到10GHz的频率范围内测量时，所述电容器具有从0.1dB到0.25dB的插入损耗。
10.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述有源电极层包括
与所述第一外部端子电连接的第一电极，所述第一电极具有第一电极臂，所述第一电极臂包括主体部分和阶梯部分，所述主体部分具有从所述电容器的第一端延伸的横向边缘，所述阶梯部分具有从所述主体部分的横向边缘偏移的横向边缘；以及
与所述第二外部端子电连接的第二电极。
11.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中所述第一电极臂和所述第二电极间隔开以在所述第一电极臂的主体部分和所述第二电极之间形成主体间隙距离且在所述第一电极臂的阶梯部分和所述第二电极之间形成阶梯间隙距离。
12.如权利要求11所述的多层陶瓷电容器，其中所述主体间隙距离是所述电容器从所述第一外部端子到所述第二外部端子的长度的从5％到60％。
13.如权利要求11所述的多层陶瓷电容器，其中所述主体间隙距离是所述第一电极臂的主体部分的长度的50％以上。
14.如权利要求11所述的多层陶瓷电容器，其中所述阶梯间隙距离是所述电容器从所述第一外部端子到所述第二外部端子的长度的从1％到30％。
15.如权利要求11所述的多层陶瓷电容器，其中所述阶梯间隙距离是所述第一电极臂的阶梯部分的长度的从5％到50％。
16.如权利要求11所述的多层陶瓷电容器，其中所述阶梯间隙距离是所述主体间隙距离的从5％到70％。
17.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中所述第一电极臂的阶梯部分从所述主体部分的横向边缘朝向所述电极层中的至少一个的横向中心线向内偏移。
18.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中所述第一电极臂的阶梯部分从所述主体部分的横向边缘远离所述电极层中的至少一个的横向中心线向外偏移。
19.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中所述阶梯部分的每个横向边缘从所述主体部分的每个横向边缘偏移。
20.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中所述第二电极包括第二电极臂，所述第二电极臂包括主体部分和阶梯部分，所述主体部分具有从所述电容器的第二端延伸的横向边缘，所述阶梯部分具有从所述主体部分的横向边缘偏移的横向边缘。
21.如权利要求20所述的多层陶瓷电容器，其中所述第一电极臂和所述第二电极臂间隔开，使得主体间隙距离形成在所述第一电极臂的主体部分和所述第二电极臂的主体部分之间，且阶梯间隙距离形成在所述第一电极臂的阶梯部分和所述第二电极臂的阶梯部分之间。
22.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中
所述第一电极包括与所述第一外部端子电连接的基部部分，且其中所述第一电极臂从所述基部部分延伸。
23.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中
所述第二电极包括与所述第二外部端子电连接的基部部分，且其中所述第二电极包括从所述基部部分延伸的第二电极臂。
24.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中
所述第一电极包括与所述第一外部端子电连接的基部部分，且其中所述第一电极臂从所述基部部分延伸；并且
所述第二电极包括与所述第二外部端子电连接的基部部分，且其中所述第二电极包括从所述基部部分延伸的第二电极臂。
25.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中
所述第一电极包括与所述第一外部端子电连接的基部部分；
所述第二电极包括与所述第二外部端子电连接的基部部分；
所述第一电极包括远离所述第一端延伸的中心部分，使得中心端部间隙距离形成在所述第一电极的中心部分和所述第二电极的基部部分之间，且中心边缘间隙距离形成在所述第一电极的中心部分和所述第二电极之间；
其中所述中心端部间隙距离等于所述中心边缘间隙距离。
26.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，还包括锚定电极区域，其包括所述有源电极区域和所述屏蔽电极区域之间的至少一个锚定电极层。
27.如权利要求26所述的多层陶瓷电容器，其中所述锚定电极层包括
与所述第一外部端子电连接的第三电极，所述第三电极具有第三电极臂，所述第三电极臂包括主体部分和阶梯部分，所述主体部分具有从所述电容器的第一端延伸的横向边缘，所述阶梯部分具有从所述主体部分的横向边缘偏移的横向边缘；以及
与所述第二外部端子电连接的第四电极。
28.如权利要求27所述的多层陶瓷电容器，其中所述第四电极具有第四电极臂，所述第四电极臂包括主体部分和阶梯部分，所述主体部分具有从所述电容器的第二端延伸的横向边缘，所述阶梯部分具有从所述主体部分的横向边缘偏移的横向边缘。
29.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，还包括电介质区域，所述电介质区域包括所述有源电极区域和所述屏蔽电极区域之间的电介质层。
30.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中所述阶梯部分的宽度为所述电极臂的主体部分的宽度的5％至90％。
31.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中所述阶梯部分的长度为所述电极臂的长度的5％至70％。
32.如权利要求10所述的多层陶瓷电容器，其中所述主体部分的长度为所述电极臂的长度的25％至90％。
33.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述外部端子是电镀层。
34.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述外部端子是无电镀层。
35.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述外部端子包括导电金属。
36.如权利要求35所述的多层陶瓷电容器，其中所述导电金属包括银、金、钯、铂、锡、镍、铬、钛、钨或者它们的组合或合金。
37.如权利要求35所述的多层陶瓷电容器，其中所述导电金属包括铜或其合金。
38.如权利要求35所述的多层陶瓷电容器，其中所述外部端子具有从5μm到50μm的平均厚度。
39.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述屏蔽电极具有矩形的配置。
40.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述屏蔽电极在所述屏蔽电极的边缘处具有阶梯，所述边缘与所述屏蔽电极的与外部端子相邻的边缘相对。
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