專利名稱：表面安裝電容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面安裝電容器，特別涉及具有大體上封裝在本體或殼體中的電容元件的表面安裝電容器。
背景技術(shù)：
對表面安裝電容器的需求穩(wěn)步增加。它們對許多且多種廣泛的應(yīng)用和功能是有用的。例如，它們對保持電氣和電子元件或器件中信號完整性及電荷高速傳遞是有用的。它們對開關(guān)功能也是特別有用的。它們對大型解耦性能以實現(xiàn)電源平穩(wěn)暫態(tài)要求是有用的。目前可得到很多類型和配置。大多在外殼或殼體內(nèi)具有某種類型的電容元件。外部導(dǎo)電連接或端子與內(nèi)部電容元件電氣連接。電容器組件可被放置在電路板上并通過端子與電路連接。不同電容元件配置產(chǎn)生不同電容性能。電容元件的性質(zhì)可決定其尺寸。例如，一些需要處理高電壓的元件，為此必須要用較大的電容元件。這樣導(dǎo)致殼體尺寸較大。但是，多數(shù)情況下電氣元件尺寸在電路設(shè)計時是重要的。這導(dǎo)致所謂“容積效率”發(fā)生作用。容積效率在本領(lǐng)域中已知是指每單位容積的電容。與本發(fā)明相關(guān)的容積效率的兩個方面如下。第一，電容元件本身的容積效率，有些材料比相同尺寸或體積的其他材料具有更高的電容性能。鉭是一種好的實例。本領(lǐng)域熟知固態(tài)鉭電容元件比同體積的鋁表現(xiàn)出更佳的電容性能。第二，整個電容器(即電容元件、殼體和端子)的容積效率。該殼體限定一定容積。如果殼體內(nèi)的電容元件的體積相對殼體總?cè)莘e較小，與如果電容元件相對殼體尺寸較大的情況相比，整個電容器的容積效率通常更低。如果無需考慮電路板上電容器空間的問題，容積效率可能無需考慮。但是，應(yīng)了解，由于電容器空間變得更為有限，容積效率也越加重要。隨著多種不同電子和電氣器件越來越小型化，對越來越小的表面安裝電容器的需求增加。在許多電路中電容器可表現(xiàn)為最高的部件。因此，必須減小電容器的殼體尺寸(因而減小體積)，同時保持(或甚至增強(qiáng))電容性能，這是本領(lǐng)域重要的當(dāng)前需要。電路設(shè)計者 需能夠確定一定電容器殼體尺寸以使其能夠與電路板上電氣或電子器件所需的其他元件相適合。但是，很難在滿足對電容性能日益增長的需求的同時，具有非常小的封裝或殼體尺寸?？s小尺寸同時保持或改善電容性能是一項挑戰(zhàn)性的任務(wù)。此外，與殼體尺寸無關(guān)，始終需要進(jìn)一步改善電容元件和電容器組件的性能和容積效率。改善容積效率的一種方法是使用高性能材料，例如鉭(Ta)、鈮(Nb)或鈮氧化物(NbO)作為陽極材料。本領(lǐng)域熟知這種普通型的固態(tài)核心或片體表面安裝電容器。實例參見美國專利6，380, 577和6，238，444，在此引入以供參考。在這些專利中，固態(tài)內(nèi)核(有時被稱為陽極體，塊體或片體)主要是鉭。該鉭陽極體通常是燒結(jié)的。接線通常采用兩種方式之一形成于陽極體中(a) “嵌入”，意指接線(也可為鉭)在加工過程中覆有鉭粉，或(b) “焊接”，意指片體在模壓并燒結(jié)后，接線焊接至鉭塊體上。另一端延伸至塊體外。該電容器的介電材料是通過陽極材料的陽極氧化制成，以形成陽極體表面上的氧化層(如Ta — Ta205)。如果陽極體是Nb，則氧化為Nb — Nb2O5 ;如果是NbO，則氧化為NbO — Nb2O50電容器陰極通常通過用固態(tài)電解質(zhì)層(例如MnO2)及導(dǎo)電聚合物涂覆介電層，然后覆蓋石墨和銀以獲得更好的導(dǎo)電性并改善機(jī)械強(qiáng)度而形成。陽極和陰極端子可分別連接至鉭接線的自由端和鉭片體的外電解質(zhì)表面涂層，此后所有這些元件可被封裝在殼體中(例如通過圍繞元件成型塑料)，僅留陽極和陰極端子的外表面暴露在殼體外以進(jìn)行例如表面安裝。 美國專利6，380, 577和6，238，444描述了這種普通型的表面安裝鉭電容器。但是，端子以U形圍繞殼體邊緣延伸。因此，它們已知為“卷繞”端子。參見美國專利6，380，577和6，238，444的圖6，這些“卷繞”部分(參考序號36)在裝置的兩平面或側(cè)面內(nèi)提供陽極/陰極端子對。盡管這使得器件可被表面安裝在兩側(cè)面(它們可被稱為“雙側(cè)面端子”)的一個側(cè)面上，與僅表面安裝在一個側(cè)面的“單一側(cè)面”端子相比，它產(chǎn)生了一個問題。這些“卷繞”或“雙側(cè)面”的端子在器件放置在電路板上時可導(dǎo)致其相對兩端之間短路，這種短路問題的實例見于金屬屏蔽被放置在至少部分電路板之上的許多射頻(RF)應(yīng)用。導(dǎo)電端子部分向上延伸并進(jìn)入電容器殼體的頂面。因此，對具有“單一側(cè)面端子”的電容器存在需求，“單一側(cè)面端子”意指用于表面安裝的陽極和陰極端子僅存在于器件的一側(cè)面或平面上。這種電容器的一種配置在圖13A中描述，固態(tài)塊體(如鉭)電容器。該剖視圖所示為現(xiàn)有鉭塊體或片體1，帶有封裝于塑料材料殼體6中向外延伸的嵌入式鉭接線9。陽極端子3設(shè)置在被稱為封裝材料或殼體6的底面且位于接線9自由端正下方。導(dǎo)電粘合劑4及內(nèi)部導(dǎo)電通道15通過封裝材料6將接線9的自由端與陽極端子3電氣連接。陰極端子2 (也在封裝材料或殼體6底側(cè)，但在與接線9相對的片體I端部的正下方)通過導(dǎo)電粘合劑4的另一焊盤與片體I的外部電氣連接。因此，與美國專利6，380, 577和6，238，444中電容器的卷繞型端子相比，圖13A的電容器為單一側(cè)面端子。陽極和陰極端子均在如圖13A所示電容器器件一側(cè)的同一基本面即底面上。與這種單一側(cè)面端子電容器相似的現(xiàn)有技術(shù)實施例顯示于圖13B中。盡管圖13A與圖13B的現(xiàn)有技術(shù)電容器并未表現(xiàn)出與美國專利6，380，577和6，238，444的“卷繞”端子關(guān)聯(lián)的前述問題，但它們表現(xiàn)出容積效率的問題。如圖13A與圖13B中剖視圖所示，殼體6封裝材料不僅封裝片體1，還封裝接線9所有向外延伸的部分。特別是，在接線9遠(yuǎn)端與殼體6外表面之間殼體6有相當(dāng)大的容積。必須為接線9與陽極端子3之間內(nèi)部電氣連接或通道15留出足夠空間。實質(zhì)上，殼體6中封裝材料的相當(dāng)大容積被占用，以使接線9的自由端和接線9與陽極端子3之間的連接15均可被完全封裝。這限制了可放在殼體6中的鉭片體尺寸。與完全填充片體I的情況相比，整個電容器殼體的相當(dāng)大容積必須用于接線9至陽極端子3的電氣連接。因此，本領(lǐng)域存在對具有增加容積效率的表面安裝電容器的需要。此外，當(dāng)制造這種電容器時很難優(yōu)化容積效率(每單位器件容積的電容)，特別當(dāng)器件殼體尺寸較小時。當(dāng)圍繞片體模塑材料以及生產(chǎn)最終器件時，均難以控制圍繞電容元件(例如片體I)的封裝材料的厚度及均勻性。這或者被忽略或者往往導(dǎo)致在設(shè)計和制造步驟中的過度補(bǔ)償，導(dǎo)致殼體壁較厚，這又限制了電容元件的空間。目前許多現(xiàn)有技術(shù)電容器因此具有相對較厚的殼體壁。容積效率受到影響。應(yīng)了解，這些容積效率問題也適用于其他的單一側(cè)面端子表面安裝電容器。無論什么電容器尺寸或類型，容積效率的任何增加可能均是有益的。因此本領(lǐng)域切實的需要是改進(jìn)的單一側(cè)面端子表面安裝電容器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的、特征、方面或者優(yōu)點是提供可改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的裝置和方法。本發(fā)明的其它目的、特征、方面或優(yōu)點包括裝置或方法，其a.提高容積利用率或容積效率；b.提高模塑殼體表面安裝電容器的靈活性，包括以相同的裝配生產(chǎn)線及模塑設(shè)備生產(chǎn)多種尺寸的能力；c.高效和經(jīng)濟(jì),包括小殼體尺寸批量生產(chǎn)；d.可以大規(guī)模制造技術(shù)實施；e.與卷繞型端子相比可降低端子之間短路的危險。參考所附說明和權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它目的、特征、方面以及優(yōu)點將更明顯。


圖I所示為依照本發(fā)明一個方面的電容器的透視圖。圖IA與圖I相似，但具有不同端子。圖2所示為圖I電容器的透視圖，但被倒置以顯示其底面和電容器殼體端部上的
端子配置。圖2A與圖2相似，但具有圖IA的替代端子。圖3所示為沿圖I中3-3線的剖視圖，較圖I略有放大。圖3A與圖3相似，但具有圖IA的替代端子。圖4所示為較圖I略有放大的底視圖。圖4A與圖4相似，但具有圖IA的替代端子。圖5所示為在又稱為導(dǎo)線架的金屬基體或底層上安裝的多個鉭片體/接線(可為嵌入或焊接)組合的部分剖視的側(cè)視示意圖，以顯示依照本發(fā)明一個方面的圖I類型電容器的示例性制造方法的步驟。圖6所示為圖5的頂視圖。圖7所示為后續(xù)模塑步驟的縮小比例頂視圖，顯示與圖5與圖6所示相似的多個組合，但具有施加到它們上的封裝材料(部分封裝材料以剖視顯示以便說明)。圖8所示為圖7的一部分的略有放大的透視圖。圖9所示為后續(xù)切割成形(singulation)步驟的透視圖，該步驟由圖7模塑陣列制造多個部分完成的電容器。圖10單獨顯示圖9部分完成的電容器之一的放大但由底部透視的視圖。圖11與圖10相似，但顯示后續(xù)金屬沉積或噴濺制造步驟一在部分形成的電容器一端增加外部導(dǎo)電通道。該步驟也可在兩端進(jìn)行。圖IlA與圖11相似，但具有圖IA的替代端子。圖12與圖11相似，但顯示了電容器最終制造步驟一鍍敷外部導(dǎo)電通道及兩底 部端子。圖12A與圖12相似，但具有圖IA的替代端子。圖13A所示為與圖3相似的剖視圖，但圖示了現(xiàn)有技術(shù)的普通鉭片體表面安裝類型電容器，顯示特定殼體或封裝尺寸的電容器在內(nèi)部鉭片體與外側(cè)底部陽極端子之間的內(nèi)部電氣連接。圖13B與圖13A相似，但具有圖IA的替代端子。圖14所示為作為對比的本發(fā)明示例性實施例的相同殼體或封裝尺寸與圖13A相似的剖視圖，并顯示所述實施例如何提高這種電容器的容積效率。圖15所示為依照本發(fā)明一個示例性實施例的成品電容器的透視圖，但以虛線顯示殼體并以實線顯示其它元件。圖16所示為另一現(xiàn)有技術(shù)器件的剖視圖。圖17所示為導(dǎo)線架組件的縮小比例頂視圖，其上安裝多個電容器。
具體實施例方式A.概述為更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)通過示例性實施例進(jìn)行詳述。需經(jīng)常參考上述附圖。在附圖中參考序號和/或字母將用于表示某些部件或位置。除非另行說明，同一參考序號和/或字母表示同一部件或位置。這一示例性實施例為美國專利6，380，577和6，238，444所公開的普通型表面安裝電容器，而非“卷繞”端子，其具有單一側(cè)面端子一陽極和陰極端子均在器件的僅一側(cè)(此處為底面安裝側(cè))的基本同一平面上。特別地，這種示例性實施例是表面安裝模塑固態(tài)電解質(zhì)鉭電容器，其陽極和陰極端子在殼體底平面上。本示例殼體尺寸中殼體尺寸0603 (如本領(lǐng)域已知)較小，其尺寸為長度1.6 (+/-0· I) mm;寬度為O. 8 (+/-0· I) mm ;高度為O. 8(+/-0. I)mm。這表示殼體容積大約略大于1mm3。其他殼體尺寸相對較小的示例為0402與0805。但是，本發(fā)明并不限于任何特定殼體尺寸或殼體內(nèi)電容元件任何特定材料或配置。事實上，本發(fā)明可按比例放大或縮小。本發(fā)明優(yōu)點或特點之一是具有應(yīng)用至各種不同的電容器封裝尺寸而仍使用相同概念和制造技術(shù)的能力。B.示例裝置參見圖I至圖3、圖14及圖15，描述依照本發(fā)明一個方面的示例性電容器10。電容器10包括常規(guī)塑料材料的外殼體或封裝材料6。殼體6的殼體尺寸為0603。本領(lǐng)域常規(guī)的外部陽極極性標(biāo)記8在電容器10的陽極端子一端頂面提供視覺標(biāo)識(見圖I)。電容器10沿縱軸(見圖I點畫剖視線)是細(xì)長的。其底面(見圖2、圖3、圖14及圖15)包括陽極端子3與陰極端子2。它們?yōu)槌Ｒ?guī)技術(shù)，并由常規(guī)材料(例如銅(Cu)或銀(Ag)或鎳合金)制成。端子2和端子3在相對兩端，它們的相向邊緣在殼體6底部上相互分離可容許的一定距離。參見圖3，電容器10的殼體6內(nèi)部是鉭陽極體、片體(pellet)或塊體(slug)l。其可由其他類似材料(如Nb或NbO)制成。如前所述，它是依照已知方法被預(yù)先制造。它也沿電容器10的縱軸是細(xì)長的，但圍繞其大部分有一層封裝材料6使其與外部隔離并絕緣。如常規(guī)一樣，鉭接線9連接至片體1，并從殼體6內(nèi)部的片體I 一端向外延伸。前述元件在本領(lǐng)域一般均為常規(guī)。為更好地理解電容器10與現(xiàn)有技術(shù)單一側(cè)面端子表面安裝鉭塊體電容器的不同，參見圖13A、圖13B和圖14。
圖13A所示為這些類型電容器的常規(guī)當(dāng)前技術(shù)或現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)。圖13B所示為類似的現(xiàn)有技術(shù)變體。這種電容器將所有接線9封裝在殼體中，圍繞接線9和塊體I所有側(cè)面留出相當(dāng)大的殼體容積。在內(nèi)部(或大體上內(nèi)部)，接線9的封裝端與外部陽極端子3之間有導(dǎo)電通道15，片體I相對端的塊體表面與陰極端子2之間有電氣通道4。因此，圖13A的現(xiàn)有技術(shù)電容器中唯一的導(dǎo)電外部元件將是電容器底部上的陽極和陰極端子3和2以及電容器端部平面中接線9暴露端的外表面。其它所有均封裝入殼體6內(nèi)。除導(dǎo)電通道15的一部分也沿殼體接線9 一側(cè)暴露外，圖13B是類似的。作為對比，并特別參考圖14及圖1-4和圖15，本發(fā)明示例性實施例電容器10與圖13A與圖13B現(xiàn)有技術(shù)電容器的差別主要表現(xiàn)在以下方面。第一，圖14的電容器10的鉭片體I的長度Lp+20%大體上長于圖13A與圖13B的電容器的鉭片體的長度Lp，并從而在容積上大體上大于圖13A與圖13B的電容器的鉭片體的容積(見圖14所示，在該特定比較中電容器10的鉭片體長度約長出20%)。第二，接線9延伸至殼體6 —端的外邊界。其為有意暴露(見圖10)。外部導(dǎo)電通道7 (例如金屬沉積層)被添加(通過例如常規(guī)金屬沉積技術(shù))。在如濺射、模版印制或絲網(wǎng)印制等加工中，所有各單元均沉積了覆蓋一個或兩個電容器端的導(dǎo)電層。用于這種加工的材料可以是如銀、鎳、鉻、鉭、銅、金、鈀等金屬；或例如金鈀、鎳鉻、鎳鈀等合金或含有這些金屬的聚合物基漿料。該導(dǎo)電層使得陽極接線和用作電容器陽極端子的金屬陣列之間可靠電接觸。參見圖I至圖4、圖10至圖12及圖15，可見外部導(dǎo)電通道7如何連接接線9和陽極端子3。第三，在圖13A與圖13B的現(xiàn)有技術(shù)電容器中，片體I是通常通過殼體6的材料直接與陰極端子2電氣連接，接線9相似地與陽極端子3連接。一些類型的導(dǎo)電材料或部件4和/或15通常分別在陽極端子3和接線9之間以及在陰極端子2和片體I相對端之間。一個示例為導(dǎo)電(如基于銀的)粘合劑(參見圖13A與圖13B中參考序號4)，在制作過程中粘合劑將片體I/接線9與端子2和3粘合、并提供導(dǎo)電通道以使器件作為電容器工作。這種導(dǎo)電粘合劑是本領(lǐng)域熟知的，并可由各種商業(yè)渠道獲取。作為對比，電容器10中由接線9至陽極端子3的唯一電通道通過外部導(dǎo)電通道或部件7。代替陽極端子3和接線9之間的導(dǎo)電性粘合劑或通道，絕緣物(此處為絕緣粘合劑5)被用于在模塑時支承片體I的一端，這將在后文描述。這種絕緣粘合劑是本領(lǐng)域熟知的，并可由各種商業(yè)渠道獲取。電容器10消除了殼體6中對用于圖13A與圖13B的內(nèi)部導(dǎo)電通道15的空間的需要。電容器10中片體I和陰極端子2 (例如銅)之間仍使用導(dǎo)電粘合劑4。此外，如圖15所示，在陽極端子3和片體I之間可設(shè)附加絕緣層14。層14可由非必要的可印制表面安裝顏料/油墨，例如由Automated Industrial Systems公司(美國賓夕法尼亞州Erie市)可得的“Perma Cl系列油墨”制成，并具有與陽極端子3粘合的性質(zhì)，或可供選擇地通過適當(dāng)粘合劑加以粘合。因此，圖13A與圖14顯示單側(cè)電容器10可相對現(xiàn)有技術(shù)電容器增加容積效率。為提供參考，圖13A相對電容器縱軸有以下不出的尺寸=Lt;=殼體長度；LP=片體長度；Le=外部導(dǎo)電通道長度。假設(shè)圖13A與圖14的每一電容器具有同樣的殼體尺寸(0603)，因此有同樣的殼體總高度He、殼體寬度Wc及殼體長度Lc。圖13A與圖14中這些尺寸均相等。不過，殼體6外部的陽極端子3和在接線9暴露端與陽極端子3之間的外部導(dǎo)電通道7的連接使得圖14的電容器10的片體I在殼體6內(nèi)占用更大空間。因為殼體尺寸是固定的，這使得圖14的片體I的體積相對殼體6總?cè)莘e增加。即，圖14的電容器10的片體I的長度大體上比圖13A的電容器的鉭片體的長度Lp更長(20%)。通常，鉭電容器的電容隨容積增大而增加。因此，通過使鉭片體I的容積相對殼體6總?cè)莘e增加，實現(xiàn)殼體或包裝6利用率提高 (每單位容積更大電容)，從而比圖13A的電容器獲得提高了容積效率。如圖14所示，通過利用外部導(dǎo)電通道7，在該0603殼體中片體I長度可能增加20%量級(例如片體長度可增加約I毫米至I. 25毫米)。這將因此增加片體I容積(盡管因為高度和寬度保持不變而達(dá)不到20% )。盡管容積效率增加隨著多種因素變化，這仍可表現(xiàn)出相當(dāng)大的增幅。測試表明，部分取決于殼體尺寸，至多可能增加70%量級容積效率。測試表明，可能獲得更大的增幅(例如100%或雙倍或以上)。C.制造方法參見圖5至圖12，所示為制造電容器10的示例性方法。這種方法可用于批量制造電容器10。I.準(zhǔn)備材料首先通過常規(guī)方法制造多個片體I。每一片體連接至接線9的一部分。片體I外的部分被切至大約圖中所示的長度。導(dǎo)電(金屬板)基體或?qū)Ь€架11被預(yù)制成包括多行和多列預(yù)成形相鄰陽極端子3和陰極端子2對，圍繞它們大體具有敞開空間(見圖8)。2.陽極端子絕緣小電絕緣焊盤14 (僅示于圖15中)可以放置或粘合在導(dǎo)線架11上的每一陽極端子3頂部。其覆蓋陽極端子3的大部分內(nèi)表面?，F(xiàn)有技術(shù)電容器在殼體成型時支承片體，而且支承陽極端子并通過內(nèi)部導(dǎo)電通道15將陽極端子與片體電氣連接，與現(xiàn)有技術(shù)電容器的陽極端子(見圖13A)不同，此處陽極端子僅在成型時支承片體，但并沒有利用這些支承結(jié)構(gòu)或材料(如絕緣粘合劑)實現(xiàn)電氣連接。注意電容器10中的片體I如何更多地在陽極端子3的正上方延伸。其相當(dāng)大的部分因此相對接近陽極端子3。因此，絕緣焊盤14有助于在片體I和陽極端子3之間提供良好的電絕緣。3.片體至導(dǎo)線架組件然后將導(dǎo)電粘合劑4的焊盤或敷料放在導(dǎo)線架11的每一陰極端子2上，電絕緣粘合劑5的焊盤或敷料放置在每一陽極端子3上的每一絕緣層14頂部(見圖5與圖6)。然后將各鉭片體/接線組合1/9放置或向下壓在焊盤4和5上，以粘合性地將它們連接至并支承在導(dǎo)線架11上；依照圖5和圖6中所示方向(接線9指向同一方向)放置每一片體1，一個片體/接線組合1/9連接至每一陽極/陰極端子對3/2。帶有接線9的片體I的端部在陽極端子3上的絕緣粘合劑5的敷料或焊點(覆蓋面積小于絕緣焊盤14)上，片體I的另一端在陰極端子2上的導(dǎo)電粘合劑4上。注意每一接線9遠(yuǎn)端如何延伸到作為對應(yīng)陽極端子 3的遠(yuǎn)端邊緣的基本相同垂直面。這種方法的后續(xù)步驟將參考各片體或電容器在導(dǎo)線架11上的位置進(jìn)行描述。參見圖7至圖9，可見導(dǎo)線架11可有多行和多列的預(yù)成形陽極/陰極端子對。為進(jìn)行詳述， 導(dǎo)線架上的列以字母A、B、C、D、E等表示，如圖7所示。行由序號1、2、3、4、5、6、7、8等表示 (見圖7中沿導(dǎo)線架陣列另一側(cè)的參考序號)。各片體I由參考序號“I”加行與列位置表示。 例如，導(dǎo)線架11的第一列第一行的片體I表不為參考序號1A1,B列第I行的片體則表不為序號1B1，等等。圖5和6顯示在導(dǎo)線架11上加入片體的步驟，顯示片體1A1、1A2、1B1、1B2在各自粘合劑焊盤4和5上的位置。片體尚未放在導(dǎo)線架Cl和C2位置的預(yù)敷粘合劑焊盤5和4 上。注意在導(dǎo)線架11上每一片體I的每一端子對3/2的相向邊緣之間存在自由空間12，導(dǎo)線架11上相鄰片體I之間存在自由空間13。也可參見圖7和圖8，導(dǎo)線架11中圍繞陽極和陰極端子的大部分外周存在自由空間。這使得塑料可被模塑進(jìn)入這些空間。4.模塑一旦所需數(shù)量的片體/接線組合1/9被放置、粘合并支承在導(dǎo)線架陣列11中每一端子對(陽極和陰極端子)的粘合劑焊盤(通常充滿陣列的所有位置)上，每一片體I的接線 9沿同一方向排列，封裝材料6被施加在陣列之上(見圖7及8)。在圖7和圖8中部分封裝材料6被剖開以顯示片體/接線1/9組合在導(dǎo)線架11上行列陣列中的位置。本領(lǐng)域已知的常規(guī)設(shè)備和方法可用于圍繞每一片體模塑封裝材料。通常塑料以液體或半固相施加在導(dǎo)線架11上。如前所述，圍繞導(dǎo)線架11中陽極和陰極端子的預(yù)形成空間使得封裝材料圍繞并流入空間12和13，以基本封裝片體和嵌入接線、以及部分地封裝片體下方。封裝材料也圍繞陽極和陰極端子外周邊緣流動并硬化，與導(dǎo)線架11其余部分為一體的它們外周邊緣部分(在切割成形時這些部分將與導(dǎo)線架分離)除外。封裝材料隨后硬化成為框架11之上的固相層，基本上封裝導(dǎo)線架11上的片體/ 接線1/9組合。模塑封裝材料有多種方式。一種現(xiàn)有方法采用商業(yè)可獲得機(jī)器。托盤托起導(dǎo)線架11 (也可見圖17)及導(dǎo)線架11上處于基本均勻間隔位置的粘合片體/接線組合。 托盤被插入機(jī)器中，機(jī)器在導(dǎo)線架上施加或模塑塑料。5.標(biāo)記
與常規(guī)一樣，陽極極性標(biāo)記可以是激光刻制、壓制、模塑或其它方式施加在每一電容器10頂部。圖I示意地顯示了這種標(biāo)記8的位置。標(biāo)記可位于電容器的陽極端，通過視覺告知觀察者其位置。它可以是包括文字或符號的標(biāo)志，標(biāo)出例如本領(lǐng)域已知的極性條和電壓代碼。因為相對精確地已知每一片體在陣列中的位置，可在模塑過程中或模塑后立刻通過自動裝置將標(biāo)記8施加在每一行和列位置處的封裝材料層的頂部。6.切塊/切割成形
在本領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的自動化或半自動化制造工藝之后，進(jìn)行切塊或切割成形。切割時沿預(yù)定分割線將每一片體/接線組合1/9由連續(xù)模塑塑料層上切割成形(見例如圖7)。在
1、2、3等行間平行于每一片體I的縱軸的切割去除片體相鄰側(cè)面之間的模塑塑料，生成基本為平面的垂直側(cè)壁。在A、B、C等列間垂直于每一片體的縱軸的切割去除片體相鄰兩端之間的模塑塑料，生成基本為平面的垂直端壁。可控制其保持接線9遠(yuǎn)端被暴露(見圖9和圖 10)。殼體6頂部也基本為水平平面。此外，切塊或切割成形步驟使得每一片體I的陽極和陰極端子對3/2脫離導(dǎo)線架 11，底部基本為水平平面且陽極和陰極端子底面被暴露。這可利用本領(lǐng)域已知技術(shù)和設(shè)備實現(xiàn)，使每一封裝片體I可切割成形為圖9所示形式。商業(yè)上可獲得機(jī)器可以接收帶有片體封裝陣列的導(dǎo)線架。通過正確的排列和定位，就沿分割線進(jìn)行切割(若干示于圖7中)。每一陣列位置之間的多余塑料材料將被去除。 各分離步驟制成每一電容器所需的包裝或殼體尺寸。所述各步驟也暴露每一接線9的端部，也可暴露每一殼體6相對兩端的陽極端子3和陰極端子2的外邊緣。特別注意，在此過程中，陽極端子3的邊緣在位于或靠近接線9的暴露端的同一垂直面被暴露。 如圖9所示，切割步驟產(chǎn)生多行和多列封裝片體/接線，及從導(dǎo)線架11分離的相應(yīng)接線和陽極/陰極端子組，也生成殼體6以及端子2和3的基本形式。此后該切割成形陣列則待精加工步驟，以制成完整的電容器10。 7.施加外部導(dǎo)電通道仍通過本領(lǐng)域已知且商業(yè)可獲得的方法和機(jī)器，外部導(dǎo)電通道7可施加到圖9的每一切割成形組合。其中一項技術(shù)是金屬沉積。尺寸受控制、相對較薄的金屬層將被沉積并附著到每一切割成形封裝組合的陽極端子端部(也可能是陰極端子端部)。通道7將從完全覆蓋接線9暴露端延伸至覆蓋陽極端子3的暴露邊緣(見例如，圖 3、圖10、圖11、圖14及圖15)。其可為較薄層(例如，厚度在10埃至10微米，優(yōu)選為0.01 微米至10微米，更優(yōu)選為0. I微米至5微米范圍內(nèi))，但足以使接線9和用作電容器陽極端子的金屬陣列之間形成可靠的電接觸。在本實施例中，層7并未延伸至殼體6頂部。8.鍍敷本示例性實施例中，常規(guī)鍍敷工藝用于對每一外部導(dǎo)電通道7、陽極端子3與陰極端子2的外表面(見圖12)進(jìn)行導(dǎo)電鍍敷(如鎳，厚度為0. 5微米至20微米，優(yōu)選為0. 5微米至3微米，其后進(jìn)行厚度為0. 001微米至10微米、優(yōu)選為0. I微米至5微米的鈀或鎳鈀或金或錫或其他標(biāo)準(zhǔn)金屬鍍層)。這使得那些部件具有一些額外但相對較小的厚度(見圖14 中厚度XE)。這完成每一電容器10。因此，此后鍍敷操作以相對均勻殼體尺寸制成單一側(cè)面端子電容器。成品切割成形電容器10具有陽極端子寬度C和長度P (見圖2)。陰極端子也有相同的寬度C和長度P。在端子2和3相鄰邊緣之間存在距離Pl (見圖2)。9.測試和包裝與常規(guī)一樣，一旦前面概述的制造步驟完成后，對電容器10進(jìn)行質(zhì)量控制和運(yùn)行測試。通過檢查的電容器被包裝運(yùn)送給最終用戶。因此，可利用常規(guī)制造技術(shù)以批量生產(chǎn)規(guī)模制成多個獨立電容器10。但是，將接線 9和陽極端子3之間的電氣連接沿殼體6外側(cè)設(shè)放置可空出殼體6內(nèi)的空間以增加片體I的尺寸。不必改變殼體尺寸即可獲得更大電容器容量。容積效率因此增加。因此可見示例性實施例如何實現(xiàn)了本發(fā)明的目的、特征、方面或優(yōu)點。可利用熟知的成熟技術(shù)和機(jī)器制造電容器10。這些制造步驟可有效節(jié)省成本和資源，對多種殼體尺寸可易于實施。D選項和替代應(yīng)了解，前述示例性實施例和示例性制造方法均只是本發(fā)明實施方法之一。它們僅為描述并非限定本發(fā)明。本發(fā)明也包含對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的變體。例如，本發(fā)明適用于多種包裝或殼體的尺寸。它可根據(jù)需要比例放大或縮小。以上描述了封裝尺寸0603。但是，工藝和產(chǎn)品的可行性則不僅通過制造0603 (M號)尺寸的電容器得以驗證，據(jù)信也適用于更大范圍的且可能為任意的殼體尺寸。它有可能被延伸至薄型殼體尺寸。一些附加示例性尺寸為0402、0603、0805及更大尺寸。電容器10至少以標(biāo)準(zhǔn)公差制造可具有多種電容和其他額定值，其中包括相對高功率應(yīng)用。它可用作薄型的正形表面安裝應(yīng)用，在儲能、濾波、旁路電路中具有高容積效率。 它可以用于基于微處理器的系統(tǒng)中。對其他更高頻率、單一側(cè)面端子應(yīng)用的情況它 是有利的。這些僅是少數(shù)應(yīng)用實例。本發(fā)明可用于幾乎任何類型的電氣或電子器件。消費(fèi)品、醫(yī)療、通訊產(chǎn)品是這種電容器的首選應(yīng)用。也可用于射頻應(yīng)用。通信和消費(fèi)領(lǐng)域的一些示例包括手機(jī)、PDA (個人數(shù)字助理)、掌上游戲設(shè)備等。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用也有很大的潛力。其適用領(lǐng)域幾乎是無限的。精確型的電容器也可以有所不同。在示例性實施例中，電容器10為芯片電容器， 該類型電容器具有與二氧化錳或?qū)щ娋酆衔餆Y(jié)、成形并浸潰的鉭塊體或片體。接線9為鉭接線。每一片體外表面覆蓋硬化的銀膏作為陰極電極。但是，也可使用用于電容元件的其它材料。本發(fā)明并不限于鉭片體或塊體。電容元件以及殼體6或電容器其它方面的其它材料、形式和配置均為可能。一些替代材料已在前述提及。金屬沉積過程提供外部導(dǎo)電通道7的準(zhǔn)確定位，以及陽極接線9與層11下的金屬 (用作電容器陽極端子的金屬陣列)之間的可靠電接觸。當(dāng)金屬沉積步驟完成后，在圖I、圖
2、圖3、圖4、圖10、圖11、圖12及圖14的實施例中，外部導(dǎo)電通道7并不延伸直至殼體6頂部平面。但是，本發(fā)明替代示例性實施例示于圖I、圖2A、圖3A、圖4A、圖IlA及圖12A中。 它們顯示了依照本發(fā)明略有不同的單一側(cè)面端子電容器。與僅用一個L形陽極端子3/7(如圖2所示)不同，L形端子存在于電容器兩端(特別見圖2、圖3A)。導(dǎo)電表面覆蓋電容器端部大部分。這些L形端子用于為印刷電路板焊點提供增強(qiáng)強(qiáng)度(例如當(dāng)用戶需要電容器與板(PCB)更強(qiáng)粘合時，回流焊后可在電容器兩端建立較大半月形區(qū)域)。但是，由于端子導(dǎo)電部分延伸至或靠近電容器頂部平面，這些端子間也存在短路危險。與所述第一示例性實施例中構(gòu)建步驟類似的步驟可用于以制造該替代實施例，包括提高電容器內(nèi)容積效率的步驟。其它形狀的端子是可能的。圖16所示為現(xiàn)有技術(shù)的電容器的另一示例。與圖3的平板陰極端子2或圖3A中 L形陽極端子3和圖3B中L形陽極和陰極端子3和2不同，它們的截面均為C形。圖16中 C形陽極和陰極端子的頂部自由端與外部MnO2陰極層及接線9的頂部氧化陽極層分別導(dǎo)電連通(例如通過導(dǎo)電粘合劑或其他方式)。底部自由端在殼體底面形成陽極和陰極端子3和 2單一側(cè)面表面安裝部分。C形陽極和陰極端子的中間段沿殼體端壁外面部分延伸。
圖17描述了導(dǎo)線架的另一實例，以及如何高效批量生產(chǎn)依照本發(fā)明電容器10類型的電容器。此外，可采用其他方法改善單一側(cè)面端子電容器容積效率。例如，可采用高級封裝技術(shù)(APT)以減少封裝或殼體壁厚，以進(jìn)一步提高電容器容積效率。而且，較小殼體厚度使得給定殼體尺寸內(nèi)可為片體空出更多空間。陣列成型和分割均可利用高精密技術(shù)以使塑料封裝壁更薄。僅憑這一點(無外部導(dǎo)電通道7)即可通過為電容元件或片體空出額外容積的空間來提高容積效率。但同時利用該外部導(dǎo)電通道7和上述高精度制造方法可累積提高容積效率。測試已表明，對某些片體材料(即鉭)及某些封裝尺寸，容積效率有可能提高達(dá)到70%量級或更高。例如，對D尺寸殼體(基于80KCV、6V額定值設(shè)計)模塑芯片設(shè)計電容增加可能高達(dá) 100%或以上。制造電容器10的示例性方法使得可使用相同的裝配生產(chǎn)線和模塑設(shè)備制造多種小尺寸薄型殼體尺寸。但是，應(yīng)理解制造與電容器10類似的電容器無需使用前述示例性實施例中的制造或制備工藝。替代方法是可能的。
依照已知方法，每一電容器均可為表面安裝。這些電容器的適用性可延伸至所有表面安裝電容器。電容器10的主要優(yōu)點是對于同樣或更大的電容具有更小尺寸，或者對于類似尺寸的殼體具有更大電容。容積效率提高為多種應(yīng)用提供了顯著的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種表面安裝電容器，包括 包括陽極和陰極的電容元件，所述電容元件被安裝到導(dǎo)電陽極端子和陰極端子上；圍繞電容元件以及所述陽極端子和陰極端子除所述陽極的暴露部分以及所述陽極端子和陰極端子的暴露部分之外形成殼體的封裝材料； 完全形成在所述陽極的暴露部分與所述陽極端子的暴露部分之間的殼體的外表面上的導(dǎo)電連接。
2.如權(quán)利要求I所述的電容器，其特征在于，所述陽極端子和陰極端子位于同一平面上。
3.如權(quán)利要求I所述的電容器，其特征在于，外部的導(dǎo)電連接是平坦的。
4.如權(quán)利要求I所述的電容器，其特征在于，所述陽極端子和陰極端子具有位于所述殼體的單一外側(cè)面上的表面安裝部分，所述殼體的所述外表面位于與殼體的所述單一外側(cè)面不同的殼體側(cè)面上。
5.如權(quán)利要求I所述的電容器，其特征在于，所述殼體包括頂側(cè)面、底側(cè)面、在頂側(cè)面與底側(cè)面之間的第一側(cè)面、在頂側(cè)面與底側(cè)面之間的第二側(cè)面、第一端側(cè)面和第二端側(cè)面，其中陽極端子和陰極端子的表面安裝部分在底側(cè)面上，且外部導(dǎo)電連接在第一端側(cè)面和第二端側(cè)面的至少一個上。
6.如權(quán)利要求I所述的電容器，其特征在于，所述陰極端子通過導(dǎo)電材料電連接至所述電容元件的所述陰極。
7.如權(quán)利要求6所述的電容器，其特征在于，所述導(dǎo)電材料包括導(dǎo)電粘合劑。
8.如權(quán)利要求I所述的電容器，其特征在于，除了外部導(dǎo)電連接，所述陽極端子通過塑性材料與所述電容元件隔離。
9.如權(quán)利要求8所述的電容器，其特征在于，塑性材料包括環(huán)氧樹脂粘合劑。
10.如權(quán)利要求9所述的電容器，其特征在于，還包括在所述環(huán)氧樹脂粘合劑與所述陽極端子之間的絕緣層。
11.如權(quán)利要求I所述的電容器，其特征在于，所述電容元件包括固態(tài)本體。
12.如權(quán)利要求11所述的電容器，其特征在于，所述固態(tài)本體是片體。
13.如權(quán)利要求12所述的電容器，其特征在于，所述片體包括鉭、鈮或鈮氧化物。
14.如權(quán)利要求13所述的電容器，其特征在于，所述陽極包括片體、一部分嵌入或焊接至所述片體上和一部分在所述片體外部的接線、以及由陽極材料氧化形成的介電層，所述陰極包括在所述片體外部的電解質(zhì)層。
15.如權(quán)利要求14所述的電容器，其特征在于，在所述片體外部的接線部分在外部導(dǎo)電連接所在的殼體表面處或附近暴露。
16.如權(quán)利要求I所述的電容器，其特征在于，外部導(dǎo)電連接所在的殼體表面在第一平面上。
17.如權(quán)利要求16所述的電容器，其特征在于，所述陽極端子和陰極端子在第二平面或第二平面附近暴露在殼體外部。
18.如權(quán)利要求17所述的電容器，其特征在于，所述第一平面和第二平面大體上是垂直的。
19.如權(quán)利要求I所述的電容器，其特征在于，通過利用高精度模塑和殼體切割成形使殼體壁厚最小而使殼體容積最小。
20.一種制造表面安裝電容器的方法，所述表面安裝電容器包括至少部分地封裝于殼體內(nèi)的電容元件，所述電容元件包括陽極和陰極，所述方法包括 將所述電容元件安裝到陽極端子和陰極端子上； 封裝除所述陽極的暴露部分以及所述陽極端子和陰極端子的暴露部分之外的所述電容元件以及所述陽極端子和陰極端子，以形成殼體； 通過完全位于所述殼體的外表面上的外部導(dǎo)電連接電氣連接所述電容元件陽極的暴露部分與所述陽極端子。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述陽極端子和陰極端子位于同一平面上。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述外部導(dǎo)電連接是平坦的。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述陽極端子和陰極端子具有位于所述殼體的單一外側(cè)面上的表面安裝部分，所述殼體的所述外表面位于與殼體的所述單一外側(cè)面不同的殼體側(cè)面上。
24.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述殼體包括頂側(cè)面、底側(cè)面、在頂側(cè)面與底側(cè)面之間的第一側(cè)面、在頂側(cè)面與底側(cè)面之間的第二側(cè)面、第一端側(cè)面和第二端側(cè)面，其中陽極端子和陰極端子的表面安裝部分在底側(cè)面上，且外部導(dǎo)電連接在第一端側(cè)面和第二端側(cè)面的至少一個上。
25.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括在封裝所述電容元件以及所述陽極端子和陰極端子之前通過導(dǎo)電材料將所述陰極端子電連接至所述電容元件的所述陰極。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電材料包括導(dǎo)電粘合劑。
27.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，除了外部導(dǎo)電連接，所述陽極端子通過塑性材料與所述電容元件隔離。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，塑性材料包括環(huán)氧樹脂粘合劑。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，還包括在所述環(huán)氧樹脂粘合劑與所述陽極端子之間的絕緣層。
30.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述電容元件包括固態(tài)本體。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述固態(tài)本體是片體。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述片體包括鉭、鈮或鈮氧化物。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述陽極包括片體、一部分嵌入或焊接至所述片體上和一部分在所述片體外部的接線、以及由陽極材料氧化形成的介電層，所述陰極包括在所述片體外部的電解質(zhì)層。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，在所述片體外部的接線部分在外部導(dǎo)電連接所在的殼體表面處或附近暴露。
35.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括將外部導(dǎo)電連接所在的殼體表面形成在第一平面上。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，還包括將所述陽極端子和陰極端子的一部分在第二平面或第二平面附近暴露在殼體外部。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述第一平面和第二平面大體上是垂直的。
38.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，通過利用高精度模塑和殼體切割成形使殼體壁厚最小而使殼體容積最小。
39.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，殼體具有殼體尺寸，與通過殼體將電容元件陽極與陽極端子電氣連接的電容器相比，電容元件尺寸相對于殼體容積被增大，以提高電容器容積效率。
40.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述外部電氣連接是薄層。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，通過相對電容元件尺寸減小殼體厚度進(jìn)一步提聞容積效率。
42.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，利用高精度模塑和殼體成形技術(shù)減小殼體厚度。
43.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，外部電氣連接通過在所述殼體的平坦表面上的金屬沉積而形成。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，還包括將多個所述電容元件支承在導(dǎo)線架上間隔開的位置。
全文摘要
一種表面安裝電容器(10)及其制造方法。固體塊體或片體陽極體(1)封裝在絕緣材料殼體(6)內(nèi)。陽極端子與陰極端子對(2,3)形成有在殼體(6)一個側(cè)面上的表面安裝部分。通過殼體(6)形成在片體(1)上從陰極端子(2)至陰極的電連接(4)。在與片體(1)相關(guān)聯(lián)的陽極與陽極端子(3)之間在殼體(6)外部制成電氣連接(7)。外部連接(7)通過為更大片體(1)空出殼體(6)空間使得容積效率提高。所述方法包括通過如下步驟批量制造這些電容器(10)在具有預(yù)形成的陽極/陰極端子對(2/3)的導(dǎo)線架(11)上安裝多個片體(1)、至少大體上封裝多個安裝的片體(1)以及每一片體相關(guān)的陽極和陰極、使多個封裝片體(1)切割成形以暴露片體陽極的一部分、以及在片體陽極與陽極端子(3)之間施加外部導(dǎo)電通道(7)。
文檔編號H01G9/012GK102637528SQ20121013901
公開日2012年8月15日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日
發(fā)明者A·艾德爾曼, L·瓦謝爾曼, P·魏斯曼, Y·斯坦格里特 申請人:維莎斯普拉格公司