多層電子組件和具有該多層電子組件的板的製作方法

2023-06-05 20:53:47

技術領域

以下描述涉及一種多層電子組件和具有該多層電子組件的板。

背景技術：

目前，諸如功率模塊和通信模塊的裝置的領域的顯著技術趨勢為系統集成化。根據電子裝置的小型化和高水平性能的實現，諸如功率模塊和通信模塊的裝置的驅動頻率已逐漸地增大，因此，已研發了一種允許在包括有源元件和無源元件的電路組件中進行高水平的集成化的技術。

根據這種趨勢，對高電壓、高電容多層陶瓷電容器(MLCC)的需求已經增加。具體地講，期望具有各種電容值的多層陶瓷電容器(MLCC)，以實現高度集成化的功率模塊的平臺。然而，大多數的MLCC被製造為其電容處於標準化的狀態，使得根據相關技術的MLCC僅提供有限的電容。

例如，就現有的MLCC而言，僅使用一個MLCC難以實現特定電容。因此，基於使用MLCC的應用中所需要的電容的量，可使用一個MLCC，或者可使用串聯或並聯的兩個或更多個MLCC。

然而，在大多數情況下，應用所需要的特定電容不會被滿足。具體地講，由於在高頻率操作條件下整個功率模塊的操作特性會由於小的電容誤差而明顯地改變，因此對具有可變電容的可變MLCC的需求已經增加。

技術實現要素：

提供該發明內容以簡化形式來介紹選擇的發明構思，以下在具體實施方式中進一步描述該發明構思。本發明內容無意限定所要求保護的主題的主要特徵或必要特徵，也無意用於幫助確定所要求保護的主題的範圍。

在一個總的方面中，一種多層電子組件包括：陶瓷主體，包括堆疊的介電層，用於形成第一電容器部和第二電容器部，其中，第一電容器部具有恆定電容，第二電容器部具有可變電容；電壓控制端子，形成在陶瓷主體的側表面上；輸入端子，設置在陶瓷主體的與第一電容器部相對應的另一側表面上；輸出端子，設置在陶瓷主體的與第二電容器部相對應的所述另一側表面上，並且與輸入端子分開，其中，所述側表面與所述另一側表面相對。

第一電容器部可包括設置在介電層上的第一內電極和第二內電極，其中，第一內電極電連接到電壓控制端子，第二內電極電連接到輸入端子。

第二電容器部可包括設置在介電層上的第三內電極和第四內電極，其中，第三內電極電連接到電壓控制端子，第四內電極電連接到輸出端子。

堆疊的第一內電極和第二內電極的數量可與堆疊的第三內電極和第四內電極的數量相同，或者可與堆疊的第三內電極和第四內電極的數量不同。

第一電容器部可具有與第二電容器部的厚度相同的厚度，或者可具有與第二電容器部的厚度不同的厚度。

所述電壓控制端子可包括：第一主體部分，設置在陶瓷主體的所述側表面上；第一帶部分，從第一主體部分朝向所述另一側表面延伸。

所述輸入端子可包括：第二主體部分，設置在陶瓷主體的所述另一側表面的上部上；第二帶部分，從第二主體部分朝向陶瓷主體的所述側表面延伸。所述輸出端子可包括：第三主體部分，設置在陶瓷主體的所述另一側表面的下部上；第三帶部分，從第三主體部分朝向陶瓷主體的所述側表面延伸。

包含介電材料的緩衝層可設置在第一電容器部與第二電容器部之間。

絕緣部可在陶瓷主體的所述另一側表面上設置在輸入端子與輸出端子之間。

在另一總的方面中，一種具有多層電子組件的板包括：電路板；第一電極墊和第二電極墊，按照預定間隔設置在電路板上；多層電子組件。所述多層電子組件包括：陶瓷主體，包括堆疊的介電層，用於形成第一電容器部和第二電容器部，其中，第一電容器部具有恆定電容，第二電容器部具有可變電容；電壓控制端子，形成在陶瓷主體的側表面上；輸入端子，設置在陶瓷主體的與第一電容器部相對應的另一側表面上；輸出端子，設置在陶瓷主體的與第二電容器部相對應的所述另一側表面上，並且與輸入端子分開。所述多層電子組件安裝在電路板上，電壓控制端子和輸出端子分別連接到第一電 極墊和第二電極墊，其中，所述側表面與所述另一側表面相對。

所述板的第一電容器部可包括設置在介電層上的第一內電極和第二內電極，其中，第一內電極電連接到電壓控制端子，第二內電極電連接到輸入端子。

所述板的第二電容器部可包括設置在介電層上的第三內電極和第四內電極，其中，第三內電極電連接到電壓控制端子，第四內電極電連接到輸出端子。

所述板的所述輸入端子可包括：第二主體部分，設置在陶瓷主體的所述另一側表面的上部上；第二帶部分，從第二主體部分朝向陶瓷主體的所述側表面延伸，所述輸出端子包括：第三主體部分，設置在陶瓷主體的所述另一側表面的下部上；第三帶部分，從第三主體部分朝向陶瓷主體的所述側表面延伸。

具有介電材料的緩衝層可設置在第一電容器部與第二電容器部之間。

其它特徵和方面通過以下的具體實施方式、附圖和權利要求將是明顯的。

附圖說明

圖1是示意性地示出根據實施例的多層陶瓷電容器的透視圖；

圖2是示意性地示出圖1中的一部分的剖切透視圖；

圖3是圖1的截面圖；

圖4是示出圖1中的多層陶瓷電容器的內電極的堆疊結構的分解透視圖；

圖5是圖1中的多層陶瓷電容器的電路構造圖；

圖6是示意性地示出根據本公開的另一實施例的多層陶瓷電容器的透視圖；

圖7是示意性地示出圖6中的一部分的剖切透視圖；

圖8是示意性地示出根據實施例的多層陶瓷電容器安裝在電路板上的板的透視圖；

圖9是圖8的截面圖。

在整個附圖和具體實施方式中，相同的標號指示相同的元件。附圖可不按照比例繪製，並且為了清楚、說明和便利，可誇大附圖中的相對尺寸、比例和描繪。

具體實施方式

提供以下具體實施方式，以幫助讀者獲得在此描述的方法、設備和/或系統的全面理解。然而，在此所描述的方法、設備和/或系統的各種改變、修改及其等同物對於本領域普通技術人員將是明顯的。在此描述的操作順序僅僅是示例，並且其並不局限於在此所闡述的，而是除了必須以特定順序出現的操作外，可做出對於本領域的普通技術人員將是明顯的改變。此外，為了更加清楚和簡潔，可省去對於本領域的普通技術人員公知的功能和結構的描述。

在此描述的特徵可按照不同的形式實施，並且不被解釋為限制於在此描述的示例。更確切地說，已提供在此描述的示例，以使本公開將是徹底的和完整的，並且將把本公開的全部範圍傳達給本領域的普通技術人員。

雖然在此可使用術語「第一」、「第二」、「第三」等來描述各種構件、組件、區域、層和/或部分，但是這些構件、組件、區域、層和/或部分不應被這些術語限制。這些術語僅用於將一個構件、組件、區域、層和/或部分與另一構件、組件、區域、層和/或部分區分開。因此，在不脫離示例性實施例的教導的情況下，可將下面論述的第一構件、組件、區域、層和/或部分稱為第二構件、組件、區域、層和/或部分。

除非另外指出，否則第一層「位於」第二層或基板「上」的表述被解釋為包含第一層直接接觸第二層或基板的情況以及一個或更多個其它層設置在第一層與第二層或基板之間的情況二者。

可使用描述相對空間關係的詞語(例如，「在…之下」、「在…下面」、「在…下方」、「下部」、「在…之上」、「在…上方」、「上部」、「頂部」、「左」、和「右」)，以便於描述一個裝置或元件與另一裝置或元件的空間關係。這樣的詞語被解釋為包含裝置的如附圖中示出的方位以及在使用或操作時的其它方位。例如，裝置基於附圖中示出的裝置的方位包括設置在第一層之上的第二層的示例也包括裝置在使用或操作時被上下翻轉的裝置。

在此使用的術語僅用於描述具體實施例，而無意限制本發明構思。除非上下文中另外清楚地指明，否則如在此使用的單數形式也意於包括複數形式。還將理解的是，當在本說明書中使用術語「包括」和/或「包含」時，指示存在上述的特徵、整體、步驟、操作、構件、元件、組件和/或它們的組合，而不排除存在或增加一個或更多個其它特徵、整體、步驟、操作、構件、元件、 組件和/或它們的組合。

在下文中，將描述根據實施例的多層電子組件，具體地講，多層陶瓷電容器，但多層電子組件不限於此。

此外，將限定陶瓷電容器的方向，以清楚地描述本公開中的示例性實施例。附圖中示出的L、W和T分別指的是長度(L)方向、寬度(W)方向和厚度(T)方向。這裡，厚度方向與介電層進行堆疊的堆疊方向相同。

參照圖1至圖4，根據實施例的多層電容器100包括陶瓷主體110、電壓控制端子131、輸入端子132和輸出端子133，並且輸入端子132和輸出端子133彼此分開。

陶瓷主體110通過沿著厚度T方向堆疊第一介電層111和第二介電層112然後對堆疊的第一介電層和第二介電層進行燒結而形成，相鄰的第一介電層111或相鄰的第二介電層112可以一體化，使得在不使用掃描電子顯微鏡(SEM)的情況下，相鄰的第一介電層111或相鄰的第二介電層112之間的界限不明顯。內電極形成在第一介電層111和第二介電層112中的每個上。陶瓷主體110的形狀不受具體限制，但可以為例如六面體。

此外，在本實施例中，為了便於解釋，將陶瓷主體110的下表面和上表面限定為第一表面1和第二表面2。將陶瓷主體110的在W-T平面內延伸的兩個表面限定為第三表面3和第四表面4，將陶瓷主體110的在L-T平面內延伸的兩個表面限定為第五表面5和第六表面6。

第一介電層111或第二介電層112包含具有高介電常數的陶瓷材料，例如，碳酸鋇(BaTiO3)基陶瓷粉末。然而，第一介電層111和第二介電層112的材料不限於此，只要其可獲得足夠的電容即可。此外，除了陶瓷粉末之外，第一介電層111或第二介電層112還可包含各種陶瓷添加劑(例如，過渡金屬氧化物或碳化物、稀土元素、鎂(Mg)、鋁(Al)或其它金屬、有機溶劑、塑化劑、粘合劑或分散劑，或者它們的任何組合)，以獲得期望的電容。雖然第一介電層111和第二介電層112可由相同的材料形成，但是第一介電層111和第二介電層112不限於此。如果需要，則第一介電層可由與第二介電層的材料不同的材料形成。

陶瓷主體110包括：第一電容器部Cc，置於陶瓷主體110的上部，並且具有恆定的電容；第二電容部Cv，置於陶瓷主體110的下部，並且具有可變的電容。在這種情況下，按照需要，第一電容部和第二電容部可具有相同的 厚度或不同的厚度。

此外，其上未形成有內電極的緩衝層115介於第一電容部與第二電容部之間，蓋層113和114設置在陶瓷主體110在厚度方向上的上部和下部上。除了緩衝層115以及蓋層113和114上未形成有內電極之外，緩衝層115以及蓋層113和114具有與第一電容器部Cc的第一介電層111或第二電容器部Cv的第二介電層112相同的結構。此外，緩衝層115包含介電材料。

第一電容器部的第一內電極121和第二內電極122(為具有彼此不同的極性的電極)被交替地設置為關於介於它們之間的形成第一介電層111的各個陶瓷片彼此面對。第一內電極121的側端部和第二內電極122的側端部分別暴露於陶瓷主體110的第三表面3和第四表面4。這裡，第一內電極121和第二內電極122通過介於它們之間的第一介電層111而彼此電絕緣。

第二電容器部的第三內電極123和第四內電極124(為具有彼此不同的極性的電極)被交替地設置為關於介於它們之間的形成第二介電層112的各個陶瓷片而彼此面對。第三內電極123的側端部和第四內電極124的側端部分別暴露於陶瓷主體110的第三表面3和第四表面4。這裡，第三內電極123和第四內電極124通過介於它們之間的第二介電層112而彼此電絕緣。

此外，第一內電極121至第四內電極124由導電金屬(例如，銀(Ag)、鈀(Pb)、鉑(Pt)、鎳(Ni)和銅(Cu)，或它們的任意組合)形成。然而，第一內電極121至第四內電極124的材料不限於此。此外，第一內電極121至第四內電極124可通過在第一介電層111和第二介電層112上印刷導電膏而形成。在這種情況下，可使用絲網印刷方法或凹版印刷方法作為印刷方法。然而，印刷方法不限於此。此外，按照需要，堆疊的第一內電極121和第二內電極122的數量以及堆疊的第三內電極123和第四內電極124的數量可以彼此相同或彼此不同。

電壓控制端子131形成在陶瓷主體110的第三表面3上。電壓控制端子131包括第一主體部分131a和第一帶部分131b。第一主體部分131a為形成在陶瓷主體110的第三表面3上的一部分。第一主體部分131a電連接到第一內電極121和第三內電極123的暴露於陶瓷主體110的第三表面3的側端部，從而串聯連接到第一電容器部和第二電容器部。

第一帶部分131b為從第一主體部131a沿著陶瓷主體110的第一表面1和第二表面2以及沿著第五表面5和第六表面6延伸的帶部分。第一帶部分 131b用作多層電容器100的安裝表面，並且增大電壓控制端子131對陶瓷主體110的粘附強度。

輸入端子132在陶瓷主體110的第四表面4上設置在與第一電容器部Cc的位置相對應的位置。輸入端子132包括第二主體部分132a和第二帶部分132b。第二主體部分132a形成在陶瓷主體110的第四表面4的上部(靠近第二表面2)上。第二主體部分132a電連接到第二內電極122的暴露於陶瓷主體110的第四表面4的側端部。

第二帶部分132b為從第二主體部分132a沿著陶瓷主體110的第二表面2的一部分以及第五表面5和第六表面6的一部分延伸的帶部分。第二帶部分132b用作多層電容器100的安裝表面，並且增大輸入端子132對陶瓷主體110的粘附強度。

輸出端子133設置在陶瓷主體110的第四表面4的與第二電容器部相對應的位置。輸出端子133包括第三主體部分133a和第三帶部分133b。

第三主體部分133a為形成在陶瓷主體110的第四表面4的下部(靠近第一表面1)上的一部分。第三主體部分133a電連接到第四內電極124的暴露於陶瓷主體110的第四表面4的端部。

第三帶部分133b為從第三主體部分133a沿著陶瓷主體110的第一表面1的一部分以及第五表面5和第六表面6的一部分延伸的帶部分。第三帶部分133b用作多層電容器100的安裝表面，並且增大輸出端子133對陶瓷主體110的粘附強度。

此外，電壓控制端子131、輸入端子132和輸出端子133由導電金屬(例如，銀(Ag)、鎳(Ni)、銅(Cu)，或它們的任意組合)形成。如上所述的電壓控制端子131、輸入端子132和輸出端子133可通過塗敷經由將玻璃料添加到導電金屬粉末中而製備的導電膏然後對塗敷的導電膏進行燒結而形成，但是形成電壓控制端子131、輸入端子132和輸出端子133的方法不限於此。此外，鍍層可分別形成在電壓控制端子131、輸入端子132和輸出端子133上。在使用焊料將多層電容器100安裝到電路板上時，鍍層增大多層電容器100與電路板之間的粘附強度。鍍層可以包括例如分別形成在電壓控制端子131、輸入端子132和輸出端子133上的鎳(Ni)鍍層以及形成在鎳鍍層上的錫(Sn)鍍層，但鍍層不限於此。

在根據實施例的多層電容器中，使用串聯連接方法來設置內電極，以使 多層電容器可被操作為兩個多層陶瓷電容器(MLCC)等效地彼此串聯連接。

參照圖5，在多層電容器100中，具有恆定電容CC的第一電容器部Cc以及具有可變電容CV的第二電容器部Cv彼此串聯連接。第一電容器部Cc包括第一內電極121和第二內電極122。第二電容器部Cv包括第三內電極123和第四內電極124。將電壓Vcon施加到第三內電極123和第四內電極124，以控制第二電容器部Cv的可變電容。輸入端子132與輸出端子133之間的總電容CT可通過下面的等式1來表示。

[等式1]

例如，當施加到電壓控制端子131的控制電壓Vcon增大時，第三內電極123和第四內電極124的電容CV成比例地減小，或根據由於下支線(lower leg)中增大的浮動電壓導致的改變率而減小。在這種情況下，總電容CT根據等式1而相似地減小。這裡，恆定電容CC大於可變電容CV。

因此，由於如上所述的多層電容器僅通過改變控制電壓Vcon來實現各種電容值，因此可實現具有高自由度的柔性電路的平臺。

即使在不存在施加到電壓控制端子131的輸入(也就是說，不存在外部控制電壓)的情況下，多層電容器也自動地實現自平衡控制功能。

例如，在VCc電壓(偏置電壓)由於特定原因(如在具有恆定電容的第一電容器部Cc的電容值改變的情況下)而增大的情況下，由於施加到第二電容器部Cv的下側支線的浮動電壓增大，因此第二電容器部Cv的電容減小，從而VCc電壓可一直保持恆定和穩定。換句話說，第二電容器部Cv改變，以保持第一電容器部Cc的電容。例如，在傳統的MLCC中，MLCC的電容值基於溫度改變而受到極大的影響。然而，在多層電容器100中，能夠一直實現多層電容器的恆定電容或恆定偏置電壓VCc，如下面的等式2所示。

[等式2]

參照圖6和圖7，絕緣部141在陶瓷主體110的第四表面4上設置在輸入端子132與輸出端子133之間。絕緣部141改善輸入端子132與輸出端子133之間的絕緣。

參照圖8和圖9，多層電容器100設置在板200上。板200包括電路板210以及第一電極墊221和第二電極墊222。多層電容器100安裝在電路板210上，以使陶瓷主體110的第一表面1面對電路板210的上表面。

第一電極墊221和第二電極墊222形成在電路板210的上表面上。第一電極墊221和第二電極墊222分別形成在電路板210的上表面上的與多層電容器的電壓控制端子131和輸出端子133相對應的位置。因此，在電壓控制端子131的第一帶部分131b和輸出端子133的第三帶部分133b被設置為分別連接第一電極墊221和第二電極墊222的狀態下，多層電容器100通過焊料230電連接到電路板210。

如上所述，根據本公開的一個或更多個實施例，各種應用中所需要的任意的電容使用單個組件來提供，並且實現了具有高自由度、高集成和高頻率功率模塊的平臺的柔性電路。

僅作為非詳盡的示例，在此描述的裝置可以是移動裝置(諸如蜂窩電話、智慧型電話、可穿戴智能裝置(例如，戒指、手錶、眼鏡、手鍊、腳鏈、腰帶、項鍊、耳飾、髮帶、頭盔或嵌入在衣服中的裝置)、可攜式個人計算機(PC，例如，膝上型電腦、筆記本電腦、小型筆記本電腦、上網本或超級移動PC(UMPC))、平板PC(平板電腦)、平板手機、個人數字助理(PDA)、數位相機、可攜式遊戲機、MP3播放器、可攜式/個人多媒體播放器(PMP)、手持電子書、全球定位系統(GPS)導航裝置，或者傳感器)，或者固定裝置(例如，臺式PC、高畫質電視(HDTV)、DVD播放器、藍光播放器、機頂盒或家用電器)，或者能夠進行無線通信或網絡通信的任何其它移動裝置或固定裝置。在一個示例中，可穿戴裝置是被設計為可直接安裝在用戶的身體上的裝置(例如，眼鏡或手鍊)。在另一示例中，可穿戴裝置是使用附著裝置安裝在用戶的身體上的任何裝置(例如，使用臂帶附著到用戶的手臂上或者使用繩帶懸掛在用戶的脖子上的智慧型電話或平板電腦)。

儘管本公開包含具體的示例，但是對於本領域普通技術人員將明顯的是，在沒有脫離權利要求及其等同物的精神和範圍的情況下，可以對這些示例進行形式上和細節上的各種變化。這裡所描述的示例將被認為僅出於描述性含義，而非出於限制的目的。每個示例中的特徵或方面的描述將被認為是可適用於其它示例中的相似特徵或方面。如果以不同的順序執行所描述的技術，和/或如果以不同的方式組合描述的系統、構造、裝置或者電路中的組件和/ 或用其它組件或者它們的等同物來替換或者補充所描述的系統、構造、裝置或者電路中的組件，則可獲得適當的結果。因此，本公開的範圍並非由具體實施方式所限定，而是由權利要求及其等同物所限定，並且在權利要求及其等同物的範圍內的所有變型將被解釋為包含於本公開中。