去耦合元件及其制造方法 |
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申请号 | CN201210413243.9 | 申请日 | 2012-10-25 | 公开(公告)号 | CN103680991B | 公开(公告)日 | 2017-04-12 |
申请人 | 财团法人工业技术研究院; | 发明人 | 潘苡秀; 郑宇庭; 蔡丽端; 陈启伦; | ||||
摘要 | 一种去耦合元件包括 导线 架以及至少一电容单元组。导线架包括 阴极 端子 部及至少两个 阳极 端子部。阳极端子部位于阴极端子部的两端且彼此对向,阳极端子部通过导电线电性相连,其中阳极端子部于第一方向延伸为延伸部,阳极端子部的延伸部并向第二方向弯折形成阳极侧板,其中第一方向与第二方向相互垂直。电容单元组包含多数个电容单元,电容单元组相互并联于同一平面上且设置在导线架上,而各电容单元于第一方向以堆叠方式排列,且各电容单元具有彼此对向的阴极部与阳极部,阴极部电性连接阴极端子部,阳极部于第一方向电性连接该阳极侧板。 | ||||||
权利要求 | 1.一种去耦合元件,包括: |
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说明书全文 | 去耦合元件及其制造方法技术领域[0001] 本发明是有关于一种去耦合元件,且特别是有关于一种具有较佳工艺良率的去耦合元件及其工艺方法。 背景技术[0003] 一般而言,可在平面导线架上堆叠多个电容单元来形成具有高电容量的固态电解电容器,藉以在中央处理器(CPU)的电源电路中实施为去耦合元件。在实务上,多个垂直堆叠的电容单元中的每一者都包括阳极部及阴极部。其中,所有阴极部彼此以导电胶做电性连接。另外,所有阳极部经由下拉(或弯折)而与平面导线架的同一平面的阳极端子部电性连接,且各阳极部之间以多层共焊方式连接。 [0004] 然而,由于去耦合元件的阳极与阴极在制作时的厚度差异大,多层共焊阳极部有时会因为热应力问题,导致阳极断裂使有效电容下降;另外,如果焊点面积小,焊点容易氧化而绝缘化,造成有效连接数减少,导致有效电容量下降。 [0005] 因此,如何提升去耦合元件的工艺良率是一个重要的议题。 发明内容[0006] 本发明提供一种去耦合元件,包括一以及至少一电容单元组。导线架包括一阴极端子部及至少两个阳极端子部。至少两个阳极端子部位于阴极端子部的两端而彼此对向的,阳极端子部通过导电线而彼此电性相连,其中阳极端子部其中之一于第一方向向外延伸为一延伸部,阳极端子部的延伸部并向第二方向弯折形成阳极侧板,而第一方向与第二方向相互垂直。至少一电容单元组包含多数个电容单元,电容单元组彼此相互并联于同一平面上且设置在导线架上,而各电容单元组所包含的电容单元于该第二方向以堆叠方式排列,且各电容单元具有一阴极部与一阳极部,阴极部电性连接到阴极端子部,阳极部于该第一方向电性连接到阳极侧板。 [0007] 各所述电容单元的阳极部以导电胶或焊接方式电性连接至该阳极侧板。 [0008] 该导线架的所述阳极侧板更包括至少一片以上的金属,用以与所述电容单元的阳极部于该第一方向电性连接。 [0009] 各所述电容单元的阳极部分别更包括一套洞,用以与该阳极侧板于该第二方向电性连接。 [0010] 至少一该阴极端子部位于所述电容单元的该阴极部的外部侧边。 [0011] 至少一该阴极端子部于所述电容单元的阴极部的外部侧边于该第二方向弯折形成一阴极侧板。 [0012] 至少一该阴极端子部位于所述电容单元的该阴极部的内部间隔中间。 [0013] 该阴极端子以一字型或十字型电性连接该阴极部。 [0014] 所述电容单元的阴极部分别以导电胶相互连接且堆叠于导线架上。 [0015] 该阴极端子部更包括:一粗糙化结构,位于该第二方向的该阴极端子部的表面。 [0016] 该电容单元,包括:一阀金属层;一介电层,形成于该阀金属层上;一导电高分子层,形成于该介电层上;以及一阴极导电层,形成于该导电高分子层上。 [0018] 该介电层为该阀金属层的金属氧化物。 [0020] 更包括:一绝缘层,设置于该导电线上方,该绝缘层使该阴极端子部与所述阳极端子部彼此电性绝缘。 [0021] 本发明提供一种立体式导线架,用以承载至少一电容单元组,包括一阴极端子部、一导电线以及至少两个阳极端子部。阴极端子部具有一间隔。导电线位于间隔中。至少两个阳极端子部,位于阴极端子部的两侧而彼此对向,并通过导电线彼此电性相连,其中,阳极端子部其中之一于第一方向向外延伸为一延伸部,阳极端子部的延伸部并向一第二方向弯折形成阳极侧板,而第一方向与第二方向相互垂直。 [0022] 该阴极端子部更包括至少两个子阴极端子部,且分别于该第二方向弯折各形成至少一阴极侧板。 [0023] 至少一该阴极侧板与该立体式导线架为一整体结构。 [0024] 至少一该阴极侧板为一金属或合金材料。 [0025] 该阴极端子部于该第二方向的表面具有一粗糙结构。 [0026] 该阳极侧板与该立体式导线架为一整体结构。 [0027] 该阳极侧板为一金属或合金材料。 [0029] 本发明提供一种去耦合元件的制造方法包括提供一导线架及至少一电容单元组。导线架包括一阴极端子部及位于阴极端子部的两端而彼此对向的至少两个阳极端子部,阳极端子部是利用一导电线而彼此电性相连,其中至少一阳极端子部于一第一方向向外延伸为一延伸部,阳极端子部的延伸部并向一第二方向弯折形成一阳极侧板,而第一方向与第二方向相互垂直。电容单元组包含多数个电容单元,电容单元组彼此相互并联于同一平面上且设置在导线架上,而各电容单元于第一方向以堆叠方式排列,且各电容单元具有彼此对向的一阴极部与一阳极部,阴极部电性于连接到阴极端子部,阳极部于第一方向电性连接到阳极侧板。 附图说明[0032] 图1为本发明的一种去耦合元件的剖面示意图。 [0033] 图2A与图2B为本发明的第一实施例的导线架正面与背面的立体视图。 [0034] 图3为本发明的图1所示电容单元120的剖面图。 [0035] 图4A与图4B分别为本发明的第二实施例的去耦合元件及其等效电路的示意图。 [0036] 图5为本发明的第三实施例的去耦合元件的示意图。 [0037] 图6A为本发明的第四实施例的去耦合元件示意图。 [0038] 图6B为本发明的第四实施例的另一种去耦合元件示意图。 [0039] 图6C为本发明的第四实施例的再另一种去耦合元件示意图。 [0040] 图6D为本发明的图6A的去耦合元件立体图。 [0041] 图7A为本发明的第五实施例的去耦合元件示意图。 [0042] 图7B为本发明的第五实施例的另一种去耦合元件示意图。 [0043] 图7C为本发明的图7A的去耦合元件立体图。 [0044] 图8A为本发明的第六实施例的去耦合元件示意图。 [0045] 图8B为本发明的第六实施例的另一种去耦合元件示意图。 [0046] 图8C为本发明的图8A的去耦合元件立体图。 [0047] 图9A为本发明的第七实施例的去耦合元件意图。 [0048] 图9B为本发明的第七实施例的另一种去耦合元件示意图。 [0049] 图9C为本发明的图9A的去耦合元件侧视图。 [0050] 图10A为本发明的第八实施例的去耦合元件意图。 [0051] 图10B为本发明的第八实施例的另一种去耦合元件侧视图。 [0052] 图10C为本发明的图10A的去耦合元件侧视图。 [0053] 附图标记说明 [0054] S:间隔 [0055] L:电感 [0056] C:电容 [0057] A1:顶面面积 [0058] 100:导线架 [0059] 102:第一方向 [0060] 104:第二方向 [0061] 120:电容单元 [0062] 122:电容单元阴极部 [0063] 124:电容单元阳极部 [0064] 126:导电胶 [0065] 130:电容单元组 [0066] 140:阳极侧板 [0067] 145:导电胶 [0068] 200:导线架 [0069] 210a、210b:阳极端子部 [0070] 215a、215b:阳极侧板 [0071] 220、220a、220b:阴极端子部 [0072] 225a、225b、225c、225d:阴极侧板 [0073] 230:粗糙表面 [0074] 240:导电线 [0075] 250:绝缘层 [0076] 312:阴极导电层 [0077] 314:导电高分子层 [0078] 316:介电层 [0079] 324:绝缘部 [0080] 326:阀金属层 [0081] 400:去耦合元件 [0082] 410:导线架 [0083] 412a、412b:阴极端子部 [0084] 413a、413b:阳极侧板 [0085] 414a、414b:阳极端子部 [0086] 415、415a、415b、415c、415d:阴极侧板 [0087] 416:导电线 [0088] 418:粗糙表面 [0089] 422:阴极部 [0090] 424:阳极部 [0091] 430a、430b:电容单元组 [0092] 500:去耦合元件 [0093] 510:导线架 [0094] 512a、512b:阴极端子部 [0095] 513a、513b、513c、513d:阳极侧板 [0096] 514a、514b:阳极端子部 [0097] 515、515a、515b、515c、515d:阴极侧板 [0098] 516:导电线 [0099] 518:粗糙表面 [0100] 522:阴极部 [0101] 524:阳极部 [0102] 530a、530b、530c、530d:电容单元组 [0103] 710:套洞 [0104] 810:贯穿洞 具体实施方式[0106] 本发明中的导线架的至少两个阳极端子部是彼此连通而形成传输线结构,此传输线结构在高频状态下会形成电感而可与电容单元的电容形成滤波器。 [0107] 本发明中的导线架可具有多端子结构,且使相邻端子之间的电流传输距离缩短,以降低等效串联电感(ESL)。 [0108] 本发明特别提出阴阳极的立体结构导线架以应用在高频去耦合元件中,而以下将举出几个示范性实施例来进行说明。 [0109] 图1为本发明的一种去耦合元件的剖面示意图。请参阅图1,去耦合元件包括导线架100以及M个电容单元组130(图1中以M等于2为例进行说明,但M可以为有别于2的偶数)。其中,导线架100具有至少两个于第二方向104弯折的立体阳极侧板140彼此对向。M(=2)个电容单元组130彼此并联排列于导线架100上,且每一电容单元组130包括N个电容单元120(图1中以N等于4为例来进行说明,但并不限制于此)。其中,N(=4)个电容单元120垂直堆叠于导线架100上。 [0110] 各电容单元120中包括阳极部124及阴极部122。各阴极部122彼此堆叠并以导电胶126做电性连接。各阳极部124于第一方向102通过导电胶145而与阳极侧板140电性连接。如此一来,各阳极部124垂直电性连接于阳极侧板140,大幅缩短电路传输路径,进而增快电子传递的效率。显然地,基于阳极侧板140的缘故,各阳极部124即无须弯折就可电性连接在一起。 [0111] 图2A与图2B为本发明的第一实施例的导线架正面与背面的立体视图。请同时参照图2A与图2B,导线架200包括:导电线240、阴极端子部220及至少两个阳极端子部210。其中阴极端子部220具有间隔S,导电线240设置于间隔S中,而至少两个阳极端子部210a、210b位于阴极端子部220的两侧而彼此对向的,且利用导电线240而彼此电性相连。上述的阳极端子部210a与210b于第一方向102向外延伸为一延伸部,阳极端子部的该延伸部并向第二方向104分别弯折形成阳极侧板215a与215b,其中第一方向102与第二方向104相互垂直。 [0112] 继续参考图2A与图2B,间隔S可将阴极端子部220划分成两个子阴极端子部(sub cathode terminal portion)220a与220b,而使导电线240位于两个子阴极端子部220a与220b之间的间隔S中。两个子阴极端子部220a与220b个各包含至少一个于第二方向104弯折的阴极侧板。举例而言如图2A所示,子阴极端子部220a包括两阴极侧板225a与225b,而子阴极端子部220b包括两阴极侧板225c与225d。 [0113] 另外,阴极端子部220可更包括:粗糙化结构230,位于阴极端子部220的表面。该粗糙化结构230可提升电容单元与阴极端子部220之间的接着效果。该粗糙化结构230可利用对于阴极端子部220进行冲压或蚀刻工艺而形成。再者,导线架200更包括:绝缘层250,设置于导电线240上方,绝缘层250使阴极端子部220与阳极端子部210a、210b彼此电性绝缘。通常,绝缘层250可使用绝缘胶带贴附在导线架200的适当位置上。此外,上述的阴极侧板225a、225b、225c及225d与阳极侧板210a及210b和导线架200为一体成型的结构,且同为一金属或合金材料所制成。 [0114] 图3为本发明的图1所示电容单元120的剖面图。请参照图3,电容单元120为片状电容单元,在相对向的两端各自具有一个阴极部122与一个阳极部124。电容单元120可包括:阀金属层326、介电层316、导电高分子层314以及阴极导电层312。介电层316形成于阀金属层326上。导电高分子层314形成于介电层316上。阴极导电层312形成于导电高分子层314上。 [0115] 阀金属层326的材质可选自于铝、钽、铌、氧化铌、钛及其组合。介电层316可为利用介电材料涂布于阀金属层326上而形成。介电层316也为利用化学阳极处理而阀金属层326的表面进行氧化而形成的金属氧化物。 [0116] 另外,在电容单元120中,可在阴极部122与阳极部124之间设置绝缘部324,以隔绝阴极部122与阳极部124。 [0117] 图4A与图4B分别为本发明的第二实施例的去耦合元件及其等效电路的示意图。请参照图4A,去耦合元件400中包括两个电容单元组430a与430b,于导线架410上,两个电容单元组430a与430b以并联方式排列。两个电容单元组430a与430b位于图4A的图面的上方及下方,各自的阴极部422是彼此相邻的、而各自的阳极部424是彼此远离的。 [0118] 另外,如图4B的等效电路图所示,导电线416所构成的传输线结构在高频运作的状态下会产生电感L,而此电感L与两个电容单元组430a与430b的电容C之间会形成CLC电路,亦即所谓的π型滤波器。如此一来,可以有效地去除高频运作时的电子杂讯。 [0119] 图5为本发明的第三实施例的去耦合元件的示意图。如图5所示,去耦合元件500中包括四个电容单元组530a、530b、530c及530d,于导线架510上四个电容单元组530a、530b、530c及530d以并联方式排列于同一平面上。电容单元组530a与530d位于图5的图面的上方,电容单元组530b与530c位于图5的图面的下方,各自的阴极部522是彼此相邻的、而各自的阳极部524是彼此远离的。 [0120] 图6A为本发明的第四实施例的去耦合元件示意图。请参照图6A,去耦合元件400中包括两个电容单元组430a与430b,于导线架410上,两个电容单元组430a与430b以并联方式排列于同一平面上。两个电容单元组430a与430b位于图6A的图面的上方及下方,各自的阴极部422是彼此相邻的、而各自的阳极部424是彼此远离的。导线架410的阳极侧板413a与413b位于图6A的图面的上方及下方,电容单元组430a与430b的阳极部424分别与阳极侧板 413a与413b电性连接。 [0121] 图6B为本发明的第四实施例的另一种去耦合元件示意图。请参照图6B,去耦合元件500中包括四个电容单元组530a、530b、530c及530d,于导线架510上四个电容单元组530a、530b、530c及530d以并联方式排列于同一平面上。电容单元组530a与530d位于图6B的图面的上方,电容单元组530b与530c位于图6B的图面的下方,各自的阴极部522是彼此相邻的、而各自的阳极部524是彼此远离的。导线架510的阳极侧板513a位于图6B的图面的上方与阳极侧板513b位于图6B的下方,阳极侧板513a分别与电容单元组530a与530d电性连接,阳极侧板513b分别与电容单元组530b与530c电性连接。 [0122] 图6C为本发明的第四实施例的再另一种去耦合元件示意图。如同图6B所述,去耦合元件500中包括四个电容单元组530a、530b、530c及530d,于导线架510上四个电容单元组530a、530b、530c及530d以并联方式排列于同一平面上。电容单元组530a与530d位于图6B的图面的上方,电容单元组530b与530c位于图6B的图面的下方,各自的阴极部522是彼此相邻的、而各自的阳极部524是彼此远离的。导线架510的阳极侧板513a与513d位于图6B的图面的上方与阳极侧板513b与513c位于图6B的下方,阳极侧板513a与513d分别与电容单元组 530a与530d电性连接,阳极侧板513b与513c分别与电容单元组530b与530c电性连接。 [0123] 图6D为本发明的图6A的去耦合元件立体图。图6C仅绘示电容单元组430a的四层堆叠电容单元,但并不以此为限制。请参照图6A与6C,电容单元组430a的各阳极部424分别垂直电性连接至阳极侧板413a。 [0124] 图7A为本发明的第五实施例的去耦合元件示意图。请参照图7A,去耦合元件400中包括两个电容单元组430a与430b,于导线架410上,两个电容单元组430a与430b以并联方式排列于同一平面上。两个电容单元组430a与430b位于图7A的图面的上方及下方,各自的阴极部422是彼此相邻的、而各自的阳极部424是彼此远离的。导线架410的阳极侧板413a与413b位于图7A的图面的上方及下方,电容单元组430a与430b的阳极部424分别套入阳极侧板413a与413b使其电性连接。 [0125] 图7B为本发明的第五实施例的另一种去耦合元件示意图。请参照图7B,去耦合元件500中包括四个电容单元组530a、530b、530c及530d,于导线架510上四个电容单元组530a、530b、530c及530d以并联方式排列于同一平面上。电容单元组530a与530d位于图7B的图面的上方,电容单元组530b与530c位于图7B的图面的下方,各自的阴极部522是彼此相邻的、而各自的阳极部524是彼此远离的。导线架510的阳极侧板513a与513d位于图7B的图面的上方与阳极侧板513b与513c位于图7B的下方,其中,电容单元组530a与530d的阳极端524分别套入阳极侧板513a与513d使其电性连接,电容单元组530b与530c的阳极端524分别套入阳极侧板513b与513c使其电性连接。 [0126] 图7C为本发明的图7A的去耦合元件立体图。图7C仅绘示电容单元组430a的四层堆叠电容单元,但并不以此为限制。请参照图7A与7C,电容单元组430a的各阳极部424皆具有一与阳极侧板413a顶面面积A1大小相符的套洞710,用以供阳极侧板413a套入各阳极部424的套洞710,达到电性连接的效果。 [0127] 图8A为本发明的第六实施例的去耦合元件示意图。请参照图8A,去耦合元件400中包括两个电容单元组430a与430b,于导线架410上,两个电容单元组430a与430b以并联方式排列于同一平面上。两个电容单元组430a与430b位于图8A的图面的上方及下方,各自的阴极部422是彼此相邻的、而各自的阳极部424是彼此远离的。导线架410的阳极侧板413a与413b位于图8A的图面的上方及下方,其中,电容单元组430a与430b的阳极部424分别贯穿阳极侧板413a与413b使其电性连接。 [0128] 图8B为本发明的第五实施例的另一种去耦合元件示意图。请参照图8B,去耦合元件500中包括四个电容单元组530a、530b、530c及530d,于导线架510上四个电容单元组530a、530b、530c及530d以并联方式排列于同一平面上。电容单元组530a与530d位于图8B的图面的上方,电容单元组530b与530c位于图8B的图面的下方,各自的阴极部522是彼此相邻的、而各自的阳极部524是彼此远离的。导线架510的阳极侧板513a与513d位于图8B的图面的上方与阳极侧板513b与513c位于图8B的下方,电容单元组530a与530d的阳极部524分别贯穿阳极侧板513a与513d使其电性连接,电容单元组530b与530c的阳极部524分别贯穿阳极侧板513b与513c使其电性连接。 [0129] 图8C为本发明的图8A的去耦合元件立体图。图8C仅绘示电容单元组430a的四层堆叠电容单元,但并不以此为限制。请参照图8A与8C,阳极侧板413a具有一贯穿洞810,用以供电容单元组430a的各阳极部424能够套入贯穿洞810,达到电性连接的效果。 [0130] 图9A为本发明的第七实施例的去耦合元件示意图。请参照图9A,去耦合元件400中包括两个电容单元组430a与430b,于导线架410上,两个电容单元组430a与430b以并联方式排列于同一平面上。两个电容单元组430a与430b位于图9A的图面的上方及下方,各自的阴极部422是彼此相邻的、而各自的阳极部424是彼此远离的。导线架410的阴极侧板415位于图9A两个电容单元组430a与430b的阴极部422之间,阴极侧板415以一字型与电容单元组430a和430b的阴极部422电性连接。 [0131] 图9B为本发明的第七实施例的另一种去耦合元件示意图。请参照图9B,去耦合元件500中包括四个电容单元组530a、530b、530c及530d,于导线架510上四个电容单元组530a、530b、530c及530d以并联方式排列于同一平面上。电容单元组530a与530d位于图9B的图面的上方,电容单元组530b与530c位于图9B的图面的下方,各自的阴极部522是彼此相邻的、而各自的阳极部524是彼此远离的。导线架510的阴极侧板515位于电容单元组530a、 530b、530c及530d之间如图9B所示,阴极侧板515以十字型与电容单元组530a、530b、530d和 530c的阴极部522电性连接。 [0132] 图9C为本发明的图9A的去耦合元件侧视图。图9C仅绘示电容单元组430a的四层堆叠电容单元,但并不以此为限制。请参照图9A与9C,阴极侧板415位于电容单元组430a与430b阴极部422之间,并电性连接至电容单元组430a与430b各阴极部422。 [0133] 图10A为本发明的第八实施例的去耦合元件示意图。请参照图10A,去耦合元件400中包括两个电容单元组430a与430b,于导线架410上,两个电容单元组430a与430b以并联方式排列于同一平面上。两个电容单元组430a与430b位于图10A的图面的上方及下方,各自的阴极部422是彼此相邻的、而各自的阳极部424是彼此远离的。导线架410的阴极侧板415a、415b、415c及415d分别位于图10A两个电容单元组430a与430b的阴极部422的外部两侧如图所示,电容单元组430a与430b的阴极部422与阴极侧板415a、415b、415c及415d电性连接。 [0134] 图10B为本发明的第八实施例的另一种去耦合元件侧视图。请参照图10B,去耦合元件500中包括四个电容单元组530a、530b、530c及530d,于导线架510上四个电容单元组530a、530b、530c及530d以并联方式排列于同一平面上。电容单元组530a与530d位于图10B的图面的上方,电容单元组530b与530c位于图10B的图面的下方,各自的阴极部522是彼此相邻的、而各自的阳极部524是彼此远离的。导线架510的阴极侧板515a、515b、515c及515d位于电容单元组530a、530b、530c及530d的外部如图10B所示,电容单元组530a、530b、530d与530c的阴极部522与阴极侧板515a、515b、515c及515d电性连接。 [0135] 图10C为本发明的图10A的去耦合元件侧视图。图10C仅绘示电容单元组430a的四层堆叠电容单元,但并不以此为限制。请参照图10A与图10C,图10C为阴极侧板415a、415b位于电容单元组430a与430b阴极部422外部两侧,并电性连接至电容单元组430a与430b各阴极部422。 [0136] 综上所述,本发明的去耦合元件至少具有以下优点: [0137] 本发明的去耦合元件采用具有立体结构的导线架,利用电容单元阴阳极的截面与导线架的阴阳极端的侧板进行电性连接,除了用以提高工艺良率,并可减少电路传输路径、可降低等效串联电阻(ESR)及增快电子传递速率。 [0138] 另外,利用去耦合元件的两个阳极部之间形成传输线结构。此传输线结构在高频运作时可产生电感,且电感与电容会形成等效滤波电路,而进一步使去耦合元件具有滤波效应。 |