低噪电容器
阅读：25发布：2023-01-27
专利汇可以提供低噪电容器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供用于表面安装应用的相对低噪声电容器。机电振动产生可听噪声，其或者可以通过对MLCC器件结构和/或对在诸如印刷 电路 板(PCB)的衬底上的其安装界面的 修改 而相对地降低。不同 实施例 以不同方式利用柔性终端 顺应性 ，以使得表面安装降低传输到PCB的振动的振幅。在其它情形下，侧面终端和转换器实施例有效地降低安装 垫片 相对于电容器 型壳 的尺寸，或，模制 外壳 提供托架、终端顺应性和振动箝位。，下面是低噪电容器专利的具体信息内容。
1.一种表面可安装相对低噪声多层陶瓷电容器(MLCC)的电容器组件，包括：
主体，具有分别具有第一极性和第二极性的多个导电层，所述多个导电层与多个陶瓷层交错，从而形成堆叠结构中的各对对置电容器板；
各个第一极性终端和第二极性终端，在所述主体的相对末端上并且分别电连接至第一极性导电层和第二极性导电层，所述终端包括用于相对地抑制所述电容器组件和安装其的表面之间的振动的顺应性聚合物层，以用于相对地降低机电噪声，其中所述电容器组件具有小于0.52Pa-Hz的灵敏值。
2.一种用于相对地降低与表面可安装多层陶瓷电容器(MLCC)的电容器组件相关联的机电噪声的方法，包括：
提供主体，所述主体具有分别具有第一极性和第二极性的多个导电层，所述多个导电层与多个陶瓷层交错，从而形成堆叠结构中的各对对置电容器板；
在所述主体的相对末端上形成分别电连接至第一极性导电层和第二极性导电层的各个第一极性终端和第二极性终端，所述终端包括用于相对地抑制所述电容器组件和安装其的表面之间的振动的顺应性聚合物层，以用于相对地降低机电噪声，其中所述电容器组件具有小于0.52Pa-Hz的灵敏值。
低噪电容器
技术领域
[0002] 本发明涉及低噪电容器及相应方法。更特别地，本发明涉及在诸如印刷电路板(PCB)的衬底上的电容器器件的构造和表面安装从而提供具有相对低噪声特性(即机电降噪)的机械和电连接。
背景技术
[0003] 印刷电路板和其它衬底上的电子元件的高密度安装在电子工业中是常见的。具有多层的小型陶瓷表面安装型电容器有时被用于诸如移动电话、网络路由器、计算机等的电子设备。这些设备的制造技术必须精确从而大大降低这些设备的尺寸并且同时仍然提供可期望的电子工作特性。
[0004] 最近开始期望于提供板级可安装形式的其他类型的元件和各种支路电路。数个美国专利专注于电子元件制造及安装技术的各个方面。例如，共有美国专利No.5889445(Ritter等，名称为“多层陶瓷RC器件”)公开了RC器件，其包括交错以形成堆栈的多个第一和第二陶瓷层。每一陶瓷层包括相反极性的合适电极结构，用以形成多个双平行板电容器的等效物。多层陶瓷电容器(MLCC)的已知实施例也在例如共有美国专利No.7352563(Pelcak等，名称为“电容器组件”)的图2和3中示出。
[0005] 现代技术应用的多样性带来了对在此使用的高效电子元件和集成电路的需求。电容器是用于可包括无线通讯、高速处理、网络、电路开关和许多其它应用的这种现代应用的滤波、去耦、旁路和其它方面的基础元件。集成电路在速度和封装密度上的惊人增长引起去耦电容器技术的改进。
[0006] 当高电容的去耦电容器承受许多现有应用的高频率时，工作特性变得更加重要。由于电容器是这类多种多样的应用的基础，它们的精度和效率是必要的。电容器设计的许多特定方面进而已经成为改进电容器工作特性的焦点。
[0007] 可在现有市场上获得多种多样的常规电容器，并且其每个提供适合于特定应用的、工作特性的唯一组合。例如，多层陶瓷电容器(MLCC)典型地对于频率滤波应用十分有效。十分普遍的是，这些和其它特定的电容器类型将被用在单片集成电路环境中。在这种情况下，不同电容器例如可以作为分立元件并联连接在印刷电路板(PCB)上。对于每个电容器，这种方法可能需要相对大量的电路空间和单独的安装垫片。
[0008] 有一段时间，各种电子元件的设计受到小型化和易于将元件并入新的或已存在的应用中的一般工业趋势的驱动。在这种考虑下，存在对于具有特定工作特性的更小的电子元件的需求。例如，某些应用需要使用展现包括电容性、电感性和/或电阻特性或其组合的各种特性的无源器件，但是严格地限制这些器件在电路板上的可占用空间(被称为“基板面”)大小。重要的是这些器件或组合可配置用于最大限度地解除对这些电路板的物理和电贴附并且同时尽可能占用最小量的“基板面”。其结果是继续致力于元件的小型化、高效定位和其它方式，以节省空间并且在PCB环境下最大化电路板的基板面。
[0009] 还可期望于改进其它的电容器工作特性，例如ESR(等效串联电阻)，其是电容器的固有电阻值。
[0010] 可能影响电路应用的另一个电容器特性是压电噪声或机电噪声或声学噪声，其在许多安装式MLCC应用中是普遍的。例如，在电容器陶瓷遭受变化电压时，其可导致电容器中的机械振动，生成低平压电噪声。陶瓷材料的固有性质将机械振动转换成普通的低平电噪声。大量的压电噪声可以影响信号质量，尤其是在高频率应用中。同样地，经常期望于降低电路应用中的压电噪声水平。
[0012] 应变＝Mij*电场2。
[0013] 通常，高介电常数材料具有高电致伸缩系数。额定CV(电容乘以电压)部分地涉及电容器的体积效率。通常，电容量越高，电容器的体积越大。给定某个电容值，额定电压越高，电容器的体积越大。进而，当电容器具有“高额定CV”时，意味着其是体积上有效率的，并且提供比其它电容器类型小的物理尺寸。高CV电容器已发展成具有非常薄的内层，即使在普通操作电压下也能提供非常高的电场强度。
[0014] 机械应变(振动)可以通过焊接终端从电容器传输到PCB衬底。电容器充当驱动器，类似于鼓槌，而同时PCB相当于回生探测仪，例如鼓面。因此，主要的可听噪声由来自PCB而不是电容器本身的振动产生。
[0015] 逆效应，即，PCB上的振动通过终端耦合到电容器，还可导致电容器上的AC波动电压。这个效应称为“颤噪效应”，并且在特定情况下可能是个问题。
[0016] 先前已提出了各种方案试图降低与安装式MLCC器件关联的机电噪声，包括诸如最小化(用于将器件安装到PCB上的)焊料数量、旋转MLCC内层的方向使其平行于PCB、使用较低K介电材料、增加托脚(引线)、预先在衬底上安装电容器、增加夹紧力(用于提供更大的不活动边际)以及简单地用诸如钽电容器的不同类型的器件替换MLCC器件。这些方案固有地包含各种缺陷，例如，在某些情形下，增加了MLCC器件设计或安装技术的成本或复杂性。
[0017] 其他的专利引用包括：美国专利No.5629578(Winzer等，名称为“集成复合声换能器阵列”)，涉及关联噪声消除部件的多层结构；以及美国专利No.8665059(Korony等，名称为“高频电阻器”)，涉及具有柔性终端材料的电阻器。还可以参见Korony的名称为“薄膜表面安装元件”的美国专利No.2011/0090665和Hattori的名称为“电子元件”的公开号为2014/0016242的美国申请、名称为“陶瓷电子元件和电子器件”的公开号为2013/029922442的美国申请和名称为“电子元件”的公开号为2013/0284507的美国申请。
[0018] 本发明的主题广泛涉及适合于表面安装在较大电路板上的小型电子元件。更特别地，主题可涉及用于在各种应用中使用的表面安装电容器器件。根据工业实践，表面安装元件的尺寸通常表达为数字“XXYY”，XX和YY分别是长度和宽度，以百英寸为单位。
[0019] 虽然电容器器件和关联组件以及安装方法的各种实施方式因此已经得到发展，但还没有出现广泛围绕以下根据主题技术呈现的全部期望特性的设计。
发明内容
[0020] 本发明的主题意识到并解决了数个前述问题以及涉及电容器器件的其它关注方面。因而，一般地说，本发明的某些实施例的目标是提供某些电容器元件和与表面可安装器件的实施相关的元件组件的改进设计。其它目标，一般地说，涉及提供低噪声电容器及相关方法。
[0021] 本发明的其它目标涉及电容器器件的构造以及将其安装到诸如印刷电路板(PCB)的衬底上的表面，从而提供具有改进的、相对低的噪声特性(即机电降噪)的机械和电连接。
[0022] 本发明的主题的其它示例性实施例的方面提供某些表面安装器件与其上可安装器件的印刷电路板上的电路或迹线的改进的电子和机械连接，用于改进噪声工作特性。
[0023] 本发明的主题的又一些其它实施例的又一些方面是提供与表面安装型器件相关联的制造和/或安装方法的改进。
[0024] 更进一步地，应当理解本发明同样地适用于在此公开和/讨论得到的器件和结构，以及相应的相关方法。
[0025] 本发明的主题的又一些其它实施例的又一些方面提供用于降噪方面的顺应性(compliant)终端部件。本发明的其它实施例涉及表面安装电容器的终端的有利的重新布置。本发明的又一些附加的实施例涉及电容器的密封，诸如在环氧情况下。本发明的又一些实施例可涉及电容器在所谓的转换器元件或组件上的预安装。
[0026] 进一步的一般目标是提供与在表面安装电容器中相对改进的降噪相结合的相对低的制造成本。
[0028] 目标还在于提供产生低噪声的、有利地用于例如手持式电子设备的声频电路、自动电子设备、计算机磁盘驱动器及特种工业、航空宇宙和医学应用中的表面安装电容器器件的改进的器件和/或关联方法。
[0029] 本发明的一个示例性实施例涉及表面可安装的低噪声多层陶瓷电容器(MLCC)的电容器组件。该电容器组件优选地包括主体，该主体具有分别具有第一和第二极性的多个导电层，该多个导电层与多个陶瓷层交错，以形成堆叠结构中的各对对置(opposing)电容器板(capacitor plate)；以及在该主体的相对末端上的分别电连接到该第一和第二极性的导电层的各个第一和第二极性终端。进一步地，该终端包括用于相对地抑制该电容器组件和其所安装的表面之间的振动的顺应层，以用于相对地降低机电噪声。
[0031] 在这种实施例的其它替换方案中，该表面可包括支撑衬底。在各个这种实施例中，该支撑衬底可包括印刷电路板，并且该顺应聚合物层可具有通常小于5GPa的弹性系数，以便降低该电容器组件的表面安装传输到印刷电路板的振幅，从而提供具有相对低噪声特性的机械和电连接。
[0032] 在这种实施例的各个替换方案中，该终端可包括覆盖相对薄的防护层(flashing layer)的银聚合物，并且/或，该防护层可包括铜层；或进一步可替换地，该终端可包括覆盖相对薄的铜防护层的银聚合物，并且具有覆盖这个银聚合物层的镀层。在某些这种替换方案中，该镀层可包括镍锡镀层。
[0033] 本发明的主题意欲同等地涉及相应的和/或相关的方法。本发明的一个这种示例性实施例涉及用于相对地降低与表面可安装多层陶瓷电容器(MLCC)的电容器组件相关联的机电噪声的方法。这种示例性方法优选地包括提供主体，该主体具有分别具有第一和第二极性的多个导电层，该多个导电层与多个陶瓷层交错，以形成堆叠结构中的各对对置电容器板；以及在该主体的相对末端上形成分别电连接到该第一和第二极性导电层的各个第一和第二极性终端。进一步地，优选该终端包括顺应层，用于相对地抑制该电容器组件和其所安装的表面之间的振动，以用于相对地降低机电噪声。
[0034] 在这种示例性方案的某些替换方案中，该顺应层可包括顺应聚合物层。在其它替换方案中，该顺应聚合物可包括含有银、铜或镍填充聚合物中的一种聚合物的普通导电聚合物。
[0035] 这种示例性方案的变形可进一步包括将该电容器组件表面安装在包括印刷电路板的支撑衬底上，以便于降低该电容器组件的表面安装传输到印刷电路板的振动的振幅，从而提供具有相对低噪声特性的机械和电连接。
[0036] 在本发明的其他变形中，该终端可包括覆盖相对薄的铜防护层的银聚合物，或可包括覆盖相对薄的铜防护层的银导电聚合物，并且具有覆盖该银导电聚合物层的镀层。
[0037] 在本发明的再一个示例性实施例中，表面可安装相对低噪声多层陶瓷电容器(MLCC)的电容器组件优选地包括主体，该主体具有分别具有第一和第二极性的多个导电层，该多个导电层与多个陶瓷层交错，以形成堆叠结构中的各对对置电容器板；在该主体的相对末端上并且分别电连接到该第一和第二极性导电层的第一和第二极性终端；以及模制型壳(case)，该主体被接收在该模制型壳内并且该终端支撑在一表面上，用于相对地抑制该电容器组件和其所安装的表面之间的振动，用以相对地降低机电噪声。
[0038] 在这种示例性实施例的某些变形中，该模制型壳可包括完全封装该主体的环氧树脂型壳。在某些情形下，该导电层可以相对于支撑该终端的表面而垂直设置；但是在其它情形下，该设置可以是不垂直的。在进一步的这种变形中，该模制型壳可包括A型壳封装，其安装为在预定尺寸型壳的焊盘上的连接盘网格阵列型封装。在其它替换方案中，该预定尺寸可包括1206A型壳封装的尺寸，其中，该尺寸包括该型壳的长度和宽度，分别以百英寸表示。正如本领域技术人员所理解的，A型壳是1206尺寸的等效器件的工业术语。应当意识到，本发明的主题同等地适用于其它尺寸和布置。例如，实际还可以使用B型壳(1210等效尺寸)以及R型壳和N型壳(0805等效尺寸)。而且，本发明的主题可以实践为将A型壳、B型壳、R型壳和N型壳部件安装在工业标准安装垫片(分别为1206、1210、0805和0805)上，并且还可以将相同的A型壳、B型壳、R型壳和N型壳部件安装在一个较小尺寸的安装垫片(分别为1206、0805、
0603和0603)上。后一种方法将焊盘放置在部件(亦称连接盘网格阵列型)之下并且有效地将大焊料焊脚从模制电容器的末端去除，这又可降低将电容器耦接到安装衬底的夹紧压力和振动。
0603和0603)上。后一种方法将焊盘放置在部件(亦称连接盘网格阵列型)之下并且有效地将大焊料焊脚从模制电容器的末端去除，这又可降低将电容器耦接到安装衬底的夹紧压力和振动。
[0039] 在其它替换方案中，该表面可包括支撑衬底。在某些情形下，该支撑衬底可包括印刷电路板，并且该模制型壳可包括具有聚合物涂层和引线框的模制封装。在某些这种情形下，该主体可以以该导电层相对于支撑该终端的表面而垂直设置(但是在其它布置中可以不垂直设置的方式)被接收以去耦印刷电路板上的电容失真，进而通过减小传输到印刷电路板的振动的振幅而抑制器件噪声，从而提供具有相对低噪声特性的与其的机械和电连接。
[0040] 在其它变形中，该终端可包括覆盖铜膜的镍锡镀层。
[0041] 本发明的另一示例性实施例可涉及用于相对降低与表面可安装多层陶瓷电容器(MLCC)的电容器组件相关联的机电噪声的相应方法。示例性的这种方法可包括提供主体，该主体具有分别具有第一和第二极性的多个导电层，该多个导电层与多个陶瓷层交错，以形成堆叠结构中的各对对置电容器板；在该主体的相对末端上形成分别电连接到该第一和第二极性导电层的第一和第二极性终端；以及将该主体放置在模制型壳中并且使该终端支撑在一表面上，用于相对地抑制该电容器组件及其所安装的表面之间的振动，从而相对地降低机电噪声。
[0042] 在前述变形中，该模制型壳可包括完全封装该主体的环氧树脂型壳。在某些情形下，该导电层可以相对于支撑该终端的表面而垂直设置，但是在其它情形下，该设置可以不是垂直的。在某些其它变形中，该模制型壳可包括A型壳封装，其安装为在预定尺寸型壳的焊盘上的连接盘网格阵列型封装。
[0043] 在其它变形中，该表面可包括支撑衬底，和/或，该支撑衬底可包括印刷电路板，并且该模制型壳可包括具有聚合物涂层和引线框的模制封装。在某些这种情形下，该主体可以以该导电层相对于支撑该终端的表面而垂直设置(但是在其它布置中可以不垂直设置)的方式被接收以去耦印刷电路板上的电容失真，进而通过减小传输到印刷电路板的振动的振幅而抑制器件噪声，从而提供具有相对低噪声特性的与其的机械和电连接。
[0044] 在又一些变形中，该终端可包括覆盖铜膜的镍锡镀层，和/或，该终端的长度和其贴附点的位置可以被预定以用于进一步去耦从该电容器组件传输到印刷电路板的振动。
[0045] 本发明的另一示例性实施例涉及表面可安装相对低噪声多层陶瓷电容器(MLCC)的电容器组件，优选地包括主体，该主体具有分别具有第一和第二极性的多个导电层，该多个导电层与多个陶瓷层交错，以形成堆叠结构中的各对对置电容器板；以及在该主体的相对末端上的分别电连接到该第一和第二极性导电层的各个第一和第二极性终端，并且该终端支撑在一表面上，用于相对地减少该电容器组件和其所安装的表面之间的支撑和连接用面积，从而相对地减少它们之间传输的振动力，进而相对地降低机电噪声。
[0046] 在前述的某些变形中，该表面可包括支撑衬底，和/或，该支撑衬底可包括印刷电路板，以减小该电容器组件的表面安装传输到印刷电路板的振动的振幅，从而提供具有相对低噪声特性的机械和电连接。
[0047] 在其他替换方案中，该终端可包括镍锡镀层，或，可包括覆盖铜膜的镍锡镀层，和/或，该铜膜可包括相对厚的铜膜。
[0048] 本发明的一个示例性的相应方法可涉及用于相对地降低与表面可安装多层陶瓷电容器(MLCC)的电容器组件相关联的机电噪声的方法，优选地包括提供主体，该主体具有分别具有第一和第二极性的多个导电层，该多个导电层与多个陶瓷层交错，以形成堆叠结构中的各对对置电容器板；在该主体的相对末端上形成分别电连接到该第一和第二极性导电层的各个第一和第二极性终端；以及将该终端支撑在一表面上，其中，在该电容器组件和支撑其的该表面之间形成相对减少的支撑和连接用面积，用于相对地减少它们之间传输的振动力，从而降低机电噪声。
[0049] 在其替换方案中，该表面可包括支撑衬底，和/或，该支撑衬底可包括印刷电路板，以减小该电容器组件的表面安装传输到印刷电路板的振动的振幅，从而提供具有相对低噪声特性的机械和电连接。
[0050] 在其它变形中，该终端可包括镍锡镀层，和/或，可包括覆盖铜膜的镍锡镀层。在某些情形下，该铜膜可包括相对厚的铜膜。
[0051] 本发明的再一个示例性实施例可涉及表面可安装相对低噪声多层陶瓷电容器(MLCC)的电容器组件，优选地包括主体，该主体具有分别具有第一和第二极性的多个导电层，该多个导电层与多个陶瓷层交错；在该主体上并且分别电连接到该第一和第二极性导电层的各个第一和第二极性终端；以及贴附到该电容器组件的转换器安装垫片，并且该转换器安装垫片支撑在一表面上，用于相对地减少该电容器组件和支撑其的表面之间的支撑和连接用面积，以相对地减少它们之间传输的振动力，从而降低机电噪声。
[0052] 在前述的某些替换方案中，该主体面对该表面的一侧可形成电容器安装垫片；并且该电容器组件可进一步包括介于该电容器安装垫片和该转换器安装垫片之间的焊接掩膜。
[0053] 在其它替换方案中，该各个第一和第二极性终端可以形成在该主体的相对末端上。
[0054] 在又一个其它变形中，该表面可包括支撑衬底，和/或，该支撑衬底可包括印刷电路板，以减小该电容器组件的表面安装传输到印刷电路板的振动的振幅，从而提供具有相对低噪声特性的机械和电连接。
[0055] 在又一些其它替换方案中，该终端可包括镍锡镀层和/或可包括覆盖铜膜的镍锡镀层。
[0056] 在其它变形中，该转换器安装垫片的面积可大约为该电容器安装垫片的面积的一半或更小，以有效地减小安装垫片相对于电容器组件的尺寸。
[0057] 示例性的相应和/或相关方法可涉及用于相对降低与表面可安装多层陶瓷电容器(MLCC)的电容器组件相关联的机电噪声的方法，优选地包括提供主体，该主体具有分别具有第一和第二极性的多个导电层，该多个导电层与多个陶瓷层交错，以形成堆叠结构中的各对对置电容器板；在该主体上形成分别电连接至该第一和第二极性导电层的各个第一和第二极性终端；以及将转换器安装垫片贴附至该电容器组件并且将该转换器安装垫片支撑在一表面上，用于相对地减少该电容器组件和支撑其的表面之间的支撑和连接用面积，以相对地减少它们之间传输的振动力，从而相对地降低机电噪声。
[0058] 在前述的变形中，该贴附和支撑可包括在将该转换器安装垫片支撑在表面上之前、预先将该转换器安装垫片安装至该电容器组件。
[0059] 在其它替换方案中，该主体面对该表面的一侧可形成电容器安装垫片；并且，该方法可进一步包括提供介于该电容器安装垫片和该转换器安装垫片之间的焊接掩膜。
[0060] 进一步的替换方案中，该各个第一和第二极性终端可以形成在该主体的相对末端上。
[0061] 对于其它替换方案，该表面可包括支撑衬底，和/或，该支撑衬底可包括印刷电路板，以减小该电容器组件的表面安装传输到印刷电路板的振动的振幅，从而提供具有相对低噪声特性的机械和电连接。
[0062] 在其它变形中，该终端可包括镍锡镀层和/或可包括覆盖铜膜的镍锡镀层。在前述的其它替换方案中，该转换器安装垫片的面积可以大约为该电容器安装垫片的面积的一半或更小，以有效地减小安装垫片相对于电容器组件的尺寸。
[0063] 本发明的主题的其他目标和优点将在本文的详细说明书中阐述或者可由本领域技术人员由本文的详细说明书明了。而且，本领域技术人员应当进一步意识到，鉴于对本发明的参考，在此特定图解的、参考的和讨论的特征和/或步骤的修改或变形可以在各种实施例中被实施并且在不脱离其精神和范围的前提下进行使用。该变形可包括但不限于各手段、步骤、部件或那些示出的、参考的或讨论的材料的等效置换，以及各种零件、部件、步骤等等的功能性、操作性或位置性的反置。
[0064] 更进一步地，应该理解的是，本发明的技术方案的不同实施例以及不同的当前优选实施例可包括在此公开的步骤、特征或元素的各种组合或配置，或它们的等效物(包括没有明确地在图形中示出或在详细说明书中叙述的特征、配置或步骤的组合)。附图说明
[0065] 在说明书中参考附图针对于本领域技术人员阐述了包括其最佳模式的本发明主题的全部和使能性描述，附图中：
[0066] 图1是本发明的示例性测试装置的示意图，该测试装置用于测试现有技术器件或根据本发明的技术构造的和/或安装的器件；
[0067] 图2A、2B、2C和2D是现有技术的多层陶瓷电容器(MLCC)器件的各种透视和横截面图；
[0068] 图3是使用当前图1描绘的测试装置在诸如由当前图2A到2D描绘的现有MLCC器件上执行的声压测试结果的比较图表；
[0069] 图4A和4B是在印刷电路板(PCB)上安装MLCC器件的方法的各方面的示意性描绘；
[0070] 图5A是本发明的主题的示例性第一实施例的横截面视图，包括顺应性终端技术，用于相对地降低机电噪声；并且图5B是使用由当前图1描绘的测试装置在由当前图5A描绘的本发明的示例性实施例上执行的测试结果图表；
[0071] 图6A和6B分别是本发明的主题的又一个示例性实施例的透视和横截面图，包括模制封装技术，用于相对地降低机电噪声；并且图6C是使用由当前图1描绘的测试装置在诸如由当前图6A和6B描绘的本发明的示例性实施例上执行的测试结果的图表；
[0072] 图6D到6F示出了安装衬底上的电容器和焊盘的三个分别不同的示例性实施例的概念性横截面图；并且图6G以图表示出了示例性实施例的以dB表示的声学输出-峰值声压级；
[0073] 图7A是根据当前图2A到2D的现有技术器件设计的8终端MLCC器件的典型实施例；
[0074] 图7B是本发明的主题的另一个示例性实施例的透视图，包括侧面终端技术，用于相对地降低机电噪声；并且图7C是使用由当前图1描绘的测试装置在诸如由当前图7B描绘的本发明的示例性实施例上执行的测试结果的图表；
[0075] 图8A到8C分别是本发明的主题的又一个示例性实施例的透视图和元件侧面立视图以及主板侧面立视图，包括预先安装的MLCC转换器技术，用于相对地降低机电噪声；并且图8D是使用由当前图1描绘的测试装置在诸如由当前图8A和8C描绘的本发明的示例性实施例上执行的测试结果的图表；以及
[0076] 图9是使用由当前图1描绘的测试装置在预先安装在衬底上的诸如由当前图8A到8C描绘的本发明的MLCC器件上执行的声压测试结果的比较图表。
[0077] 在本说明书和附图中通篇重复使用的参考标记意欲表示本发明的主题中相同或相似的特征、元素或步骤。
具体实施方式
[0078] 正如发明内容部分所讨论的，本发明的主题普遍关注于安装式电容器器件的某些噪声方面及相关技术和制造和/或安装技术。更特别地，本发明的主题关注与表面可安装器件的实施相关联的某些电容器元件和元件组件的改进设计，并且特别涉及提供低噪声电容器和相关方法。
[0079] 所公开的技术的各方面的选择组合对应于本发明的主题的多个不同实施例。应当注意到，本文描述和讨论的每个示例性实施例不应暗示限制本发明的主题。作为一个实施例的一部分而图解或描述的特征或步骤可被用于与另一个实施例的各方面组合从而产生又一些实施例。此外，某些特征可以与执行相同或相似功能的未明确提及的相似器件或特征互换。
[0080] 现在详细地参考示例性呈现的优选实施例，并且图1为本发明的测试装置10的示意图，该测试装置用于测试现有技术器件或根据本发明技术构造和/或安装的器件。该电容器器件12可以被表面安装或放置到诸如印刷电路板的衬底14上。在本发明的设置中，在衬底14的各个侧面上提供铜支撑16并且该铜支撑16可以在测试期间通过所示出的引线而通电，并且本领域技术人员将理解当前图1的图解。
[0081] 高精度麦克风18可以安装在距离衬底14的给定距离20处。在示例性布置中，可以在相对于衬底14具2mm的距离处实施；衬底14可包括100×40×1.5mm的PCB。待测试的表面安装器件12可包括各种型壳尺寸(case size)，例如从0201到1206。
[0082] 待测试的器件可以是例如回流到衬底中心的垫片中的焊料。使用铜支撑16便于可重复地放置测试衬底，并且麦克风放置在衬底的与待测试器件安装位置相对的侧上。可以提供泡沫外壳(未示出)以围绕整个装置，从而降低杂音。对于该装置，本底噪声(noise floor)可以近似为大约-6dB，在大约1到10kHz的讨论频率范围内。
[0083] 在示例性设置中， 1/2麦克风和前置放大器与 光子+信号分析器结合使用。HP33120A函数发生器与Krohn-Hite模型7500放大器结合使用以激励测试参数：1-5kHz的扫频正弦波、3.15VAC、3.15VDC和0.1s的扫描速率。大部分待测高CV电容器具有6.3V的额定值，所以测试波形设置为在介于6.3伏的25％到75％之间(大约1.6到4.7V)运行。
[0084] 虽然可以实施各种设置方案，本领域技术人员将意识到，这种麦克风的几何形状和放置提供了电容器机电噪声测试的有效设置方案，由图1中示出的从测试器件12和衬底14两者发出的同心半圆形振动波表示。
[0085] 正如本文所讨论的，当前的图2A、2B、2C和2D是现有技术的多层陶瓷电容器(MLCC)器件的各个透视图和横截面图，该MLCC器件例如由共有美国专利No.7352563的图2和3示出。正如本领域技术人员将要理解的，这种MLCC可具有例如覆盖厚膜Cu终端的镍锡镀层，以及具有交叉或交错的复数组的相反极性的电极结构22和24的主体。
[0086] 图3是使用由当前图1呈现的测试装置在由诸如当前图2A到2D呈现的现有MLCC器件上执行的声压测试结果的比较图表。其图示了声压级(SPL，dB量级)与施加频率(Hz量级)的比。本底噪声是由空的测试室呈现出来的内容。如所示的，每次测试中，在1到9kHz的测试频率范围内，呈现的峰值发生在49.3dB处。相应的灵敏值(Figure of Merit)由SPL曲线下方的区域决定并且在这种情形下相当于大约2.0Pa·Hz。本质上相同的测试装置与本发明的主题的示例性实施例结合使用，正如本文所讨论的。
[0087] 图4A和4B是根据本发明的主题在印刷电路板(PCB)上安装MLCC器件的各方面的简化示意性描绘，并且其有助于降低来自这种组合的机电噪声。如所描绘的，典型的本发明的MLCC器件26被接收(安装和/或支撑)至支撑衬底28(诸如PCB)。图4A描绘了在介于器件26和衬底28之间的这种组合中提供阻尼的技术方案。图4B描述了可在支撑衬底中引起机械力和噪声的、所产生的力的减小。正如这种实施例所示意性示出的，介于器件26和衬底28之间的支撑/连接用面积(footprint)的减少产生了降低两者之间传输的振动力的特别布置。
[0088] 图5A是本发明主题的示例性第一实施例的横截面图，包括顺应性终端技术，用于相对地降低机电噪声。图5B是使用由当前图1描绘的测试装置、在诸如由当前图5A描绘的本发明的示例性实施例上执行的测试结果的图表，并且将该结果与诸如图2D描绘的现有技术所表示的现有技术厚Cu膜终端器件的结果相比较。
[0089] 与图2D现有技术的厚膜铜终端相比，图5A中本发明的示例性实施例具有覆盖相对更薄的Cu层(或防护层)的Ag聚合物终端。这种更顺应的聚合物终端充当“软垫”并且抑制介于电容器器件和PCB之间的振动的耦合。虽然Ag聚合物示出为特殊实例，但根据此处的全部公开内容，本领域技术人员应当理解，可以实施更普通的导电聚合物或聚合物，而不限于仅仅Ag聚合物。
[0090] 正如当前图5B所示，当前图5A中本发明的实施例的测试结果由右侧数据点表示，并且将其与(图2D的)现有技术器件的左侧数据相比较。可以实现大约6dB的下降。因为dB轴是对数的(logarithmic)，所呈现的下降的量级类似于切除传输声音(SPL或噪声)的一半。(图2D)现有技术实施例的厚膜铜终端具有大约120GPa的模数，而图5A的本发明主题的示例性实施例具有小于5GPa的模数。这种用于测试目的的示例性实施例包括0805 10微法MLCC器件。因而，相对于现有技术实施例，本发明实施例的顺应性终端示出为具有显著的降噪。
[0091] 图6A和6B分别是本发明的主题的另一个示例性实施例的透视图和横截面图，包括模制封装技术，用于相对地降低机电噪声。图6C是使用由当前图1描绘的测试装置在诸如由当前图6A和6B描绘的本发明的示例性实施例上执行的测试结果的图表。
[0092] 本发明的主题的模制封装实施例包括使用引线框去耦PCB的电容失真。示出的线路径的长度和各个顶端、末端贴附点提供这种去耦。还有，聚合物涂层有助于抑制器件噪声。进一步地，所谓的A型壳封装安装为0805焊盘上的LGA(连接盘网格阵列)型封装。
[0093] 图6C以图表呈现了(由当前的现有技术图2D呈现的类型的)标准0805MLCC器件与使用了本发明的模制封装技术的0805A型壳样品之间针对22微法器件的测试结果比较。如示出的，本发明的技术提供了峰值SPL的从12到28dB间的任意数量的降低，因而呈现出相对于现有技术的显著改进。
[0094] 图6D到6F示出了安装衬底上的电容器和焊盘的三个分别不同的示例性实施例的概念性横截面图。图6D是相应安装垫片上的多层陶瓷电容器器件，即，0402MLC安装在为0402器件设计的垫片上，0603MLC安装在为0603器件设计的垫片上等。图6E示出了嵌入实体大于MLC自身的模制器件中的给定MLC电容器，以使得模制器件安装在为该型壳尺寸的模制零件设计的焊盘上。根据EIA工业标准，R和N型壳尺寸模制器件安装在0805焊盘上，A型壳模制零件安装在1206焊盘上，并且B型壳模制器件安装在1210焊盘上等等。特别地，这种工业标准安装允许焊脚形成在模制器件的末端上，如图6E中概念性示出的。然而，如图6F中概念性示出的，如果模制器件安装在为一个型壳尺寸较小的芯片设计的焊盘上，那么基本上消除了模制器件的末端上的焊脚。换言之，R和N型壳尺寸模制器件将被安装在0603焊盘上，A型壳器件将被安装在0805焊盘上，并且B型壳器件将被安装在1206焊盘上等等。
[0095] 如图6G中以图表示出的，可以将典型的0603MLC的dB量级的峰值声压级的声输出与安装在0603安装垫片上的2.2到22μF范围内的电容相比较；包含相同范围值的MLC嵌体的A型壳模制器件被模制在工业标准1206安装垫片上；并且安装在较小的0805垫片上的那些A型壳器件消除了焊接末端的焊脚。相对于裸的MLC嵌体，降低了A型壳模制器件的声输出；并且此外，相对于以焊脚安装的模制器件，安装在消除了焊接末端的焊脚的焊盘上的模制器件的声输出得以降低。
[0096] 如图6G中以图表所示，可以将典型的0402MLC的dB量级的峰值声压级的声输出与安装在0402安装垫片上的0.1到10μF范围内的电容相比较；包含相同范围值的MLC嵌体的R型壳模制器件被模制在工业标准0805安装垫片上；并且那些R型壳器件安装在消除了焊接末端的焊脚的较小的0603盘上。相对于裸的MLC嵌体，降低了R型壳模制器件的声输出；并且此外，相对于以焊脚安装的模制器件，安装在消除了焊接末端的焊脚的焊盘上的模制器件的声输出得以降低。表1列出了最小化焊接末端的焊脚来降低声输出的工业标准模制器件以及MLC的和非标准连接盘网格阵列(LGA)安装垫片的几何特征的数个实例。
[0097] 表1
[0098]
[0099] 图7A是根据当前图2A到2D设计的现有技术器件的8终端MLCC器件的典型实例。图7B是本发明的主题的另一个示例性实施例的透视图，包括侧面终端技术，用于相对地降低机电噪声。图7C是使用由当前图1描绘的测试装置在诸如由当前图7B描绘的本发明的示例性实施例上执行的测试结果的图表，并且将该测试结果与诸如图7A示出的现有技术实施例的测试结果相比较。该侧面终端的示例性实施例使用降噪功能性和诸如通常由当前图4B呈现的主题，具有相对减少的连接用面积(footprint)。此外，当前图7C的比较性测试结果示出了大约6dB的降低。
[0100] 图8A到8C分别是本发明的主题的另一个示例性实施例的透视图以及元件侧面立视图和板侧面立视图，包括预先安装MLCC转换器技术，用于相对地降低机电噪声。图8D是使用由当前图1描绘的测试装置在诸如由当前图8A到8C描绘的本发明的示例性实施例上执行的测试结果并且将这个测试结果与诸如图2D示出的现有技术MLCC实施例的测试结果相比较的图表。此外，在某些比较数据点中使用0805尺寸器件，而在某些情形下使用(如所示)0603尺寸实施例。使用术语“转换器”是因为其字面意思是将给定型壳尺寸MLCC的安装垫片的位置转换(transpose)至较小型壳尺寸器件的垫片。这导致有效接合区域的减少、安装垫片之间的跨距减小、LGA型焊脚的减少和MLCC器件托脚的增加。
[0101] 例如，图8B从元件侧面例示了通常用于电容器安装垫片30的0603占用面积(footprint)，其与焊接掩膜32一起用于典型的衬底34上的安装。然而，图8C从板(或衬底)的侧面图示了转换器安装垫片36形成0201占用面积(footprint)(大体为点线区域38)。因而，通过这样的实施例来转换电子工业联盟(EIA)的安装尺寸。注意，本文讨论的EIA型壳尺寸代码参考英寸。下面的表2反映了本发明的主题的实施例可获得的有效接合区域中的各种降低。进一步地，图8D以图表呈现了通过本发明的器件实现的相对于现有技术MLCC器件的峰值SPL数据的显著下降(近似12到20dB)。图8D还以图示呈现了灵敏值(FOM)数据的60到90％的降低。
[0102] 表2
[0103] EIA MLC尺寸 转换的安装尺寸1206 0603
0805 0402
0603 0201
0805 0402
0603 0201
[0104] 当前图9是使用由当前图1呈现的测试装置在诸如由当前图8A到8C呈现的本发明的预先安装在衬底上的MLCC器件上执行的比较性声压级测试的图表。如所示，在1到9KHz范围内示出的峰值SPL是大约23.8dB，其远远小于当前图3的图表中示出的49.3dB的峰值SPL。同样地，从结合图3的测试而获得的大约2.0Pa·Hz的数据点向下，灵敏值下降到大约
0.4Pa·Hz的区域。在下面的表3中示出了本发明主题的四个不同示例性实施例相对于图3的比较性测试汇总。
0.4Pa·Hz的区域。在下面的表3中示出了本发明主题的四个不同示例性实施例相对于图3的比较性测试汇总。
[0105] 表3
[0106]
[0107]
[0108] 下表4概述了本发明实施例相对于尺寸调节和成本因素的机电降噪(峰值SPL)的相对功效。这些比较方面可趋向于针对特定应用或者用户需求/标准的设定来指明选择本发明的一个特定实施例而不选另一个。
[0109] 表4
[0110]
[0112] 虽然已经参考其特定实施例详细地描述了本发明的主题，但应意识到，本领域技术人员在理解前文后可容易地对这些实施例进行适应性的替换或添加、变型和/或等效。此外，本发明内容的范围是示例性而非限制性的，并且所公开的主题不排除本领域技术人员容易明了的、对本发明主题的这种修改、变型和/或添加。
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