專利名稱：帶有球形－和－導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的卷繞電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及電容器。更具體地，本發(fā)明涉及具有降低的等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)的電容器。
背景技術(shù)：
在高度競爭的個人計算機(jī)(PC)工業(yè)中，要考慮成本與性能之間的平衡。例如為了以更低的成本為用戶提供更多的性能，就愈發(fā)關(guān)注流線型主板系統(tǒng)和組件。許多主板都使用一個或多個電壓調(diào)節(jié)電路以確保為主板處理器提供適當(dāng)?shù)膮⒖茧妷海⒁汛_定這一電路對處理器的開關(guān)性能有著直接的影響。穩(wěn)壓電路通常具有電壓調(diào)節(jié)模塊和電容器排列(以及其他組件)。電容器排列很關(guān)鍵是因為它提供了電壓調(diào)節(jié)模塊(VRM)和處理器之間的退耦。傳統(tǒng)的電容器排列方法包括使用多個具有極低溫度穩(wěn)定性、寬頻率范圍和長壽命的高性能大型(bulk-type)電容的。較低的ESR降低不期望的寄生阻抗和劣化電容的熱效應(yīng)，而這正是計算工業(yè)急需的。然而具有這些性能的電容器與其他電容器相比成本較高。因此期望在電壓調(diào)節(jié)電路中提供一種傳統(tǒng)性能電容器的替換物。
上述設(shè)計的替換方法可以使用陶瓷和傳統(tǒng)電解電容的結(jié)合，從而能夠大大降低電容器排列成本。然而對降低成本的平衡就降低了傳統(tǒng)方法下的性能。
這樣，傳統(tǒng)的電容器排列就節(jié)省了相當(dāng)?shù)某杀?，但是遺留了某些困難。例如，通常的卷繞鋁電解電容無法達(dá)到現(xiàn)今高速處理器對ESR和ESL的精確要求。圖1-3示出了具有外殼12、放置在外殼12內(nèi)的繞組14以及雙導(dǎo)線結(jié)構(gòu)16的常規(guī)卷繞電容器10。雙導(dǎo)線結(jié)構(gòu)16耦合至繞組14并為連接從外殼12中延伸至外部印刷線路板(PWB，未示出)。可以看見雙導(dǎo)線結(jié)構(gòu)16具有陰極端裝置18和陽極端裝置20。每個端裝置18和20都包括終端22(22a，22b)、導(dǎo)線24(24a，24b)以及將終端22耦合至導(dǎo)線24的焊點26(26a，26b)。
已經(jīng)確定雙導(dǎo)線結(jié)構(gòu)16的設(shè)計在考慮ESR和ESL的情況下非常具有挑戰(zhàn)性。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將導(dǎo)線結(jié)構(gòu)限制在兩個終端裝置會導(dǎo)致此種電容器相對較高的ESR。終端裝置18和20之間的距離對ESR和ESL有顯著影響。
還需要注意，焊點20對回路ESL有貢獻(xiàn)并且相對較長的兩片終端/導(dǎo)線設(shè)計增加回路的ESL和ESR。因此，希望提供能夠降低ESR而不犧牲ESL的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。
還應(yīng)認(rèn)識到傳統(tǒng)電容器10導(dǎo)致的某些制造和安裝困難。例如，導(dǎo)線24處出現(xiàn)的典型焊接連接需要波焊，而這在雙側(cè)軟熔PWB中使用電容器10時被禁止的。此外，傳統(tǒng)的外殼12相對較高，這限制了電容器10用于大量間隙的空間。較高的主體和較長的導(dǎo)線都會導(dǎo)致更高的ESR/ESL。對高度的重新設(shè)計會降低ESR/ESL。


本發(fā)明是以參考附圖的形式闡明的，其中所述附圖包括圖1是為理解本發(fā)明示出的傳統(tǒng)卷繞電容器的透視圖；圖2是傳統(tǒng)箔片卷繞前的第一表面透視圖；圖3是傳統(tǒng)電容器的頂視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括印刷線路板和電容器的電子裝置的透視圖；圖5是圖4所示裝置的側(cè)視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電容器實例的底視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的卷繞前箔片和導(dǎo)線結(jié)構(gòu)實例的透視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一種制造電容器的方法實例的流程圖；以及圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例提供外殼的過程實例的流程圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明原理的電容器以及電容器制造方法具有改善的性能。電容器包括外殼和放置在外殼中的盤繞箔。球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)耦合至箔并從外殼中延伸出。用于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的球形-和-導(dǎo)線技術(shù)可以確實改善ESR、ESL、制造能力和安裝等方面。
在本發(fā)明的另一個方面，電容器的球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)包括具有耦合至箔第一表面的第一末端的陰極端。陽極端具有耦合至箔第二表面的第一末端。球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)還包括使用在球柵陣列技術(shù)中耦合至所述兩個端的第二末端的兩個導(dǎo)電焊球，其中所述焊球能夠?qū)?dǎo)線結(jié)構(gòu)電氣連接至印刷線路板(PWB)。
在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于制造電容器的方法。提供了一種外殼，并將球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)耦合至箔。本方法還可用于將箔放入外殼使得球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)可從外殼中延伸出來。
應(yīng)該理解先前的大致描述和隨后的詳細(xì)描述都僅用于解釋本發(fā)明，并且旨在為本發(fā)明聲明的性能和特征的理解提供概述和框架。包括的附圖提供對本發(fā)明進(jìn)一步的理解，并結(jié)合作為本說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的各種特性和實施例，并連同說明書一起解釋了本發(fā)明的原理和操作。
圖4示出的卷繞電容器30具有顯著改善的ESL以及改良的可制造性和放置靈活性。雖然將主要參考主板電壓調(diào)節(jié)電路描述電容器30，但應(yīng)該認(rèn)識到本發(fā)明不限于此。實際上，可以在關(guān)系到ESR、ESL、可制造性或放置的任何應(yīng)用中因使用電容器30而獲益。但主板電壓調(diào)節(jié)電路具有電容器30唯一適用的若干方面。
通?？梢姡娙萜?0具有外殼32以及放置在外殼32內(nèi)的盤繞的箔34。球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)36耦合至箔34并從外殼32中延伸出。球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)36包括一個細(xì)長的平坦陰極端38，該陰極端具有耦合至箔34第一表面的第一末端。球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)36包括一個細(xì)長的平坦陽極端40，該陽極端具有耦合至箔34第二表面的第一末端。在另一個實施例中，球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)36可以具有總共三、四或五個終端。球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)36可以具有相等數(shù)目的陰極和陽極端，或者其中一種比另一種多一個。
如下將詳述，箔34可以是商業(yè)可提供并廣泛用于本行業(yè)的鋁箔類型。由O′Phelan等人提交的美國專利No.6,110,233描述一種這樣的箔，但是也可使用其他技術(shù)而不背離本發(fā)明的特征和范圍。進(jìn)一步觀察還可發(fā)現(xiàn)，球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)36包括耦合至終端38和40的第二末端的兩個焊球42，其中焊球42最好能夠如圖5所示將導(dǎo)線結(jié)構(gòu)電氣連接至印刷線路板28。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，可見箔34由第一表面33、第二表面(未示出)和“夾在”兩個箔表面的介電層35組成。箔34的表面可以是用沉淀、生長或其他方法附著在介電層35上的導(dǎo)電層。雖然示出的終端38和40是附在相對于介電層34朝外的導(dǎo)電層側(cè)，但是也可以使用朝內(nèi)的側(cè)面。此外，應(yīng)該注意到終端38和40可以耦合至箔34的任一側(cè)，并且可以使用熔接、焊接、壓貼、導(dǎo)電性膠粘劑或其他合適的技術(shù)完成耦合。
繼續(xù)參照圖1至圖7，應(yīng)該認(rèn)識到排除傳統(tǒng)焊接還降低了回路的ESL，并且更短的終端38和40降低了回路的ESL和ESR。
此外，通過使用焊球42能夠降低電容器的物理高度，這就能夠使組件適于高度受限的位置。此外，焊球42使導(dǎo)線結(jié)構(gòu)36表面安裝連接至PWB 28。最好如圖5和圖6所示，外殼32包括從外殼32中伸出的多個定向插腳46(46a-46c)，其中定向插腳46方便了電容器30對PWB 28的裝配。更具體地，定向插腳46防止板裝配期間電阻器30的錯誤定向，并在焊接板的情況下提供改善的穩(wěn)定性。在這點上，已經(jīng)確定能夠反向插入傳統(tǒng)卷繞電容器而引發(fā)嚴(yán)重故障并可要求壓緊特征以防止波焊板時的搖動。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8，應(yīng)該認(rèn)識到本發(fā)明還提供制造電容器的方法50。通常在處理框52處提供外殼并在框54處將球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)耦合至箔。隨后在框56處將(盤繞之后的)箔放置在外殼內(nèi)使得導(dǎo)線結(jié)構(gòu)從外殼中延伸出來。在框60處將陰極端的第一末端耦合至箔的第一表面?？?2提供用于將陽極端的第一末端耦合至箔第二表面。在框63處提供帶有腐蝕表面和氧化層的薄膜以實現(xiàn)恰當(dāng)?shù)慕殡妼?。?yīng)該認(rèn)識到可以通過標(biāo)準(zhǔn)的腐蝕、氧化和對準(zhǔn)工藝來實現(xiàn)所得的箔。還可見在框64處將多個焊球耦合至各終端的第二末端，其中焊球能夠?qū)?dǎo)線結(jié)構(gòu)電氣連接至PWB。
應(yīng)該認(rèn)識到，可以改變處理框的順序而不背離本發(fā)明的特性和范圍。例如，可以在終端耦合至箔之前就耦合焊球和終端。還應(yīng)該認(rèn)識到，焊球能夠?qū)?dǎo)線結(jié)構(gòu)表面安裝連接至PWB。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9，示出了一種提供電容器外殼的方法。更具體地，在步驟66提供一包殼，能夠大幅降低電容器的整體高度。框68提供從外殼中延伸出的多個定向插腳，其中定向插腳便于電容器在PWB上的裝配。定向插腳可以是任何形狀和任何數(shù)目，并可由任何可接受的技術(shù)耦合至包殼。例如在示出的實施例(圖6)中，三個定向插腳46a、46b和46c是矩形并焊接至外殼32的外部表面。圖5示出了PWB 28中提供的相應(yīng)孔徑以方便焊球42與PWB 28上表面上對應(yīng)的焊盤組對其。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員從以上描述中應(yīng)該認(rèn)識到能夠以各種形式實現(xiàn)本發(fā)明的廣泛教示。因此，雖然結(jié)合了特定實例描述本發(fā)明，但是本發(fā)明的真實范圍不限于此，因為其他的修改在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員學(xué)習(xí)了附圖、說明書和所附權(quán)利要求之后將變得顯而易見。
雖然描述并在附圖中示出了某些典型實施例，但應(yīng)該理解這些實施例僅是示意性的并且不限制本發(fā)明，本發(fā)明不限于示出和描述的特定結(jié)構(gòu)和排列，因為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠輕易對其做出修改。
權(quán)利要求
1.一種電容器，包括外殼；放置在所述外殼內(nèi)的盤繞箔；以及耦合至所述箔并從所述外殼中伸出的球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，所述球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)具有總計少于5個的球。
2.如權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于，所述球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)包括單個陰極端，它具有耦合至所述箔第一表面的第一末端；單個陽極端，它具有耦合至所述箔第二表面的第一末端，所述箔具有放置在所述表面之間的介電層；以及分別耦合至所述兩終端第二末端的共計兩個的焊球，所述焊球能夠?qū)⑶蛐?和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)電氣連接至印刷線路板。
3.如權(quán)利要求2所述的電容器，其特征在于，所述焊球能夠?qū)⑺鰧?dǎo)線結(jié)構(gòu)表面安裝連接至PWB。
4.如權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于，還包括從所述外殼中伸出的多個定向插腳，所述定向插腳有助于將電容器裝配至印刷線路板。
5.一種電容器的球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)包括單個陰極端，它具有耦合至所述箔第一表面的第一末端；單個陽極端，它具有耦合至所述箔第二表面的第一末端，所述箔具有放置在所述表面之間的介電層；以及分別耦合至所述兩終端第二末端的共計兩個的焊球，所述焊球能夠?qū)?dǎo)線結(jié)構(gòu)電氣連接至印刷線路板。
6.如權(quán)利要求5所述的球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述焊球能夠?qū)⑺鰧?dǎo)線結(jié)構(gòu)表面安裝連接至印刷線路板。
7.如權(quán)利要求5所述的球形-和-導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括從所述外殼中伸出的多個定向插腳，所述定向插腳有助于將電容器裝配至印刷線路板。
8.一種電子裝置，包括電容器，包括包殼從所述包殼中延伸出的多個定向插腳，所述定向插腳有助于將電容器裝配至印刷線路板；箔，它具有第一表面、第二表面和在兩表面之間放置的介電層，所述箔被盤繞和放置在所述包殼中；單個陰極端，它具有耦合至所述箔的第一表面的第一末端；單個陽極端，它具有耦合至所述箔的第二表面的第一末端；以及分別耦合至所述兩終端第二末端的共計兩個的焊球，所述焊球能夠?qū)⒔K端電氣連接至印刷線路板。
9.如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述終端是細(xì)長和平坦的，并且所述焊球附在所述平坦終端的末端。
10.如權(quán)利要求9所述的電子裝置，其特征在于，還包括PWB，所述焊球位于并附在所述PWB上。
11.一種制造電容器的方法，包括將不超過5個終端附在箔上；為每個終端附上焊球；以及盤繞所述箔。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括把對準(zhǔn)插腳附至外殼；以及將所述箔插入所述外殼。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述終端包括單個陰極端和單個陽極端。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在PWB上安裝所述焊球。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述箔包括兩個導(dǎo)電表面以及在所述導(dǎo)電表面之間的介電層。
全文摘要
一種卷繞電容器具有能夠增強(qiáng)對等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)控制的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。該電容器包括外殼以及放置在所述外殼內(nèi)的盤繞箔。球形－和－導(dǎo)線結(jié)構(gòu)耦合至所述箔并從所述外殼中伸出。
文檔編號H01G9/00GK1890765SQ200480036152
公開日2007年1月3日 申請日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者A·思特斯卡爾, T·劉, S·斯奇維雷, P·儲, M·格林伍德 申請人:英特爾公司