專利名稱：：埋層式電容器的制作方法
背景技術：
：本發明概括地涉及到電容器，并且更具體地涉及到利用埋層的陶恣電容器。以前涉及到的固態電容器包括這些專利，如Tanabe的美國專利4665465及Naito等人的美國專利5107394。這些電容器的結構包括復合電極層，電極層通過焊接工藝被夾緊在一個機械端蓋帽中。由于加工過程中在電容器中形成殘余應力，焊接工藝造成電容器一定程度的不可靠性。另外的不可靠性是當電容器在使用過程中受到溫度變化及過高過低的影響時，由于電容器的各組元的熱膨脹和熱收縮率不同，由施加于焊縫上的應力所造成的，這些組元包括電極，絕緣材料，焊接材料和端蓋帽。本發明的目的和概述本發明的一個目的是提供一種在很高的頻率下非常有效的埋層式電容器。本發明的另一個目的是提供一種非常可靠的埋層式電容器。本發明的另一個目的是提供一種在操作溫度范圍很寬的情況下能夠非常可靠地操作的埋層式電容器。此外，本發明的另一個目的是提供一種能夠大批量加工、單位成本低并且保持高質量的埋層式電容器。本發明的上述目的和優點以及其它目的和優點將在下文更清楚地顯示出來。根據本發明，提供一種埋層式電容器，其包括一個設置在一對介質層之間的平面電極層。介質層的長度尺寸和寬度尺寸比電極層的長度和寬度尺寸稍大一點，并且電極層通常相對于介質層對準中心。該對介質層的一層上有一對彼此隔開的導電板。被連接到導電板上的介質層有一個選擇好的厚度，它能使介質層與電極層結合在一起，在兩個導電板之間產生所需的電容量值。在本發明的替換實施例中，一對彼此分隔開的導電板被一對金屬化區域取代，并且介質層與電極層結合在一起，在兩個金屬化區域之間產生所需的電容量值。金屬化區域使得埋層式電容器只使用電路板上最小表面面積就可容易地安裝在電路板上。在本發明的另一實施例中，金屬化區域延伸到介質層的端部，以便簡化電容的測試。附圖描述本發明其它重要的目的和優點在下面與附圖有關的詳細描述中將很明顯，在附圖中圖1為根據本發明的埋層式電容器向下看的總體立體圖，并且所示的電容器有一部分被切開示出，暴露出內部詳細結構；圖2為圖1中沿線2-2的垂直剖面圖；圖3為圖2中沿線3-3的水平剖面圖；圖4為圖1中沿線4-4的垂直剖面圖；圖5為圖1中沿線5-5的側面正視圖；圖6為圖1中埋層式電容器的另一實施例的向下看的總體立體圖；圖7為圖6中的電容器沿圖6中的線7-7的仰視平面圖；圖8為圖6中的電容器的側面正視圖；圖9為圖6中的電容器的端面正視圖；圖10為圖1中的埋層式電容器的另一實施例的側面正視圖，該電容器安裝有一對軸向導電板；圖11為圖10的電容器沿圖10中線11-11的仰視平面圖；圖12為圖1的埋層式電容器的另一在介質層的端面安裝有金屬化部分的實施例的側面正視圖，圖13為圖12的電容器的端面正視圖；圖14為圖12的電容器的立體圖；圖15為圖1的埋層式電容器的另一實施例的底部平面圖，與圖7類似，并且體現為正方形外形；圖16為圖15的電容器的端部正視圖。本發明的詳細說明參見附圖，其中相同的參考號碼自始至終表示相同或相應的部分，圖1中所示為根據本發明制備的埋層式電容器10，其包括電極層12，第一介質層14，第二介質層16和到地導電板18，20。介質層14，16通常為矩形并且如圖1和圖3所示，電極層12通常也為矩形，其長度尺寸和寬度尺寸比介質層14，16的相對應的長度和寬度尺寸稍小一點。電極層12為平面形狀，并且通常位于介質層14，16的中心，結果在圍繞電極層12的四周產生一邊界，通常以參考標號22表示。因此電極層12被完全包含在或埋在介質層14，16中。電極層可以為銀，金，鎳，銅或鈀或其它高導電性金屬。導電板18，20被連接到介質層14的底部表面24上。導電板18，20每一個都是平面形，并且都是用一些金屬中任何一種具有合乎要求的韌性和傳導性組合的金屬制成。導電板的合適材料為銅和銀。介質層14，16是用一些絕緣材料例如鈦酸鎂，鈦酸鍶或鈦酸鋇中任何一種制成的。這就象圖1中清楚地看到的，第一介質層14被設置在電極層12和導電板18，20之間。導電板18，20具有一個優選厚度，其約為0.01英寸。介質層14與電極層12和導電板18，20結合，使得在導電板18，20之間產生電容。圖1-5中的埋層式電容器一般具有以下的尺寸，該尺寸只能認為是作為示例給出的，而不能認為是限制性的。電容器10的總體長度大約為0.05英寸數量級，它的寬度為0.05英寸數量級，高度約為0.02英寸數量級。介質層14的厚度約為0.03英寸數量級，介質層16的厚度約為0.017英寸數量級。介質層14的厚度一般可在0.0005英寸到0.01英寸之間變化，以便改變裝置10的電容量和額定電壓。電極層12的尺寸一般如下長度0.045英寸，寬度0.045英寸，0.0001英寸。本發明的另一個實施例100如圖6和圖7所示。在本實施例100中，導電板18，20被底部表面106上的一對金屬化區域102，104取代。金屬化區域102，104起一個終端的作用，并使電容器100容易直接安裝在印刷電路板上。去除導電板18，20，使得在電路板上電容器100所使用的面積最小。電容器100包括第一介質層14和第二介質層16以及電極層12，它們中每一個都與已描述過的圖1-5中所描繪的實施例中所對應的部分相似。電容器100一般包括一個用鈀制成的電極層12和用銀制成的金屬化區域102，104或端子。下面的埋層式電容器100的實際尺寸和電容量應當認為是作為例子中給出的而不能認為是限制性的。長度尺寸(沿邊106測量)可在0.040英寸到0.50英寸之間變化；寬度(沿邊108測量)可在0.020英寸到0.50英寸之間變化；厚度(沿邊110測量)可在0.010到0.10英寸之間變化。電容器100被加工成下面最典型的尺寸表1、電容器的典型尺寸</tables>圖7中由參考標號112表示的在電極層12的側面和端面的邊界或界線可在0.005英寸到0.010英寸之間變化。圖6，7和8中由參考標號114表示的端子102，104之間的距離可在0.005英寸到0.020英寸之間變化。在電極層12和端子102，104之間的介質層14的厚度可在小于0.001英寸到0.010英寸之間變化。圖15中所示的另一種結構200的長度和寬度尺寸可做成相等，因此導致埋層式電容器200的正方形結構。具有表1中尺寸A的埋層式電容器100的典型的電容量值隨不同的介質層厚度，邊界大小，間隙距離和介電常數(K)的數值變化情況如表2所示。所示電容值由端子102，104之間測得，以微微法拉(pF)為單位。表2、埋層式電容器的電容量值</tables>埋層式電容器100的一個重要特征是能夠以有效地調解或微調電容量值。埋層式電容器100的電容量值可通過調解端子102，104之間的距離114來調解。這種調解可作為最后一步加工工序的一部分來進行，并且不必要接觸和微調電極層12。這種調解可由微調或用傳統的激光磨削切削設備沿邊116，118切掉端子的一小部分來完成。圖10和11所示為安裝了軸向導電板302，304的埋層式電容器的替換實施例300。軸向導電板302、304提供了可供選擇的安裝形式。圖12-14所示為埋層式電容器的另外的替換實施例400，其中圖6所示的金屬化區域102，104或端子已被改進成直接延伸到介質層14，16的端面402，404上。埋層式電容器400上的端子406、408便于測試儀器使用，其中探測器安裝在表面410，412上，以便測量電容器400的工作性能。介質層16的相對厚度對埋層式電容器10，100，200，300，400的總體強度有貢獻。即使介質層14厚度在0.01英寸到0.10英寸之間，這種非常好的結構使得使用常規生產型自動操作備來操作這些電容器成為可能。埋層式電容器10，100，200，300，400的另一個主要特征是其工作頻率極高。根據以前的工藝制造的典型的電容器有效范圍大約到11千兆赫(11GHZ)。而根據本發明制造的電容器進行實驗表明其工作有效范圍可達大約20GHZ。上述詳細說明中所描述的本發明的所述具體實施例只是為了說明。各種修正和改進都可以在本發明的精神和范圍之內進行，而不偏離其主題。根據條約19(1)條修改時的聲明在PCT申請中，權利要求的現在的狀況，在下面簡要說明。已經經過重寫，修正以及附加的新提交的權利要求，都與修改后的美國繼續申請相一致。PCT權利要求1和6是重寫的；權利要求2-5和7-16包括很小的修改；權利要求8沒有變動，權利要求17-20為新提交的。象原始提交的PCT申請一樣，權利要求1從第11頁開始，并且權利要求延續到第16頁。權利要求書1、一種埋層式電容器，包括第一介質層，所述第一介質層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并且所述第一介質層具有第一表面和第二表面；電極層，所述電極層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，所述電極層的所述長度和寬度尺寸分別比所述第一介質層的所述長度和寬度尺寸小，并且所述電極層安裝在所述第一介質層的所述第一表面上，并被隔開成不與任何電導體接觸；第二介質層，所述第二介質層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并且所述第二介質層的所述長度和寬度尺寸分別與所述第一介質層的所述長度和寬度尺寸在空間上共同擴張；兩個彼此隔開的接觸構件，所述接觸構件與所述第一介質層的所述第二表面相接觸，一個所述接觸構件與另一個所述接觸構件設置成不同的極性。2、根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述電極層呈矩形。3、根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述第一和所述第二介質層各自呈矩形。4、根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述接觸構件各自包括一平面矩形構件。5、根據權利要求1的埋層式電容器，其中每個所述接觸構件伸出到所述第一介質層的所述寬度尺寸以外。6、一種制造電容器的方法，其包含的步驟為設置一個薄的第一介質層，其具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并具有第一表面和第二表面；設置一個電極層，其長度尺寸和寬度尺寸分別比所述第一介質層的尺寸小，將電極層安裝在第一介質層的第一表面的中心，隔開所述電極層使其不與任何電導體接觸；為了堅固，在電極層上與第一介質層相對設置第二介質層，第二介質層的長度和寬度尺寸與所述第一介質層的長度和寬度尺寸在空間上共同擴張，以致所述介質層結合在一起，在電極層的外部形成一邊界；設置兩個彼此隔開的電接觸構件與第一介質層的第二表面接觸，一個所述接觸構件與另一個所述接觸構件設置成不同的極性。7、根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述一對導電區域各自呈矩形。8、根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述導電區域各自包括一金屬化區域。9、根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述電極層呈矩形。10、根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述第一和第二介質層各自呈矩形。11、根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述電極層呈正方形。12、根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述第一和所述第二介質層各自呈正方形。13、根據權利要求1的埋層式電容器，其中每個所述接觸構件伸出到述第一介質層的所述長度尺寸下以外。14、根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述電極層呈正方形。15、根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述第一和所述第二介質層各自呈正方形。16、根據權利要求16的埋層式電容器，其中所述第一介質層還包括一對端部，所述第二介質層還包括一對端部；并且其中所述每個導電區域各自延伸到所述第一和所述第二介質層的一個端部上。17、一種制備電容器的方法，其包括的步驟為設置一個薄的第一介質層，其具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并具有第一表面和第二表面；設置一個電極層，其長度尺寸和寬度尺寸分別比所述第一介質層的尺寸小，將電極層安裝在第一介質層的頂表面上，隔開電極層使其不與任何電導體接觸；為了堅固，在電極層上與第一介質導層相對裝配一第二介質層，第二介質層的長度和寬度尺寸分別與所述第一介質層的在空間上共同擴張，以致所述介質層結合在一起，在電極層的外部形成一邊界；設置兩個彼此隔開的電接觸構件，與第一介質層的第二表面接觸，一個所述接觸構件與另一個所述接觸構件設置成不同的極性。18、一種制備電容器的方法，其包含的步驟為設置一個薄的第一介質層，其具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并具有第一表面和第二表面；設置一個電極層，其長度尺寸和寬度尺寸分別比所述第一介質層的尺寸小，將電極層安裝在第一介質層的頂表面上，隔開電極層使其不與任何電導體接觸；為了堅固，在電極層上與第一介質層相對裝配一第二介質層，第二介質層的長度和寬度尺寸分別與所述第一介質層的在空間上共同擴張，以致所述介質層結合在一起在電極層的外部形成一邊界；在第一介質層的第二表面上設置兩個微調過的彼此隔開的電接觸構件，一個所述接觸構件與另一個所述接觸構件設置成不同的極性，以便給電容器提供預定的操作特性。19、一種制備一種電容器的方法，其包含的步驟為設置一個薄的第一介質層，其具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并具有第一表面和第二表面；設置一個電極層，其長度尺寸和寬度尺寸分別比所述第一介質層的尺寸小，將電極層安裝在第一介質層的頂表面上，隔開電極層使其不與任何電導體接觸；為了堅固，在電極層上與第一介質層相對裝配一第二介質層，第二介質層的長度和寬度尺寸分別比所述第一介質層的在空間上共同擴張，以致所述介質層結合在一起，在電極層的外部形成一邊界；在第一介質層的第二表面上設置兩個彼此隔開的電接觸構件，一個所述構件與另一個所述接觸構件被設置成不同極性，接觸構件的大小是設置好的并且彼此隔開，以便能為電容器提供預定好的操作特性。20、一種供基層的埋層電極，該基層具有兩個彼此隔開的接觸構件，一個所述接觸構件都設置成與另一個不同的極性，所述埋層電極與接觸構件協作用作埋層式電容器，埋層電極包括第一介質層，所述第一介質層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并且所述第一介質層具有第一表面和第二表面；電極層，所述電極層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，所述電極層的所述長度和寬度尺寸分別與所述第一介質層的所述長度和寬度尺寸小，所述電極層安裝在所述第一介質層的所述第表面上，并隔開成不與任何電導體接觸；第二介質層，所述第二介質層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，所述第二介質層的所述長度和寬度尺寸與所述第一介質層的所述長度和寬度尺寸在空間上共同擴張；所述第一介質層的所述第二表面與基層接合，并且電極層橫跨在接觸構件上以便形成埋層式電容器。權利要求1.一種埋層式電容器，包括第一介質層，所述第一介質層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并且所述第一介質層具有一個頂表面和一個底表面，電極層，所述電極層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并且所述電極層的所述長度和寬度尺寸比所述第一介質層的所述長度和寬度尺寸稍小，并且所述電極層安裝在所述第一介質層的所述頂表面上，第二介質層，所述第二介質層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并且所述第二介質層的所述長度和寬度尺寸基本上與所述第一介質層的所述長度和寬度尺寸相同，一對彼此分開的導電板構件，所述導電板構件安裝在所述第一介質層的所述底表面上。2.根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述電極層基本上呈矩形。3.根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述第一和第二介質層各自基本上呈矩形。4.根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述導電板各自包括一平面矩形構件。5.根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述每個導電板伸出到所述第一介質層的所述寬度尺寸以外。6.一種埋層式電容器，包括第一介質層，所述第一介質層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并且所述第一介質層具有一個頂表面和一底表面，電極層，所述電極層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并且所述電極層的所述長度和寬度尺寸比所述第一介質層的所述長度和寬度尺寸稍小，并且所述電極層安裝在所述第一介質層的所述頂表面上，第二介質層，所述第二介質層具有一長度尺寸和一寬度尺寸，并且所述第二介質層的所述長度尺寸和寬度尺寸基本上與所述第一介質層的所述長度和寬度尺寸相同，一對分隔開的導電區域在所述第一介質層的所述底表面上形成。7.根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述一對導電區域各自基本上呈矩形。8.根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述一對導電區域各自包括一金屬化區域。9.根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述電極層基本上呈矩形。10.根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述第一和第二介質層基本上各自呈矩形。11.根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述電極層基本上呈正方形。12.根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述第一和所述第二介質層基本上各自呈正方形。13.根據權利要求1的埋層式電容器，其中所述每個導電板伸出到所述第一介質層的所述長度尺寸以外。14.根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述電極層基本上呈正方形。15.根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述第一和第二介質層基本上各自呈正方形。16.根據權利要求6的埋層式電容器，其中所述第一介質層還包括一對端部，并且所述第二介質層還包括一對端部；并且其中所述導電區域各自延伸到所述第一和所述第二介質層的一個端部上。全文摘要一種電容器(10),包括一個安裝在一對介質層(14,16)之間的平面電極層(12)。電極層(12)通常相對于介質層(14,16)對中,并且介質層之一有一對彼此分隔開的導電板(18,20)。電極層(12)埋置于安裝了導電板的介質層(14,16)之中,并且導電板(18,20)使在導電板(18,20)之間能產生選擇好的電容值。文檔編號H01G4/06GK1179230SQ96192789公開日1998年4月15日申請日期1996年3月22日優先權日1995年4月3日發明者理查德·蒙索爾諾申請人:美國技術陶瓷公司