專利名稱：帶有球形－和－導線結構的卷繞電容器的制作方法
技術領域：
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：
在高度競爭的個人計算機(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?shù)膮⒖茧妷?，并已確定這一電路對處理器的開關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，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。
上述設計的替換方法可以使用陶瓷和傳統(tǒng)電解電容的結合，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?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以及雙導線結構16的常規(guī)卷繞電容器10。雙導線結構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)。可以看見雙導線結構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)、導線24(24a，24b)以及將終端22耦合至導線24的焊點26(26a，26b)。
已經(jīng)確定雙導線結構16的設計在考慮ESR和ESL的情況下非常具有挑戰(zhàn)性。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將導線結構限制在兩個終端裝置會導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有貢獻并且相對較長的兩片終端/導線設計增加回路的ESL和ESR。因此，希望提供能夠降低ESR而不犧牲ESL的導線結構。
還應認識到傳統(tǒng)電容器10導致的某些制造和安裝困難。例如，導線24處出現(xiàn)的典型焊接連接需要波焊，而這在雙側軟熔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線都會導致更高的ESR/ESL。對高度的重新設計會降低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線結構實例的透視圖；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-導線結構耦合至箔并從外殼中延伸出。用于導線結構的球形-和-導線技術可以確實改善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-導線結構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-導線結構還包括使用在球柵陣列技術中耦合至所述兩個端的第二末端的兩個導電焊球，其中所述焊球能夠將導線結構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-導線結構耦合至箔。本方法還可用于將箔放入外殼使得球形-和-導線結構可從外殼中延伸出來。
應該理解先前的大致描述和隨后的詳細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)明進一步的理解，并結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，但應該認識到本發(fā)明不限于此。實際上，可以在關系到ESR、ESL、可制造性或放置的任何應用中因使用電容器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?，電容器30具有外殼32以及放置在外殼32內(nèi)的盤繞的箔34。球形-和-導線結構36耦合至箔34并從外殼32中延伸出。球形-和-導線結構36包括一個細長的平坦陰極端38，該陰極端具有耦合至箔34第一表面的第一末端。球形-和-導線結構36包括一個細長的平坦陽極端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-導線結構36可以具有總共三、四或五個終端。球形-和-導線結構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而不背離本發(fā)明的特征和范圍。進一步觀察還可發(fā)現(xiàn)，球形-和-導線結構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所示將導線結構電氣連接至印刷線路板28。
現(xiàn)在轉到圖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朝外的導電層側，但是也可以使用朝內(nèi)的側面。此外，應該注意到終端38和40可以耦合至箔34的任一側，并且可以使用熔接、焊接、壓貼、導電性膠粘劑或其他合適的技術完成耦合。
繼續(xù)參照圖1至圖7，應該認識到排除傳統(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使導線結構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)在轉到圖8，應該認識到本發(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-導線結構耦合至箔。隨后在框56處將(盤繞之后的)箔放置在外殼內(nèi)使得導線結構從外殼中延伸出來。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?shù)慕殡妼?。應該認識到可以通過標準的腐蝕、氧化和對準工藝來實現(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，其中焊球能夠將導線結構電氣連接至PWB。
應該認識到，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。還應該認識到，焊球能夠將導線結構表面安裝連接至PWB。
現(xiàn)在轉到圖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?？?8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中提供的相應孔徑以方便焊球42與PWB 28上表面上對應的焊盤組對其。
本領域普通技術人員從以上描述中應該認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域普通技術人員學習了附圖、說明書和所附權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構和排列，因為本領域普通技術人員能夠輕易對其做出修改。
權利要求
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-導線結構，所述球形-和-導線結構具有總計少于5個的球。
2.如權利要求1所述的電容器，其特征在于，所述球形-和-導線結構包括單個陰極端，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，所述焊球能夠將球形-和-導線結構電氣連接至印刷線路板。
3.如權利要求2所述的電容器，其特征在于，所述焊球能夠將所述導線結構表面安裝連接至PWB。
4.如權利要求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-導線結構，所述導線結構包括單個陰極端，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，所述焊球能夠將導線結構電氣連接至印刷線路板。
6.如權利要求5所述的球形-和-導線結構，其特征在于，所述焊球能夠將所述導線結構表面安裝連接至印刷線路板。
7.如權利要求5所述的球形-和-導線結構，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，所述焊球能夠將終端電氣連接至印刷線路板。
9.如權利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述終端是細長和平坦的，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.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括把對準插腳附至外殼；以及將所述箔插入所述外殼。
13.如權利要求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.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述箔包括兩個導電表面以及在所述導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對等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)控制的導線結構。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－導線結構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