TWI314745B - Method and apparatus of non-symmetrical electrode of build-in capacitor - Google Patents

Description

1314745 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 聂人明係^印刷電路板之製程中利用内藏尺寸相異的金屬片相互 CT之電合’使減少因製雜合對位的誤差，可以提昇電容性基 板雜訊抑制能力，與誤差最小的電容值。 【先前技術】 一見代頻冋速的精费電子系統產品例中元件的精確度要求越來越 冋’各種主動與被動TL件為了能提高精密度，各家廠商皆在製程上處 理都=望提高元件雜準度。其巾板巾猶雜訊或穩壓所需 的電容頻率越來越高’且體積越來越小，這賴飾言是—嚴格 戰。 習用技術中’電容元件主要技術有兩種，第一種為使用離散式 (d1Screte M_ent)電容器’例如_表面崎技術伽⑽此耐 Technology, SMT)之電容器’·第二種為新近發展的電容性基板，來作 電容功能。各有其優缺點；離散式電容器主要存在以下三項缺點，⑴ 工作頻圍不夠寬，⑵交触抗不夠低，⑶不驗祕基板整合 (System in Package)等的問題。而目前電容性基板元件的缺點主要有 下列三點：⑴貫穿孔電氣寄生效應太大(Via 職咖）， (2^電。谷性基板僅有二輯構電氣設計且面積太大，⑶電容介電材料 電氣損耗大，但此内藏式元件的電路板可減少被動元件之使用數量， 以減低成本’產品體積得以縮小、減少焊點，增加整個產品的可靠度， 更提高被動元件的電氣特性。 習用之印刷電路板通常肋同介電魏的平面狀基韻如玻璃纖 維布(FR4)基細·組成’其缺點為在練時抑制辦磁綠差被動元 件整合度較低。有進一步改良者例如第一圖所示之美國專利：usp 5,079,069，使用於印刷電路板之電容基板製造方法（Capacit〇r Laminate for Use in Capacitive Printed Circuit Boards and Method of Manufacture)，其中電路板10上設置有複數個電子元件12，並且 1314745 1G的兩面皆可設置如積體電路⑽、電晶體等主動元件或電 ίί元件，—般都為電源（师er)、接地或許 夕導體所組成的-或複數板，各樣元件間會相互連接、連接電源 或接地。 而其中藉以代替習用電容元件之内藏電容性基板敘述如下：現今的 P刷電路紅域脫離僅貞責訊賴翻魏，秘許多的被 ΪΓΐί至主就件内藏於其中，而此方法所製作的電路板之斷面圖 明乡看第一圖，其中表面元件2Μ系設置於電路板10之表面，縱向有 電源引線34與接關線36分別·導通孔來連翻藏電容26之第一 極板28與第二極板30 ’使之成為電容的電源與接地兩極（如圖示相接 的黑點），即電路板10中内礙有内藏電容26，係由分別為電源盥接地 端之第-極板28與第二極板3G植—定雜，錢財㈣3⑼合 一(coupled)而成。另有一訊號引線38貫穿電路板1〇，可作為各電子 元件之連線’或是訊號傳遞。 —第三圖所示衫層喊電容之斷面示賴，對應第二_示之内藏 電容26，本習職術實施例分別有上下兩個耦合内藏電容3133，並 提供兩倍的電容量。 ’ 習用技術之内藏式電容魏與其優點為：⑴抑制高頻雜訊之干 擾；（2)可以降低印刷電路板接線所需要的接線層數目；（幻提高電子 系統整合密度與縮小面積。習用技術在⑽中加人不同介電材質的平 面狀f板’以求增加電路板間電容性的電氣特性來抑制雜訊等，而獲 得部1良。但是，用高介電係數的基板形成喊式電容主要的目的 之-就是希望縮小電容面積，可是面積—小，因為印刷電路板製程精 度不夠，所以造成的誤差相對變的更大，若精密度不高，易產生製程 壓合對位的誤差，也就是喊電容巾，上下兩基板在製程上會有位置 的差異’無法提供如離散式電容器的高精密度電容。 如第四A圖内藏電容上視示意圖，其中有電容之兩平行基板（28，， 30 )，如第二圖所示之第一極板28與第二極板3〇 ,在製程時因精密度 分所;==二 平移的問題’故實際的電容僅只有斜紋部 預期的電容值有差距，第四B圖為側面圖，亦表達 -和板（28 , 30’）會因製程不精密的問題而有—位移。 並/=^=術之缺失，本發明利用極板中内藏式電容的設計， 並猎尺寸純的極板，尺寸較大的 雜訊抑概力與料。 顿錢^谷性基板 【發明内容】 的誤差，更創造出高精密度的電容性 丨藉一印刷電路板中非對稱電極之 提高電容值在製作上的精密度，該内藏電容包:值; 該第-極板她於—輯之第 帛極板，與 極缺尺寸«，極缺寸鼓者之邊緣涵蓋= 緣，猎-或碰個引接點連接第 ^者之邊 ‘件界接；及牧’、弟—極板’使内職電容與表 «之尺柏m σ ' 以—極板之尺寸與該第- 面元件界接；及兩極板間的介電質。 :實施方式】 印刷笔路板（pCB) #過濾雜 且體積越來越小，則需要 黏^的詩頻率越來越高， 題，本發明更藉採用内藏式相里^ 容性基板來解決問 應，也就是於_電路板之喊稱設計來減少不對位的效 包容對位誤差，取代姆* %☆’彻面料對稱的金屬片以 精準度。 仙叙小電_主要結構結構的f容，提昇電容 1314745 第二；isl ^9^五八圖本發明内藏電容之非對稱電極實施例側視圖，其中 係涵蓋j的面極板51之尺寸相異’並且大者之面積（與其邊緣） 並與第-極板ΪΛ與吝其邊緣）’此例第二極板52稱大於第一極板51， 53於有限面㈣=纟耗合的等效電容’並可藉高介電係數的介電質 電容ci夕ί，^得到較高的電容值，除了中心的主要麵合的第一等效 會有不等料1上下極板料會完美地平行又轉鱗地對位，故亦 i效電容C3 的邊緣轉合，如圖示中的第二等效電容C2與第三 於的;在上下不同尺寸之極板組成—電容11，第二極板 相同面積（即第:極板51 ’因對位不準偏移下兩極板還是麵合 雖然邊緣㈣ ㈥1之面積）’可關定住主要決定的電容值， 和理棟值有二谷C2與第三等效電容C3 ’都會有所影響，不會 本；仍萨將二電f值’但是不是主要決定整體電容值的決定項， 、積a t 加大的方式’岐住主要決錢體電容的麵 。面積(C1),達到預期所需的電容值。 極板本發明實_之上視示意圖，可清楚得知有效電容之 極板面積為第一極板51之面積。 圖所數!電容基板側視示意圖，其中藉由複數個第五A 二二n圣板與第—極板組合成—複數層之電容裝置，其不同面 •容二板3 Γ:’62’63,64,65’66)組成的印刷電路板中之複數個 不同的極板互相穿插設置，且大的極板必須 小的極板’使達到翻的電容值 ⑽，602,603,604’605)來提昇此電容值。彳扳門更了填以^貝 泰容之:並=限於上述之長方形’更可為第七A圖所示之内藏 = 角形極板71，72，其中第二三角形極板72 要大於且涵盍整㈣—三角形極板7卜又如苐七β圖第专 :戶可為圓形極板(第一圓形極板73，第二圓形極板w: 本叙明之極板實施例並不限於此述之外型。 當依序加大其中較大的極板尺寸，雖然另一個極板面積不變，可是 1314745 效電容C3)备升弟五A圖所示之第二等效電容C2與第三等 大較大極板的尺磁#_示之觀實驗結果可發現，加 之内藏電容確f有斷上升，即酬本翻辅稱電極 知，電容值隨容值:由圖中所示之虛線前數據得 後，則電容值為大於虛線所示之大小之 步驟本=====一電容製程 實施例僅對-個内藏^ 對％电極之内臧電容之製程結構，本 上，唯此明，簡科錢料等製程 i=.r穩壓所需的電容頻率：高= 下步 了冓’並於其::：=二：::電: 賊式電容之第-極板謝，並侧成需要的尺寸。東曰成為内 叫★圖所示為在第—極板⑽1上壓合適當介電材料的介電層 二’以此介電層93當作内藏電容之介電質，並在此=== ’並侧出所需的形狀與面積，成㈣電 與第^板舰在為解決傳統此第一極板901 q〇1 切上a以成决差，所以本發明係將第一極板 細機，蝴綱—_G1做成比第 — 輔此第二極板 锺屮tin為在介電層93中彻雷射鑽孔等盲（埋）孔的方式 鑽出所品要的-或複數個孔洞（via) 95，並將此孔洞接觸第一極板 1314745 請外界顧’此為内藏電容與傳觀間㈣接m 的金屬導體於此孔洞可使表面元件斑 ]Π妾點，再猎錢上 稱電極之内藏電容的製作。亦 ^ ρ元成本發明非對 極之内藏電容電路板。 a⑬处步驟製作複數個非對稱電 而第九D圖則為更進—步之 第二極板902上層再加入另—介‘料在g^况下會於*電層93與 ^電路與元件，並安_f =2==7 ;以形成 中鑛上金屬導體以連接埋藏之電容第 :弟一—孔洞95, 卯”中鍍上金屬導體以連接第 二1，以第二孔洞 中的金屬導體形成的導線，使第=fqni精—或设數個孔洞貯，95，， ^ ^ 9〇2 至第九D圖）製作複數個非對稱電極之^電容電=驟（第九A圖 之數個(多層)非對稱電極 需求也娜條财G _，_路設計的 括有第-卿，，'介電二^ 提高的=^/;置鄕娜她嫩值，與 :::原有的印刷電路板製朗時提高_密度，及 二===::=口：及具產*上， 敬請詳查《準本料利，《保件，歧練出申請， 專利林發明讀佳可行實施例，_騎·本發明之 化，均同理包含於本發日狀範_， 内謂权“結構變 1314745 【圖式簡單說明】 一、 圖不說明. 第一圖係為習用技術之印刷電路板示意圖； 第二圖係為習用技術之印刷電路板斷面示意圖； 第三圖係為習用技術之多層内藏電容斷面示意圖； 第四A圖係為習用技術之内藏電容上視示意圖； 第四B圖係為習用技術之内藏電容側視示意圖； 第五A圖係為本發明之内藏電容側視示意圖； 第五B圖係為本發明之内藏電容上視示意圖； 第六圖係為本發明複數層電容基板側面示意圖； 第七A圖係為本發明非對稱電極之内藏電容第一實施例示意 圖， 第七B圖係為本發明非對稱電極之内藏電容第二實施例示意 圖； 第八圖係為本發明極板大小與等效電容值之關係圖； 第九A圖至第九D圖係為本發明實施例之雙埠非對稱電極之 内藏電容製程步驟； 第十圖係為本發明複數個（多層）非對稱電極之内藏電容結構 示意圖。 二、 主要部份之代表符號： 10電路板 12電子元件 26,31,33内藏電容 2 0表面元件 1314745 28, 28’第一極板 30, 30’第二極板 32介電質 34電源引線 36接地引線 38訊號引線 51第一極板 52第二極板 53介電質 C1第一等效電容 C2第二等效電容 C3第三等效電容 61, 62, 63, 64, 65, 66 極板 601，602, 603, 604, 605 介電 71第一三角形極板 72第二三角形極板 7 3第一圓形極板 74第二圓形極板 91基板 93,93’介電層 95, 95’，95” 孔洞 9 7外部層 901，901’第一極板 902,902’第二極板 903外部元件

Claims (1)

1314745 拾、申請專利範圍： 1. 一種非對稱電極之内藏電容裝置，藉一印刷電路板中非對稱 電極之内藏電容減少製程中電極間壓合對位的誤差，以增加 電容值與提高電容值在製作上的精密度，該非對稱電極之内 藏電容包括有： 一第一極板； 一第二極板，與該第一極板相距於一距離，且該第二極板 之尺寸與該第一極板之尺寸相異，極板尺寸較大者之邊 緣涵蓋極板尺寸較小者之邊緣，以形成該非對稱電極之 内藏電容； 一或複數個引接點，該第一極板藉該所連接之引接點界接 表面元件，該第二極板藉該所連接的引接點界接表面元 件，以使該内藏電容與表面元件界接；及 一介電質，係設置於該第一極板與該第二極板之間。 2. 如申請專利範圍第1項所述之非對稱電極之内藏電容裝 置，其中藉結合複數個該第一極板與複數個該第二極板互相 穿插設置組合成一複數層非對稱電極之内藏電容。 3. —種非對稱電極之内藏電容裝置，藉一印刷電路板中複數個 非對稱電極之内藏電容以增加電容值與提高電容值在製作 上的精密度，該非對稱電極之内藏電容包括有： 複數個極板，該相鄰之複數個極板之尺寸相異，相互穿插 設置，並相距於一距離，且極板尺寸較大者邊緣涵蓋極 板尺寸較小者之邊緣，以形成該非對稱電極之内藏電 容；及 複數個引接點，該複數個極板分別藉所連接的引接點界接 14 1314745 表面元件，以使該内藏電容與表面元件界接；及 複數個介電質，係設置於該複數個極板間。 一種非對稱電極之内藏電容製程，包括有： 於一基板上沉積—金屬導電層； 蝕刻該金屬導電層成一第一極板； 壓合一介電層於該基板與該金屬導電層上； ==另一金屬導電層成〜板，並使該第二極板 二 極板相異’其中極板尺寸較大者邊緣涵蓋極板 尺寸車父小者之邊緣，以形成該非對稱電極之内藏電容·及 5 士於介電層上鑽出-或複數個孔洞，並與該第—極板接觸。 。申明專利範圍第4項所述之非對稱電極之内藏電容製 私，其中可藉鑛膜方式稱成該金屬導電層。 6. 範圍第4項所述之非對軸之内藏電容製 者。極板與該第二極板尺寸大者邊緣涵蓋尺寸小 .如申凊專利範圍第4項所述之非對越 程，^m , 状非對稱電極之喊電容製 具中该基板為一絕緣層。 S.如申凊專利範圍第4項所述之 程，1中节筮^ f稱电極之内藏電容製 ).如申料刹m 複數個孔洞與表面元件界接。 容。 複上述步驟製作複數個非對稱電極之内藏電 稱電極之 =::::::藏電容製程’其中-_對 於 基板上沉積一金屬導電層； 15 1314745 蝕刻該金屬導電層成一第一極板； 壓合一介電層於該基板與該金屬導電層上； 沉積並钱刻另—金屬導電層成一第二極板，並使今第二極 ==一極板相異，其中極板尺寸較大者邊緣涵 =烟、者之邊緣，成該物對稱電極之 加入一外部層，該外部層係為介質材料； 於該第一極板上鑽出一或複數個孔洞；及 於該第二極板上鑽出一或複數個孔洞。 u.如申請專利範圍第10項所述之非對稱電極之内藏 其中可藉鍍膜方式稱成該金屬導電層。 12'rrrm圍第1G項所述之非對稱電極之内藏電容製 者之邊2第一極板與該第二極板尺寸大者邊緣涵蓋尺寸小 13.=申請專利範圍第10項所述之非對稱電極之内藏電容製 程’其中該基板為一絕緣層。 申請專利範圍第1〇項所述之非對稱電極之内藏電容製 程，其中表面元件係設置於該外部層上。 15=申請專利範圍第1Q項所述之非對稱電極之内藏電容製 Z其中該第一極板藉該—或複數個孔洞與該表面元件界 16.2申請專利範圍第10項所述之非對稱電極之内藏電 Z其中該第二極板藉該一或複數個孔洞與該表面元件界 17.如申請專利範圍第1G項所述之非對稱電極之内藏電容製 16 1314745 程，其中可藉重複上述步驟製作複數個（多層）非對稱電極之 内藏電容。

17 1314745 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（五A )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 51第一極板 52第二極板 53介電質 C1第一等效電容 C2第二等效電容 C3第三等效電容 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：