电容器及电子设备

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，具体涉及电容器及电子设备。

背景技术

在片式多层陶瓷电容器(Multi-layer Ceramic Capacitor，MLCC)配置于上、下基板夹层的设计中，电容器的电极可作为上、下基板的互连结构。然而，若连接电容器电极的焊料的量控制得不好，容易发生焊料融合且与上、下基板焊盘浸润拉扯导致出现脱焊现象。

此外，多个电容器之间也不能靠得太近，以避免出现桥焊。

发明内容

本公开提出了电容器及电子设备。

第一方面，本公开提供了一种电容器，包括：介电材料；以及内嵌在所述介电材料中的多层金属片，其中，从上向下数的奇数层的金属片的第一端相对于偶数层的金属片向第一方向延伸且通过第一导电通孔电连接，以作为所述电容器的第一极，所述偶数层的金属片的第二端相对于所述奇数层的金属片向第二方向延伸且通过第二导电通孔电连接，以作为所述电容器的第二极，所述第一方向和所述第二方向相反，所述第一导电通孔和所述第二导电通孔均贯穿所述介电材料。

在一些可选的实施方式中，所述电容器还包括：上重布线层，位于所述介电材料的上表面，其中，所述上重布线层包括第一电路和第二电路，所述第一电路电连接所述第一极，所述第二电路电连接所述第二极。

在一些可选的实施方式中，所述电容器还包括：下重布线层，位于所述介电材料的下表面，其中，所述下重布线层包括第三电路和第四电路，所述第三电路电连接所述第一极，所述第四电路电连接所述第二极。

在一些可选的实施方式中，所述介电材料为陶瓷，所述金属片由铜或镍制成，所述第一导电通孔和所述第二导电通孔填充有铜。

第二方面，本公开提供了一种电子设备，包括如第一方面所述的电容器的阵列。

在一些可选的实施方式中，所述阵列中的电容器的第一极在所述上重布线层电连接，且所述阵列中的电容器的第二极在所述上重布线层电连接。

在一些可选的实施方式中，所述阵列中的第一电容器的第一极在所述上重布线层与所述阵列中的第二电容器的第二极电连接，且所述第一电容器的第二极在所述上重布线层与所述第二电容器的第一极电连接。

在一些可选的实施方式中，所述电子设备还包括：数字信号通路，贯穿所述介电材料且与所述金属片隔离，用于电连接所述上重布线层和所述下重布线层。

在一些可选的实施方式中，所述电子设备还包括：电子元件，设置于所述上重布线层上，通过所述阵列中的电容器为所述电子元件供电。

在一些可选的实施方式中，所述电子设备还包括：上基板；下基板；以及多个第一电连接件，用于分别将所述上重布线层与所述上基板电连接且将所述下重布线层与所述下基板电连接。

在一些可选的实施方式中，所述电子设备还包括：第二电连接件，用于将所述上基板与所述下基板电连接。

在一些可选的实施方式中，所述电子设备还包括：模封材料，用于在所述上基板和所述下基板之间包覆所述阵列、所述第一电连接件和所述第二电连接件。

本公开提供的电容器通过导电通孔代替焊料来电连接金属片以作为阳极或阴极并与上、下重布线层电连接，可以避免传统的电容器和上、下基板之间的焊料融合和脱焊现象，并且当多个电容器靠得很近时也不会出现桥焊。多个电容器的阳极和阴极可以容易地在上、下重布线层相互连接，以实现电容器的串联和/或并联，从而可以灵活地调整电容值。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本公开一实施例的电容器的纵向截面结构示意图；

图2A和2B分别是根据本公开的电子设备的第一实施例的纵向截面结构示意图和俯视结构示意图；

图3是根据本公开的电子设备的第二实施例的纵向截面结构示意图；

图4是根据本公开的电子设备的第三实施例的纵向截面结构示意图；

图5是根据本公开的电子设备的第四实施例的纵向截面结构示意图；

图6A、6B和6C是根据本公开一实施例的电容器在各个制造阶段的纵向截面结构示意图；

图7A、7B、7C、7D和7E是根据本公开的电子设备的第四实施例在各个制造阶段的纵向截面结构示意图。

附图标记：

101：介电材料；102：金属片；103：第一导电通孔；104：第二导电通孔；105：介电材料；106：介电材料；107：第一电路；108：第二电路；109：第三电路；110：第四电路；111：第一电容器；112：第二电容器；113：第三电容器；114：第四电容器；115：第五电容器；116：第六电容器；117：第一极；118：第二极；119：第一极；120：第二极；121：第一极；122：第二极；123：第一极；124：第二极；125：数字信号通路；126：焊球或铜核球；127：电子元件；128：上基板；129：下基板；130、131：第一电连接件；132：第二电连接件；133：模封材料；134：电子元件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本公开的具体实施方式，通过本说明书记载的内容本领域技术人员可以轻易了解本公开所解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本公开所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本公开所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本公开可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本公开可实施的范畴。

还需要说明的是，本公开的实施例对应的纵向截面可以为对应前视图方向截面，横向截面可以为对应右视图方向截面，而水平截面可以为对应上视图方向截面。

另外，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

参考图1，图1是根据本公开一实施例的电容器的纵向截面结构示意图。该电容器包括介电材料101和内嵌在介电材料101中的多层金属片102。介电材料101例如可以为陶瓷等介电材料。金属片102例如可以由铜或镍等导电材料制成。金属片102的排列方式类似于常规的片式多层陶瓷电容器中的金属片的错位排列。从上向下数的奇数层的金属片的第一端相对于偶数层的金属片向第一方向延伸且通过第一导电通孔103电连接，以作为电容器的第一极，偶数层的金属片的第二端相对于奇数层的金属片向第二方向延伸且通过第二导电通孔104电连接，以作为电容器的第二极。这里，第一方向和第二方向相反。第一导电通孔103和第二导电通孔104均贯穿介电材料101。第一导电通孔103和第二导电通孔104例如可以填充有铜等导电材料。

例如，如图1所示，从上向下数的奇数层的金属片的左端相对于偶数层的金属片向左延伸且通过第一导电通孔103电连接，以作为电容器的阳极，偶数层的金属片的右端相对于奇数层的金属片向右延伸且通过第二导电通孔104电连接，以作为电容器的阴极。当然，这只是示例性的而不是限制性的，例如还可以是：从下向上数的奇数层的金属片的左端相对于偶数层的金属片向左延伸且通过第一导电通孔电连接，以作为电容器的阴极，偶数层的金属片的右端相对于奇数层的金属片向右延伸且通过第二导电通孔电连接，以作为电容器的阳极。

在一些可选的实施方式中，如图1所示，该电容器还可包括上重布线层和下重布线层。上重布线层位于介电材料101的上表面，其包括第一电路107、第二电路108和介电材料105。第一电路107电连接第一极103，第二电路108电连接第二极104。下重布线层位于介电材料101的下表面，其包括第三电路109、第四电路110和介电材料106。第三电路109电连接第一极103，第四电路110电连接第二极104。如此，可以通过在上重布线层和/或下重布线层进行电路设计而将不同电容器的阳极和/或阴极电连接，实现不同电容器的串联和/或并联，以提供不同电容值的需求。

接下来参考图2A和2B，图2A和2B分别是根据本公开的电子设备的第一实施例的纵向截面结构示意图和俯视结构示意图。该实施例的电子设备包括至少两个如图1所述的电容器组成的阵列。在图2A和2B所示的实施例中，电子设备包括六个电容器组成的阵列，分别是第一电容器111、第二电容器112、第三电容器113、第四电容器114、第五电容器115和第六电容器116；但这不是限制性的。在其他实施例中，电子设备例如可以包括两个、四个、八个、九个等数量的电容器组成的阵列。

如图2A和2B所示，阵列中的第一电容器111的第一极117在上重布线层与第二电容器112的第二极120电连接，且第一电容器111的第二极118在上重布线层与第二电容器112的第一极119电连接。由此，实现了将第一电容器111与第二电容器112串联。第三电容器113的第一极121在上重布线层与第四电容器114的第一极123电连接，且第三电容器113的第二极122在上重布线层与第四电容器114的第二极124电连接。由此，实现了将第三电容器113与第四电容器114并联。当然，这只是示例性的而不是限制性的，阵列中的电容器可以以各种方式实现串联和/或并联。通过将电容器串联和/或并联，可以更为灵活地设计出不同电容值的电容器，且提供电力的传输路径。

接下来参考图3，图3是根据本公开的电子设备的第二实施例的纵向截面结构示意图。图3所示的电子设备与图2A和2B所示的电子设备的不同之处之一在于，该实施例的电子设备还可包括数字信号通路125，其贯穿介电材料101且与金属片102电隔离。通过数字信号通路125可直接电连接上重布线层和下重布线层，以用于传输数字信号。在一实施例中，介电材料101的侧面与介电材料105的侧面基本齐平(共面)。

图3所示的电子设备与图2A和2B所示的电子设备的不同之处之二在于，该实施例的电子设备还可包括设置于下重布线层下表面的焊球或铜核球126，由此可以实现电子设备与其他电子器件的电连接。

图3所示的电子设备与图2A和2B所示的电子设备的不同之处之三在于，该实施例的电子设备还可包括电子元件127，可设置于上重布线层上，以实现额外的功能。例如，电子元件127可以是专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者是高带宽存储器(High Bandwidth Memory，HBM)，外部电力可通过电容器而供电给ASIC/HBM。

接下来参考图4，图4是根据本公开的电子设备的第三实施例的纵向截面结构示意图。图4所示的电子设备与图2A和2B所示的电子设备的不同之处在于以下几点。该实施例的电子设备还可包括上基板128、下基板129以及多个第一电连接件130、131。第一电连接件130、131例如可以是焊球等。第一电连接件130用于将上重布线层与上基板电128连接，第一电连接件131用于将下重布线层与下基板129电连接。该实施例的电子设备还可包括第二电连接件132，用于将直接上基板128与下基板129电连接，以用于传输数字信号。第二电连接件132例如可以是焊球、导电柱或基板转接板(interposer)等。该实施例的电子设备还可包括模封材料133，用于在上基板128和下基板129之间包覆电容器阵列、第一电连接件130、131和第二电连接件132，以起到保护和屏蔽作用。在一实施例中，电容器阵列可以具有额外的数字信号通路125取代第二电连接件132，起到保护电容器阵列作用之外，也可缩小封装尺寸。或者是，数字信号通路125与第二电连接件132共同存在，提供更多的输入/输出信号路径。在一实施例中，模封材料133的侧面与上基板128和下基板129的侧面基本齐平(共面)。

接下来参考图5，图5是根据本公开的电子设备的第四实施例的纵向截面结构示意图。图5所示的电子设备与图4所示的电子设备的不同之处在于，该实施例的电子设备还可包括电子元件134，可设置于上基板128上，以实现额外的功能。例如，电子元件134可以是专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者是高带宽存储器(High Bandwidth Memory，HBM)，外部电力可通过电容器而供电给ASIC/HBM。ASIC与HBM可通过上基板128电性连接。

本公开的上述各实施例提供的电容器和电子设备可以实现的技术效果包括但不限于以下方面：首先，通过导电通孔代替焊料来电连接金属片以作为阳极或阴极并与上、下重布线层电连接，可以避免传统的电容器和上、下基板之间的焊料融合和脱焊现象；其次，当多个电容器靠得很近时也不会出现桥焊；最后，多个电容器的阳极和阴极可以容易地在上、下重布线层相互连接，以实现电容器的串联和/或并联，从而可以灵活地调整电容值。

下面参考图6A-6C，图6A、6B和6C是根据本公开一实施例的电容器在各个制造阶段的纵向截面结构示意图，由此示例性示出了本公开的制造电容器的方法的流程。为了更好地理解本公开的各方面，已简化各图。

参考图6A，提供内嵌有多层金属片102的介电材料101，并在介电材料101中形成通孔。通孔可以是V形，或在纵向截面视图中具有不同宽度。

制程上例如可通过激光或机械方式钻孔贯穿介电材料101和金属片102。

参考图6B，在通孔中形成导电材料，以形成第一导电通孔作为电容器的第一极103和第二导电通孔作为电容器的第二极104。

制程上例如可采用电镀或者填充导电材料的方法，其中，导电材料例如可以为铜。

参考图6C，在介电材料101的上、下表面分别形成上重布线层和下重布线层。

例如可以通过电镀、溅镀或印刷导电材料等方式形成上重布线层和下重布线层。上重布线层中包括第一电路107以电连接第一极103和第二电路108以电连接第二极104。下重布线层中包括第三电路109以电连接第一极103和第四电路110以电连接第二极104。由此可以形成电容器的阵列。如果需要，可以将电容器的阵列切割成单个的电容器。

通过在上重布线层或下重布线层将各电容器的阳极和阴极以各种方式电连接，可以将阵列中的电容器以各种方式实现串联和/或并联。

下面参考图7A-7E，图7A、7B、7C、7D和7E是根据本公开的电子设备的第四实施例在各个制造阶段的纵向截面结构示意图，由此示例性示出了本公开的制造电子设备的方法的流程。为了更好地理解本公开的各方面，已简化各图。

参考图7A，将电容器的阵列通过表面贴装技术安装到下基板129上。可预先在电容器的阵列的下表面安装有第一电连接件131。下基板129可以是条带(strip)基板。

参考图7B，在下基板129上安装第二电连接件132。第二电连接件132可以是连接下基板129的电极。

参考图7C，在下基板129的第二电连接件132和电容器的阵列上堆叠上基板128。上基板128可以是经切割单位化的单元(unit)基板。也就是说，此步骤可以将多个单元基板128堆栈在条带基板129上。

参考图7D，用模封材料133包覆上基板128和下基板129之间的各元件。

参考图7E，在上基板128上安装电子元件134。

上述各实施例中提供的制造电容器和电子设备的方法能够实现前文描述的电容器和电子设备的相应技术效果，这里不再赘述。

尽管已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述和说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由所附权利要求书限定的本公开的真实精神和范围。图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本公开中的技术再现与实际实施之间可能存在区别。可存在未特定说明的本公开的其它实施例。应将说明书和图示视为说明性的，而非限制性的。可作出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本公开的目标、精神以及范围。所有此些修改都落入在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本公开。