使用犧牲約束材料制造用于印刷電路板的z向部件的工藝的制作方法
【專利摘要】根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、用于制造用于插入印刷電路板中的安裝孔內(nèi)的Z向部件的方法包括在由界定Z向部件的外部形狀的約束材料形成的腔中形成Z向部件。約束材料被消耗以從約束材料釋放Z向部件且Z向部件被燒制。
【專利說(shuō)明】使用犧牲約束材料制造用于印刷電路板的Z向部件的工藝
[0001] 背景
[0002] 1.本公開(kāi)的領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明通常涉及用于制造印刷電路板部件的工藝，且更具體地涉及用于制造印刷 電路板的Z向部件的犧牲約束工藝。
[0004] 2.相關(guān)技術(shù)的描述
[0005] 被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人的下面的美國(guó)專利申請(qǐng)描述了預(yù)期嵌入或插入印刷電 路板("PCB"）中的各種"Z向"部件，所述美國(guó)專利申請(qǐng)為：標(biāo)題為"Z-Directed Components for Printed Circuit Boards" 的序列號(hào) 12/508, 131、標(biāo)題為 "Z-Directed Pass-Through Components for Printed Circuit Boards" 的序列號(hào) 12/508, 145、標(biāo)題為"Z-Directed Capacitor Components for Printed Circuit Boards" 的序列號(hào) 12/508, 158、標(biāo)題 為"Z-Directed Delay Line Components for Printed Circuit Boards" 的序列號(hào) 12/508, 188、標(biāo)題為"Z-Directed Filter Components for Printed Circuit Boards"的序 列號(hào) 12/508, 199、標(biāo)題為 "Z-Directed Ferrite Bead Components for Printed Circuit Boards" 的序列號(hào) 12/508, 204、標(biāo)題為 "Z-Directed Switch Components for Printed Circuit Boards" 的序列號(hào) 12/508, 215、標(biāo)題為 "Z-Directed Connector Components for Printed Circuit Boards"的序列號(hào) 12/508, 236 以及標(biāo)題為"Z-Directed Variable Value Components for Printed Circuit Boards" 的序列號(hào) 12/508, 248。
[0006] 由于印刷電路板部件的密度增加了且使用較高的操作頻率，一些電路設(shè)計(jì)變得非 常難以實(shí)現(xiàn)。在前述專利申請(qǐng)中描述的Z向部件設(shè)計(jì)為提高部件密度和操作頻率。Z向部 件占據(jù)在PCB的表面上的較少空間，且對(duì)于高頻電路（例如大于IGHz的時(shí)鐘頻率），允許較 高的操作頻率。前述專利申請(qǐng)描述了各種類型的Z向部件，包括但不限于電容器、延遲線、 晶體管、開(kāi)關(guān)和連接器。允許在商業(yè)規(guī)模上大量生產(chǎn)這些部件的工藝是需要的。
[0007] 概述
[0008] 根據(jù)第一示例實(shí)施方式的、用于制造用于插入印刷電路板中的安裝孔內(nèi)的Z向部 件的方法包括在由界定Z向部件的外部形狀的約束材料形成的腔中形成Z向部件。約束材 料被消耗以從所述約束材料釋放Z向部件且所述Z向部件被燒制。
[0009] 根據(jù)第二示例實(shí)施方式的、用于制造用于插入印刷電路板中的安裝孔內(nèi)的Z向部 件的方法包括提供連續(xù)層的約束材料，每層約束材料具有在其中形成的、界定Z向部件的 相應(yīng)層的外部形狀的腔。用至少一種材料選擇性地填充每個(gè)腔以形成Z向部件的每層。在 提供下一連續(xù)層的約束材料之前選擇性地填充每個(gè)腔。消耗約束材料以從所述約束材料釋 放Z向部件以及燒制所述Z向部件。
[0010] 根據(jù)第三示例實(shí)施方式的、用于制造用于插入印刷電路板中的安裝孔內(nèi)的Z向部 件的方法包括提供第一層約束材料，其具有在其中形成的、界定Z向部件的第一層的外部 形狀的第一腔。用至少一種材料選擇性地填充第一腔以形成Z向部件的第一層。Z向部件 的第一層與額外的層相結(jié)合以形成Z向部件。約束材料被消耗以從所述約束材料釋放Z向 部件，且所述Z向部件被燒制。
[0011] 附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0012] 各種實(shí)施方式的上面提到的和其它的特征和優(yōu)勢(shì)以及得到它們的方式通過(guò)參考 附圖將變得更明顯且將被更好地理解。
[0013] 圖1是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的Z向部件的透視圖。
[0014] 圖2是示出Z向部分的元件的內(nèi)部布置的、圖1中示出的Z向部件的透明透視圖。
[0015] 圖3A-3F是示出Z向部件的主體的各種示例形狀的透視圖。
[0016] 圖4A-4C是示出Z向部件的各種示例側(cè)溝道結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0017] 圖5A-5H是示出Z向部件的主體的各種示例溝道結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0018] 圖6A是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、具有用于連接到PCB的內(nèi)層的0形環(huán)并具有主 體的Z向部件的透視圖，該主體具有由相似和/或不相似的材料構(gòu)成的區(qū)。
[0019] 圖6B是圖6A所示的Z向部件的俯視圖。
[0020] 圖6C是圖6A所示的Z向部件的示意性側(cè)立視圖。
[0021] 圖7是可設(shè)置在Z向部件的主體內(nèi)與導(dǎo)電溝道串聯(lián)的各種示例元件或電子部件的 示意性圖示。
[0022] 圖8是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、示出導(dǎo)電跡線和到Z向部件的連接的、齊平地安 裝在PCB中的Z向部件的示意性橫截面視圖。
[0023] 圖9是圖8所示的Z向部件和PCB的俯視圖。
[0024] 圖10是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、示出Z向部件的接地回路的、齊平地安裝在PCB 中的Z向部件的示意性橫截面視圖，Z向部件還具有在其主體內(nèi)的去耦電容器。
[0025] 圖11是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、齊平地安裝在PCB中的Z向部件的示意性橫截 面視圖，其示出用于將信號(hào)跡線從PCB的一個(gè)內(nèi)層轉(zhuǎn)移到該P(yáng)CB的另一內(nèi)層的Z向部件。
[0026] 圖12是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、具有半圓柱形薄板的Z向電容器的透視圖。
[0027] 圖13是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、具有堆疊式圓盤的Z向電容器的另一實(shí)施方式 的分解圖。
[0028] 圖14A是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、用于形成Z向部件的襯底材料的薄板的透視 圖。
[0029] 圖14B是根據(jù)另一示例實(shí)施方式的襯底材料的薄板的透視圖，其中薄板中具有圓 形凹坑。
[0030] 圖14C是根據(jù)另一示例實(shí)施方式的襯底材料的薄板的透視圖，其中薄板中具有倒 角凹坑。
[0031] 圖15A是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的Z向部件的透視圖，其中Z向部件具有在其端 部上形成的圓頂。
[0032] 圖15B是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、具有倒角端部的Z向部件的透視圖。
[0033] 圖16-23是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的Z向部件的形成的連續(xù)視圖。
[0034] 圖16是用于將導(dǎo)電材料鋪設(shè)到襯底材料的示例篩的透視圖。
[0035] 圖17是襯底材料的透視圖，襯底材料通過(guò)圖16中示出的示例篩在其上鋪設(shè)有導(dǎo) 電材料。
[0036] 圖18是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、被鋪設(shè)到襯底材料的第一層犧牲約束材 料的透視圖。
[0037] 圖19是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、在填充有光致抗蝕劑材料的第一層犧牲 約束材料中的腔的透視圖。
[0038] 圖20是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、在鋪設(shè)導(dǎo)電材料之后移除的光致抗蝕劑 材料的透視圖。
[0039] 圖21是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、被鋪設(shè)到第一層犧牲約束材料的主體材 料的透視圖。
[0040] 圖22是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、被鋪設(shè)以形成Z向電容器的導(dǎo)電板的額外 導(dǎo)電材料的透視圖。
[0041] 圖23是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、被鋪設(shè)以形成部件的第二層的第二層犧 牲約束材料的透視圖。
[0042] 圖24-27是示出根據(jù)另一示例實(shí)施方式的、形成Z向部件的一層的連續(xù)視圖。
[0043] 圖24是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、鋪設(shè)到襯底材料的導(dǎo)電材料的透視圖。
[0044] 圖25是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、在犧牲約束材料中形成的Z向部件的第一 層的透視圖。
[0045] 圖26是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式形成的兩組垂直導(dǎo)電板的透視圖。
[0046] 圖27是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式鋪設(shè)的主體材料的透視圖。
[0047] 圖28是用于一次構(gòu)造多個(gè)Z向部件的示例陣列的示意圖。
[0048] 圖29是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、在穿越多個(gè)部件層的相鄰部件之間延伸 的徑向支承件的側(cè)剖視圖。
[0049] 圖30是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、形成具有多種介電材料的Z向部件的一層 的透視圖。
[0050] 圖31是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、具有凹坑的襯底材料的薄板的透視圖，凹 坑用于在Z向部件的頂表面或底表面中形成凹口以便于圓形導(dǎo)入端的移除。
[0051] 圖32是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、被鋪設(shè)到襯底材料并具有凹坑的釋放層 的透視圖，凹坑用于在Z向部件的頂表面或底表面中形成凹口。
[0052] 圖33是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、鋪設(shè)到圖31所示的凹坑的主體材料的透 視圖。
[0053] 圖34是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、一層犧牲約束材料的透視圖，該層犧牲約 束材料被鋪設(shè)到襯底材料并在其中具有用于將可移除導(dǎo)入端連接到部件的腔。
[0054] 圖35是示出根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、被鋪設(shè)以形成Z向部件的一層的額外的一 層犧牲約束材料的透視圖。
[0055] 圖36是示出鋪設(shè)到圖35所示的犧牲約束材料的主體材料的透視圖。
[0056] 圖37是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的、具有可移除圓形導(dǎo)入端的Z向部件的透視圖。
[0057] 詳細(xì)描述
[0058] 下面的描述和附圖示出足以使本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的實(shí)施方式。 應(yīng)理解，本公開(kāi)并不限于在下面的描述中闡述或在附圖中示出的部件的構(gòu)造和布置的細(xì) 節(jié)。本發(fā)明能夠有其它實(shí)施方式并以各種方式被實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)。例如，其它實(shí)施方式可包含 結(jié)構(gòu)、時(shí)間順序、電、過(guò)程和其它變化。例子僅僅代表可能的變形。除非明確地要求，否則單 獨(dú)的部件和功能是可選的，且操作的順序可改變。一些實(shí)施方式的部分和特征可包括在其 它實(shí)施方式的部分和特征中或代替其它實(shí)施方式的部分和特征。本申請(qǐng)的范圍包括所附權(quán) 利要求和所有可用的等效形式。下面的描述因此不應(yīng)在限制的意義上被理解，且本發(fā)明的 范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0059] 此外，應(yīng)理解，在本文使用的短語(yǔ)和術(shù)語(yǔ)是為了描述的目的，且不應(yīng)被視為限制性 的。"including(包括）'"comprising(包括）"或"具有（having) "及其變形的使用意欲 包括在下文中列出的項(xiàng)及其等效形式以及額外的項(xiàng)。除非另外限制，否則在本文的術(shù)語(yǔ)"連 接（connected) "、"稱合（coupled)"和"安裝（mounted)"及其變形被廣泛地使用并包括直 接和間接連接、耦合和安裝。此外，術(shù)語(yǔ)"連接"和"耦合"及其變形并不限于物理連接或耦 合、或者機(jī)械連接或耦合。
[0060] Z向部件的概述
[0061] 本文使用X-Y-Z參照系。X軸和Y軸描述由印刷電路板的正面限定的平面。Z軸 描述垂直于電路板的平面的方向。PCB的頂表面具有零Z值。具有負(fù)Z向值的部件指示部 件插入PCB的頂表面中。這樣的部件可以在PCB的頂表面和/或底表面之上（延伸出）、與 PCB的頂表面和/或底表面齊平或凹進(jìn)到PCB的頂表面和/或底表面之下。具有正Z向值 和負(fù)Z向值的部件指示部件部分地插入PCB的表面中。Z向部件被預(yù)期插入印刷電路板中 的孔或凹槽中。根據(jù)部件的形狀和長(zhǎng)度，多于一個(gè)Z向部件可插入PCB中的單個(gè)安裝孔內(nèi)， 例如堆疊在一起或并排地進(jìn)行定位?？卓梢允峭祝◤捻敱砻嬷蓖ǖ降妆砻娴目祝⒚た?(穿過(guò)頂表面或底表面中的一個(gè)進(jìn)入PCB的內(nèi)部部分或內(nèi)層內(nèi)的開(kāi)口或凹槽）或內(nèi)部腔，使 得Z向部件嵌入PCB內(nèi)。
[0062] 對(duì)于具有在兩個(gè)外層上的導(dǎo)電跡線的PCB，一個(gè)外層被稱為頂表面，而另一外層被 稱為底表面。在只有一個(gè)外層具有導(dǎo)電跡線的情況下，該外表面被稱為頂表面。Z向部件 被稱為具有頂表面、底表面和側(cè)表面。對(duì)Z向部件的頂表面和底表面的提及符合用于提及 PCB的頂表面和底表面的規(guī)定。Z向部件的側(cè)表面在PCB的頂表面和底表面之間延伸，并將 相鄰于PCB中的安裝孔的壁，其中安裝孔垂直于PCB的正面。頂、底和側(cè)面的這種使用不應(yīng) 被理解為限制Z向部件可如何安裝到PCB中。雖然這樣的部件在本文被描述為安裝在Z方 向上，這并不意味著這樣的部件被限于只沿著Z軸插入PCB中。Z向部件可垂直于PCB的平 面從頂表面或底表面或這兩個(gè)表面安裝、與其成一角度安裝，或根據(jù)PCB的厚度和Z向部件 的尺寸插入到PCB的頂表面和底表面之間的PCB的邊緣內(nèi)。此外，Z向部件可插入PCB的 邊緣內(nèi)，即使Z向部件比PCB的高度寬，只要Z向部件保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> [0063] Z向部件可由在電子部件中通常使用的材料的各種組合制成。信號(hào)連接路徑由導(dǎo) 體制成，導(dǎo)體是具有高傳導(dǎo)率的材料。除非另有規(guī)定，否則本文對(duì)傳導(dǎo)率的提及是指導(dǎo)電 率。導(dǎo)電材料包括但不限于銅、金、鋁、銀、錫、鉛和很多其它材料。Z向部件可具有需要通 過(guò)使用具有低傳導(dǎo)率的絕緣材料（例如塑料、玻璃、FR4(環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維）、空氣、云 母、陶瓷和其它材料）來(lái)與其它區(qū)域絕緣的區(qū)域。電容器一般由兩個(gè)導(dǎo)電板制成，這兩個(gè)導(dǎo) 電板由具有高電容率（介電常數(shù)）的絕緣材料分離。電容率是表示在材料（例如陶瓷、云 母、鉭和其它材料）中存儲(chǔ)電場(chǎng)的能力的參數(shù)。被構(gòu)造為電阻器的Z向部件需要具有在導(dǎo) 體和絕緣體之間的特性的材料，且具有有限量的電阻率，電阻率是導(dǎo)電率的倒數(shù)。如碳、摻 雜半導(dǎo)體、鎳鉻合金、氧化錫和其它材料的材料針對(duì)其電阻特性進(jìn)行使用。電感器一般由纏 繞在具有高磁導(dǎo)率的材料周圍的金屬絲的線圈或?qū)w制成。磁導(dǎo)率是表示在可包括鐵和合 金（如鎳鋅、錳鋅、鎳鐵和其它材料）的材料中存儲(chǔ)磁場(chǎng)的能力的參數(shù)。晶體管例如場(chǎng)效應(yīng) 晶體管（"FET"）是由以非線性方式運(yùn)轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體制成并由硅、鍺、砷化鎵和其它材料制成 的電子設(shè)備。
[0064] 在整個(gè)申請(qǐng)中，存在討論不同的材料、材料特性或如當(dāng)前在材料科學(xué)和電氣部件 設(shè)計(jì)的領(lǐng)域中可互換地使用的術(shù)語(yǔ)的引用。由于在Z向部件可如何被利用以及可被使用的 材料的數(shù)量中的靈活性，還設(shè)想Z向部件可由迄今為止還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造的材料構(gòu)成。Z 向部件的主體大體上將由絕緣材料組成，除非在描述中另外發(fā)布Z向部件的特別設(shè)計(jì)。這 種材料可擁有期望電容率，例如電容器的主體一般將由具有相對(duì)高的介電常數(shù)的絕緣材料 組成。
[0065] 如已知的，使用Z向部件的PCB可被構(gòu)造成具有單個(gè)導(dǎo)電層或多個(gè)導(dǎo)電層。PCB可 僅在頂表面上、僅在底表面上或在頂表面和底表面兩者上具有導(dǎo)電跡線。此外，一個(gè)或多個(gè) 中間內(nèi)部導(dǎo)電跡線層也可存在于PCB中。
[0066] 可通過(guò)本領(lǐng)域中已知的焊接技術(shù)、篩選技術(shù)、擠壓技術(shù)或電鍍技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)在Z向 部件和PCB中或PCB上的跡線之間的連接。根據(jù)應(yīng)用，可使用焊膏和導(dǎo)電粘合劑。在一些 配置中，壓縮性導(dǎo)電構(gòu)件可用于使Z向部件互連到存在于PCB上的導(dǎo)電跡線。
[0067] Z向部件的最一般的形式包括具有頂表面、底表面和側(cè)表面、可插入PCB內(nèi)的給定 深度D的安裝孔內(nèi)的橫截面形狀的主體，主體的一部分包括絕緣材料。本文針對(duì)Z向部件 描述的所有實(shí)施方式基于這個(gè)一般形式。
[0068] 圖1和圖2示出Z向部件的實(shí)施方式。在這個(gè)實(shí)施方式中，Z向部件10包括具有 頂表面12t、底表面12b、側(cè)表面12s和通常對(duì)應(yīng)于安裝孔的深度D的長(zhǎng)度L的通常圓柱形 的主體12。長(zhǎng)度L可以小于、等于或大于深度D。在前面的兩種情況下，Z向部件10將在 一種情況下在PCB的頂表面和底表面中的至少一個(gè)之下，而在另一情況下它可與PCB的兩 個(gè)表面齊平。在長(zhǎng)度L大于深度D的情況下，Z向部件10將不與PCB的頂表面和底表面中 的至少一個(gè)齊平地安裝。然而，由于這個(gè)非齊平安裝，Z向部件10將能夠用于互連到位于 附近的另一部件或另一 PCB。安裝孔一般是在PCB的頂表面和底表面之間延伸的通孔，但它 也可以是盲孔。當(dāng)凹進(jìn)到PCB的表面之下時(shí)，可能在PCB的孔中需要額外的抗蝕劑區(qū)域以 防止電鍍?cè)诳字車恼麄€(gè)圓周區(qū)域。
[0069] 以一種形式的Z向部件10可具有延伸穿過(guò)主體12的長(zhǎng)度的至少一個(gè)導(dǎo)電溝道 14。在導(dǎo)電溝道14的頂端14t和底端14b處，頂部導(dǎo)電跡線16t和底部導(dǎo)電跡線16b設(shè)置 在主體12的頂端表面12t和底端表面12b上，并從導(dǎo)電溝道14的相應(yīng)端延伸到Z向部件 10的邊緣。在這個(gè)實(shí)施方式中，主體12包括絕緣材料。根據(jù)其功能，Z向部件10的主體 12可由具有不同的特性的各種材料制成。這些特性包括是導(dǎo)電的、電阻性的、磁性的、非傳 導(dǎo)性的或半導(dǎo)電性的或如本文所述的特性的各種組合。具有這些特性的材料的例子分別是 銅、碳、鐵、陶瓷或硅。Z向部件10的主體12也可包括操作將在以后討論的電路所需的多個(gè) 不同的網(wǎng)絡(luò)。
[0070] -個(gè)或多個(gè)縱向延伸的溝道或井可設(shè)置在Z向部件10的主體12的側(cè)表面上。溝 道可從主體12的頂表面和底表面之一朝著相對(duì)的表面延伸。如所示，兩個(gè)凹形側(cè)井或溝道 18和20設(shè)置在Z向部件10的沿著主體12的長(zhǎng)度延伸的外表面中。當(dāng)被電鍍或焊接時(shí)，這 些溝道允許進(jìn)行穿過(guò)PCB到Z向部件10以及到PCB內(nèi)的內(nèi)部導(dǎo)電層的電氣連接。側(cè)溝道 18或20的長(zhǎng)度可延伸小于主體12的整個(gè)長(zhǎng)度。
[0071] 圖2示出與在圖1中的部件相同的部件，但所有表面是透明的。導(dǎo)電溝道14被示 為穿過(guò)Z向部件10的中心延伸的圓柱體。其它形狀也可用于導(dǎo)電溝道14。可觀察到跡線 16t和16b分別從導(dǎo)電溝道14的端部14t和14b延伸到主體12的邊緣。雖然跡線16t和 16b被示為彼此對(duì)齊（零度分隔），這并不是要求，且它們可根據(jù)特定的設(shè)計(jì)所需的進(jìn)行定 位。例如，跡線16t和16b可以分隔開(kāi)180度或分隔開(kāi)90度或任何其它增量。
[0072] Z向部件的主體的形狀可以是可配合到PCB中的安裝孔內(nèi)的任何形狀。圖3A-3F 示出Z向部件的可能的主體形狀。圖3A示出三角形橫截面主體40 ;圖3B示出矩形橫截面 主體42 ;圖3C示出截頭圓錐主體44 ;圖3D示出卵形橫截面圓柱形主體46 ;以及圖3E示出 圓柱形主體48。圖3F示出階梯狀圓柱形主體50,其中一個(gè)部分52具有比另一部分54更 大的直徑。使用這個(gè)布置，Z向部件可安裝在PCB的表面上，同時(shí)使其截面插入設(shè)置在PCB 中的安裝孔內(nèi)。Z向部件的邊緣可以成斜邊以幫助對(duì)齊用于插入PCB中的安裝孔內(nèi)的Z向 部件。其它形狀和那些所示形狀的組合也可根據(jù)需要用于Z向部件。
[0073] 對(duì)于Z向部件，用于電鍍的溝道可具有各種橫截面形狀和長(zhǎng)度。唯一的要求是，電 鍍或焊接材料進(jìn)行到Z向部件和PCB中或PCB上的相應(yīng)導(dǎo)電跡線的正確連接。側(cè)溝道18 或20可具有例如V形橫截面、C形橫截面或U形橫截面、半圓形橫截面或橢圓形橫截面。在 多于一個(gè)溝道被設(shè)置的情況下，每個(gè)溝道可具有相同或不同的橫截面形狀。圖4A-4C示出 三種側(cè)溝道形狀。在圖4A中，示出V形側(cè)溝道60。在圖4B中，示出U形的或C形的側(cè)溝道 62。在圖4C中，示出波浪形的或不規(guī)則的橫截面?zhèn)葴系佬螤?5。
[0074] PCB中的層的數(shù)量從單側(cè)的改變到超過(guò)22層，并可具有范圍從小于0. 051英寸到 超過(guò)0.093英寸或更大的不同總厚度。在需要齊平安裝的情況下，Z向部件的長(zhǎng)度將取決 于它被預(yù)期插入的PCB的厚度。Z向部件的長(zhǎng)度也可根據(jù)工藝的預(yù)期功能和容差來(lái)改變。 優(yōu)選的長(zhǎng)度將是，其中Z向部件與表面齊平或稍微延伸出PCB的表面。這將防止電鍍?nèi)芤?在PCB孔的內(nèi)部周圍完全電鍍，這在一些情況下可引起短路?？赡茉赑CB的內(nèi)部周圍添加 抗蝕劑材料以只允許在期望區(qū)域中電鍍。然而，存在一些情況，其中希望在Z向部件之上和 之下的PCB孔的內(nèi)部周圍完全電鍍。例如，如果PCB的頂層是V。。平面且底層是GND平面， 假設(shè)連接使用較大量的銅來(lái)產(chǎn)生連接，則去耦電容器將具有較低的阻抗。
[0075] 存在可被添加到Z向部件以產(chǎn)生不同的機(jī)械特性和電氣特性的多個(gè)零件。溝道 或?qū)w的數(shù)量可從零改變到任意數(shù)量，其可維持足夠的強(qiáng)度以承受插入、電鍍、制造工藝和 PCB在其預(yù)期環(huán)境中的操作的應(yīng)力。Z向部件的外表面可具有將它膠合在適當(dāng)位置上的涂 層。凸緣或徑向突出部也可用于防止過(guò)插入或欠插入Z向部件到安裝孔內(nèi)，特別是在安裝 孔是通孔的情況下。表面涂覆材料也可用于促進(jìn)或阻礙電鍍材料或焊接材料的遷移。可提 供各種定位或定向零件，例如凹槽或突出部或在Z向部件的端表面上的視覺(jué)指示器或磁性 指示器。此外，例如導(dǎo)電焊盤、彈簧加載型彈簧針（pogo-pin)或甚至簡(jiǎn)單的彈簧的連接零 件可被包括以將額外的電氣連接（例如機(jī)架地線）點(diǎn)添加到PCB。
[0076] Z向部件可根據(jù)產(chǎn)生到PCB的連接所需的端口或端子的數(shù)量而承擔(dān)幾個(gè)角色。一 些可能性在圖5A-H中示出。圖5A是被配置為用作插頭的0端口設(shè)備70A的Z向部件，使 得如果濾波器或部件是可選的，則插頭阻止孔被電鍍。在PCB被制造之后，0端口設(shè)備70A 可被移除，且另一 Z向部件可被插入、電鍍和連接到電路。圖5B-5H示出對(duì)多端子設(shè)備（例 如電阻器、二極管、晶體管和/或時(shí)鐘電路）有用的各種配置。圖5B示出具有穿過(guò)連接到 頂部導(dǎo)電跡線72t和底部導(dǎo)電跡線72b的部件的中心部分的導(dǎo)電溝道71的1端口或單信 號(hào)Z向部件70B。圖5C示出1端口 1溝道Z向部件70C，其中除了穿過(guò)部件的連接到頂部 導(dǎo)電跡線72t和底部導(dǎo)電跡線72b的導(dǎo)電溝道71以外，還設(shè)置一個(gè)電鍍側(cè)井或側(cè)溝道73。 圖示出Z向部件70D，其除了穿過(guò)部件的連接到頂部跡線72t和底部跡線72b的導(dǎo)電溝 道71以外還具有兩個(gè)側(cè)井73和75。圖5E的Z向部件70E除了穿過(guò)部件的連接到頂部跡 線72t和底部跡線72b的導(dǎo)電溝道71以外還具有三個(gè)側(cè)井73、75和76。圖5F示出具有穿 過(guò)部件的兩個(gè)導(dǎo)電溝道71和77且沒(méi)有側(cè)溝道或井的Z向部件70F，每個(gè)導(dǎo)電溝道具有其 各自的頂部跡線和底部跡線72t、72b和78t、78b。Z向部件70F是主要用于差分信號(hào)裝置 的雙信號(hào)設(shè)備。圖5G示出具有一個(gè)側(cè)井73和兩個(gè)導(dǎo)電溝道71和77的Z向部件70G，每 個(gè)導(dǎo)電溝道具有其各自的頂部跡線和底部跡線72t、72b和78t、78b。圖5H示出具有一個(gè) 導(dǎo)電溝道71及盲井或部分井78的Z向部件70H，導(dǎo)電溝道71具有頂部跡線72t和底部跡 線72b，盲井或部分井78從頂表面沿著側(cè)表面的一部分延伸，這將允許電鍍材料或焊接停 止在給定深度處。對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員，井和信號(hào)的數(shù)量只被空間、所需的井或溝道尺 寸限制。
[0077] 圖6A-C不出利用0形環(huán)的、在具有頂部導(dǎo)電層和底部導(dǎo)電層及至少一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電 層的PCB中使用的Z向部件的另一配置。Z向部件150被示為在其頂表面150t上具有定 位零件152和在其頂表面150t上在導(dǎo)電溝道156和主體150d的邊緣之間延伸的導(dǎo)電頂部 跡線154t。導(dǎo)電底部跡線（未示出）設(shè)置在底表面上。如前所述，導(dǎo)電溝道156延伸穿過(guò) 主體150d的一部分延伸。位于主體150d的側(cè)表面150s上的是至少一個(gè)半圓形溝道或溝 槽。如所示，設(shè)置一對(duì)軸向間隔開(kāi)的圓周溝道158a、158b，在溝道158a、158b內(nèi)分別布置有 0形環(huán)160a、160b。0形環(huán)160a、160b的一部分延伸出主體150d的側(cè)表面150s之外。0形 環(huán)160a、160b將定位成相鄰于PCB的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)層以產(chǎn)生與設(shè)置在Z向部件的安裝孔中 的那個(gè)點(diǎn)處的一個(gè)或多個(gè)跡線的電氣接觸。根據(jù)所使用的設(shè)計(jì)，〇形環(huán)將不會(huì)必須設(shè)置成 相鄰于每個(gè)內(nèi)層。
[0078] 0形環(huán)160a、160b可以是導(dǎo)電的或不導(dǎo)電的，取決于使用它們的電路的設(shè)計(jì)。0形 環(huán)160a、160b優(yōu)選地將是壓縮性的，幫助將Z向部件150固定在安裝孔內(nèi)。在0形環(huán)160a、 160b中間的主體150d的區(qū)域162可由與在0形環(huán)之外的主體150d的區(qū)域164和166不同 的材料組成。例如,如果區(qū)域162的材料由電阻性材料制成且0形環(huán)160a、160b是導(dǎo)電的， 則與0形環(huán)160a、160b接觸的內(nèi)部電路板跡線經(jīng)歷電阻性負(fù)載。
[0079] 區(qū)域164和166也可由具有彼此不同的且與區(qū)域162不同的特性的材料組成。例 如，區(qū)域164可以是電阻性的，區(qū)域162是電容性的，且區(qū)域166是電感性的。這些區(qū)域中的 每個(gè)區(qū)域可電氣連接到PCB的鄰接層。此外，不需要設(shè)置導(dǎo)電溝道156和跡線154t、154b。 所以對(duì)于所示構(gòu)造，在PCB的頂層和從頂層起的第一內(nèi)層之間，電阻性元件可存在于區(qū)域 164中，在第一內(nèi)層和第二內(nèi)層之間的電容性元件在區(qū)域162中，以及在PCB的第二內(nèi)層和 底層之間的電感性元件在區(qū)域166中。因此，對(duì)于從接觸導(dǎo)電0形環(huán)160a的內(nèi)部跡線傳輸 到接觸導(dǎo)電〇形環(huán)160b的第二內(nèi)部跡線的信號(hào)，該信號(hào)將經(jīng)歷電感性負(fù)載。區(qū)域162、164、 166的材料可具有選自包括導(dǎo)電性、電阻性、磁性、非傳導(dǎo)性、電容性或半導(dǎo)電性和其組合的 組的特性。設(shè)計(jì)可擴(kuò)展到具有比所描述的內(nèi)層更少或更多的內(nèi)層的電路板，而不偏離本發(fā) 明的精神。
[0080] 此外，區(qū)域162、164、166可具有嵌入其中并如本文所述的被連接的電子部件167、 169、171。此外，如針對(duì)部件171示出的，部件可存在于Z向部件的主體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)區(qū) 域內(nèi)?？商峁那度氲牟考僵栃苇h(huán)160a、160b的內(nèi)部連接?？蛇x地，可提供從嵌入的部 件到設(shè)置在側(cè)表面150s上的可電鍍焊盤的內(nèi)部連接。
[0081] 針對(duì)Z向部件討論的各種實(shí)施方式和特征旨在是說(shuō)明性的而不是限制性的。Z 向部件可由執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)功能的松散材料制成，或可具有嵌入其主體內(nèi)的其它配件。Z向部件 可以是多端子設(shè)備，且因此可用于執(zhí)行各種功能，包括但不限于傳輸線、延遲線、T形濾波 器、去稱電容器、電感器、共模扼流圈、電阻器、差分對(duì)通過(guò)器（differential pair pass throughs)、差分鐵氧體磁珠、二極管或ESD保護(hù)設(shè)備（變阻器）。可在一個(gè)部件內(nèi)提供這些 功能的組合。
[0082] 圖7示出在Z向部件中的導(dǎo)電溝道的各種示例配置。如所示，溝道90具有在端部 中間的區(qū)域92,端部包括具有如下特性的材料，該特性選自包括導(dǎo)電性、電阻性、磁性、非傳 導(dǎo)性、電容性或半導(dǎo)電性特性及其組合的組。這些材料形成各種部件。此外，部件可插入或 嵌入?yún)^(qū)域92內(nèi)，導(dǎo)電溝道的多個(gè)部分從部件的多個(gè)端子延伸。電容器92a可設(shè)置在區(qū)域92 中。類似地，二極管92b、晶體管92c例如MOSFET 92d、齊納二極管92e、電感器92f、電涌抑 制器92g、電阻器92h、雙向觸發(fā)二極管92i、變阻器92 j和這些項(xiàng)的組合是可在導(dǎo)電溝道90 的區(qū)域92中設(shè)置的材料的另外的例子。雖然區(qū)域92被示為在導(dǎo)電溝道90內(nèi)位于中心，它 不限于那個(gè)位置。
[0083] 對(duì)于例如晶體管92c、M0SFET 92d、集成電路92k或變壓器921的多端子設(shè)備，導(dǎo)電 溝道的一部分可以在設(shè)備的頂表面跡線和第一端子之間，而導(dǎo)電溝道的另一部分在設(shè)備的 底表面跡線和第二端子之間。對(duì)于額外的設(shè)備端子，額外的導(dǎo)體可設(shè)置在Z向部件的主體 中以允許與其余端子的電氣連接，或額外的導(dǎo)電跡線可設(shè)置在Z向部件的額外的端子和主 體的側(cè)表面上的溝道之間的Z向部件的主體內(nèi)，允許到外部導(dǎo)電跡線的電氣連接。在Z向 部件中可使用到多端子設(shè)備的各種連接配置。
[0084] 因此，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可利用各種類型的Z向部件，包括但不限于 電容器、延遲線、晶體管、開(kāi)關(guān)和連接器。例如，圖8和圖9示出用于將信號(hào)跡線從PCB的頂 表面?zhèn)魉偷降妆砻娴谋环Q為信號(hào)通過(guò)器（pass-through)的Z向部件。
[0085] Z向信號(hào)通過(guò)部件
[0086] 圖8示出沿著具有4個(gè)導(dǎo)電平面或?qū)щ妼拥腜CB 200的在圖9中的線8-8截取的 截面圖，導(dǎo)電平面或?qū)щ妼訌捻敳康降撞堪ń拥兀℅ND)平面或跡線202、電源電壓平面V。。 204、第二接地GND平面206和由例如酚醛塑料（例如，如在本領(lǐng)域中已知的被廣泛使用的 FR4)的非導(dǎo)電材料分離的第三接地GND平面或跡線208。PCB 200可用于高頻信號(hào)。分別 在PCB 200的頂表面212和底表面214上的分別為頂部和底部接地平面或跡線202和208 連接到一直通向Z向部件220的導(dǎo)電跡線。具有在負(fù)Z方向上的深度D的安裝孔216設(shè)置 在PCB 200中用于Z向部件220的齊平安裝。在這里深度D對(duì)應(yīng)于PCB 200的厚度；然而， 深度D可小于PCB 200的厚度，在其中產(chǎn)生盲孔。如所示的安裝孔216是通孔，其在橫截面 上是圓形的以適應(yīng)Z向部件220,但可具有適應(yīng)具有其它主體配置的Z向部件的插入的橫截 面。換句話說(shuō)，安裝孔依尺寸制造成使得Z向部件可插入其中。例如，具有圓柱形形狀的Z 向部件可插入正方形安裝孔內(nèi)，反之亦然。在Z向部件不進(jìn)行緊密配合的情況下，抗蝕劑材 料必須被添加到部件和PCB的區(qū)域，其中銅電鍍不是需要的。
[0087] Z向部件220被示為三通道部件，其相對(duì)于PCB 200的頂表面212和底表面214齊 平地被安裝。Z向部件220被示為具有長(zhǎng)度L的通常圓柱形的主體222。圖示為是圓柱形 的中心導(dǎo)電溝道或通道224被示為沿著主體222的長(zhǎng)度延伸。界定其它兩個(gè)通道的兩個(gè)凹 形側(cè)井或溝道226和228設(shè)置在沿著主體222的長(zhǎng)度延伸的Z向部件220的側(cè)表面上。側(cè) 溝道226和228被電鍍，用于產(chǎn)生從PCB 200的各個(gè)層到Z向部件220的電氣連接。如所 示，在PCB 100的層202、206和208上的接地平面跡線電氣連接到側(cè)溝道226和228。如 在Vcc平面204和安裝孔216的壁217之間的間隙219所示的，V cc平面204不連接到Z向 部件220。
[0088] 圖9示出在PCB 200中的Z向部件220的頂視圖。三個(gè)導(dǎo)電跡線250、252和254 一直通向安裝孔216的壁217的邊緣。如所示，跡線252用作經(jīng)由Z向部件220從PCB 200 的頂表面212通到底表面214的高頻信號(hào)跡線。導(dǎo)電跡線250和254用作地線網(wǎng)。中心通 道或?qū)щ姕系?24通過(guò)頂部跡線245和電鍍橋230電氣連接到PCB 200的頂表面212上的 跡線252。在Z向部件220的頂表面上的頂部跡線245從導(dǎo)電溝道224的頂端224t延伸到 Z向部件220的邊緣。雖然未示出，但Z向部件220的底側(cè)和PCB200的底表面214以如在 圖9中示出的PCB 200的頂表面212上所示的跡線的類似布置進(jìn)行配置。在Z向部件220 的底表面上的底部跡線從導(dǎo)電溝道224的底部延伸到Z向部件220的邊緣。電鍍橋用于產(chǎn) 生在設(shè)置在PCB200的底表面上的底部跡線和另一高頻信號(hào)跡線之間的電氣連接。Z向部件 的傳輸線路阻抗可被調(diào)節(jié)，以通過(guò)控制導(dǎo)體尺寸和在提高PCB的高速性能的每個(gè)導(dǎo)體之間 的距離來(lái)匹配PCB跡線阻抗。
[0089] 在電鍍過(guò)程期間，在安裝孔216的壁217和側(cè)溝道226及228之間形成的井256和 258允許電鍍材料或焊料從頂表面212通到底表面214,分別使跡線250和254電氣互連到 分別為Z向部件220的側(cè)溝道226和228并且還電氣互連到設(shè)置在PCB 200的底表面214 上的類似地定位的跡線，使接地平面或跡線202、206和208電氣互連。電鍍并不為了說(shuō)明 結(jié)構(gòu)的目的而示出。在這個(gè)實(shí)施方式中，V。。平面204不連接到Z向部件220。
[0090] 高頻信號(hào)速度的挑戰(zhàn)之一是由于信號(hào)跡線傳輸線路阻抗變化而引起的反射和不 連續(xù)性。由于信號(hào)跡線穿過(guò)PCB的布線所引起的這些不連續(xù)性，很多PCB布局試圖將高頻 信號(hào)保持在一層上。穿過(guò)PCB的標(biāo)準(zhǔn)通孔必須間隔開(kāi)一定距離，這在信號(hào)通孔和返回信號(hào) 通孔或地線通孔之間產(chǎn)生高阻抗。如在圖8和圖9中所示的，Z向部件和返回地線或信號(hào) 具有非常緊密和被控制的接近度，其允許從PCB 200的頂表面212到底表面214的本質(zhì)上 不變的阻抗。
[0091] Z向信號(hào)通過(guò)部件也可包括去耦電容器，其將允許信號(hào)的參照平面從被表示為 GND的接地平面切換到被表示為V。。的電源電壓平面，而沒(méi)有高頻不連續(xù)性。圖10示出具 有在頂層304和底層306之間轉(zhuǎn)移的信號(hào)跡線302的典型4層的PCB 300的橫截面視圖。 具有主體312的類似于圖所示的Z向部件的Z向部件310穿過(guò)中心導(dǎo)電溝道314來(lái)連 接信號(hào)跡線302。Z向部件310還包括沿著主體312的側(cè)表面312s延伸的電鍍側(cè)溝道316 和318。導(dǎo)電溝道314的頂部314t和底部314b都連接到在主體的312的頂部312t和底部 312b上的導(dǎo)電跡線318t和318b。這些又經(jīng)由頂部電鍍橋330t和底部電鍍橋330b連接到 信號(hào)跡線302。側(cè)溝道316和318被分別電鍍到GND平面332和V。。平面334。連接點(diǎn)336 和338分別示出這個(gè)電氣連接。示意性示出的去耦電容器350在主體312內(nèi)部并連接在溝 道316和溝道318之間。去耦電容器350可以是集成到Z向部件310的主體312內(nèi)的單獨(dú) 電容器，或它可通過(guò)制造 Z向部件310的主體312的一部分由在導(dǎo)電表面之間的具有介電 特性的所需材料形成。
[0092] 信號(hào)跡線302的路徑使用對(duì)角影線示出，并可被看到從頂層304延伸到底層306。 GND平面332和側(cè)溝道316在336處與由暗網(wǎng)點(diǎn)362標(biāo)示的信號(hào)路徑返回電氣連接。％。平 面334和側(cè)溝道318在338處與由亮網(wǎng)點(diǎn)364標(biāo)示的信號(hào)路徑返回電氣連接。如在本領(lǐng)域 中已知的，在信號(hào)平面或跡線不打算連接到插入的配件的情況下，那些部分與如在370處 示出的部件間隔開(kāi)。在信號(hào)平面或跡線將連接到插入的部件的情況下，信號(hào)平面或跡線設(shè) 置在開(kāi)口的壁或邊緣處以允許電鍍材料或焊料橋接在其間，如在點(diǎn)330t、330b、336和338 處所示的。
[0093] 垂直影線部分380示出由信號(hào)跡線302和GND平面332或Vcc平面334描述的在信 號(hào)跡線和返回電流路徑之間的高速回路區(qū)域。在底表面306上的信號(hào)跡線302被稱為功率 平面V。。334,其通過(guò)去耦電容器350耦合到GND平面332。在這兩個(gè)平面之間的這個(gè)耦合 將保持高頻阻抗在從一個(gè)返回平面到具有不同的DC電壓的另一平面的轉(zhuǎn)變中接近不變。
[0094] 將Z向部件內(nèi)部安裝在PCB中極大地便于使用外部接地平面的、用于EMI降低的 PCB技術(shù)。使用這種技術(shù)，信號(hào)在內(nèi)層上被盡可能多地按規(guī)定路線發(fā)送。圖11示出這種技 術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式。從頂部到底部，PCB400由頂部接地層402、內(nèi)部信號(hào)層404、內(nèi)部信號(hào)層 406和底部接地層408組成。接地層402和408在PCB 400的頂表面400t和底表面400b 上。被示為通孔的安裝孔410在頂表面400t和底表面400b之間延伸。Z向部件420被顯 示為齊平地安裝在PCB 400中。Z向部件420包括主體422,其具有在主體422的頂部422t 和底部422b中間的中心區(qū)域424和在側(cè)表面422s上的兩個(gè)側(cè)溝道425和427。
[0095] 側(cè)溝道425和427及孔410的壁411分別形成電鍍井413和415。中心區(qū)域424 位于主體422內(nèi)并延伸與分開(kāi)兩個(gè)內(nèi)部信號(hào)層404和406的距離大致等于的距離。側(cè)溝道 425從主體422的底表面422b延伸到內(nèi)部信號(hào)水平層406,而側(cè)溝道427從主體422的頂 表面422t延伸到內(nèi)部信號(hào)水平層404。在這里，側(cè)溝道425和427只沿著主體422的側(cè)表 面422s的一部分延伸。導(dǎo)電溝道426穿過(guò)中心部分424延伸，但不延伸到主體422的頂表 面422t和底表面422b。圖5H示出類似于側(cè)溝道427的部分溝道。導(dǎo)電溝道426具有從 導(dǎo)電溝道426的頂部426t和底部426b分別延伸到側(cè)溝道427和425的導(dǎo)電跡線428t和 428b。雖然被示為單獨(dú)的元件，導(dǎo)電溝道426和跡線428t、428b可以是使側(cè)溝道425、427 電氣互連的一個(gè)集成導(dǎo)體。如所示，導(dǎo)電跡線428b經(jīng)由電鍍側(cè)溝道425和井413連接到內(nèi) 部信號(hào)層406,而跡線428t經(jīng)由側(cè)溝道427和井415連接到內(nèi)部信號(hào)水平層404。接地層 402和408不連接到Z向部件420,并遠(yuǎn)離如以前針對(duì)圖8和圖10描述的安裝孔410間隔 開(kāi)。如雙向虛線箭頭430所示的，在信號(hào)層406上的信號(hào)可以經(jīng)由Z向部件420,穿過(guò)在井 413、側(cè)溝道425、跡線428b、導(dǎo)電溝道426、跡線428t、側(cè)溝道427和井415之間延伸的路徑 通到信號(hào)層404 (或反之亦然），以允許信號(hào)保留在PCB 400的內(nèi)層上，且接地層402和408 提供屏蔽，
[0096] Z向去f禹電容器
[0097] 圖12和圖13示出以去耦電容器的形式的兩個(gè)額外的示例Z向部件。在圖12中， Z向電容器500被示為具有主體502,其具有沿著其長(zhǎng)度延伸的與前面描述的溝道類似的導(dǎo) 電溝道504和兩個(gè)側(cè)溝道506和508。導(dǎo)電溝道504被示為連接到信號(hào)526。形成Z向電 容器500的板的垂直定向的交錯(cuò)的部分圓柱形薄板510、512連接到參考電壓例如V cc電壓 和地（或需要電容的任何其它信號(hào)），并與介電材料（未示出）的中間層一起使用。部分 圓柱形薄板510連接到電鍍溝道506,其連接到地520。部分圓柱形薄板512連接到電鍍溝 道508,其連接到供電電壓V rc 522。薄板510、512可由銅、鋁或具有高導(dǎo)電率的其它材料形 成。在部分圓柱形薄板之間的材料是具有介電特性的材料。只有一個(gè)圓柱形薄板被示為連 接到V。。522和地520中的每個(gè)；然而，額外的部分圓柱形薄板可被提供以實(shí)現(xiàn)期望電容/ 電壓額定值。
[0098] 在圖13中示出使用堆疊式支承構(gòu)件、連接到電壓V。。或地的Z向電容器的另一實(shí) 施方式。Z向電容器600由中心導(dǎo)電溝道601和主體605組成，主體605由頂部構(gòu)件605t、 底部構(gòu)件605b和在頂部構(gòu)件605t和底部構(gòu)件605b之間的多個(gè)支承構(gòu)件610(被示為圓 盤）組成。
[0099] 中心導(dǎo)電溝道601穿過(guò)在組裝的Z向電容器600中的開(kāi)口 615以及開(kāi)口 602t和 602b延伸，所有開(kāi)口依尺寸制造成緊密地接收中心導(dǎo)體。中心導(dǎo)電溝道601可電氣連接到 在頂部部分605t和底部部分605b上的導(dǎo)電跡線603t和603b，形成信號(hào)626的信號(hào)路徑。 這個(gè)連接通過(guò)電鍍或焊接來(lái)產(chǎn)生。中心導(dǎo)電溝道601經(jīng)由導(dǎo)電跡線603t連接到信號(hào)626。 導(dǎo)電溝道601的底端以類似于信號(hào)跡線（未示出）的方式經(jīng)由導(dǎo)電跡線603b進(jìn)行連接。
[0100] 相對(duì)的開(kāi)口 607t和608t設(shè)置在頂部部分開(kāi)口 605t的邊緣處。底部605b具有與 具有設(shè)置在邊緣處的相對(duì)的開(kāi)口 607b和608b的頂部部分605t相似的構(gòu)造。在頂部605t 和底部605b之間的是提供電容特征的多個(gè)支承構(gòu)件610。支承構(gòu)件610中的每個(gè)都具有在 其外邊緣處的至少一個(gè)開(kāi)口 613和使導(dǎo)電溝道601穿過(guò)其的內(nèi)孔615。如所示，兩個(gè)相對(duì)的 開(kāi)口 613設(shè)置在每個(gè)支承構(gòu)件610中。當(dāng)被組裝時(shí)，相對(duì)的開(kāi)口 607丨、60713、608丨、60813和 613對(duì)齊以形成沿著Z向電容器600的側(cè)表面延伸的相對(duì)的側(cè)溝道604和608。側(cè)溝道604 被示為連接到參考電壓（例如地620)，且側(cè)溝道606連接到另一參考電壓（例如V cc 622)。 支承構(gòu)件610可由介電材料制造并可都具有相同或變化的厚度，允許在設(shè)計(jì)Z向電容器600 的期望特性時(shí)進(jìn)行選擇。
[0101] 環(huán)形板617設(shè)置在支承構(gòu)件610的頂表面和底表面之一上，或如果需要，設(shè)置在這 兩個(gè)表面上。環(huán)形板被示為在每個(gè)支承構(gòu)件的頂表面上，但環(huán)形板的位置可在支承構(gòu)件與 支承構(gòu)件間改變。環(huán)形板617通常與支承構(gòu)件的形狀相符，并從邊緣開(kāi)口 613中的一個(gè)開(kāi) 口朝著另一開(kāi)口延伸，如果額外的開(kāi)口被設(shè)置。環(huán)形板617具有比它被固定到的支承構(gòu)件 610的直徑、尺寸或總尺寸小的直徑或尺寸或總尺寸。雖然板617被描述為環(huán)形的，其它形 狀也可被使用，只要板不接觸中心導(dǎo)電溝道或延伸到它被電鍍到或以另外方式固定到其上 的支承構(gòu)件的邊緣。如果多于一個(gè)溝道存在于Z向電容器600的主體的側(cè)表面中，環(huán)形板 接觸邊緣開(kāi)口 613之一，但與其它開(kāi)口間隔開(kāi)。此外，在環(huán)形板617中具有開(kāi)口 619,其具有 比在環(huán)形板617中的開(kāi)口 615大的直徑，導(dǎo)電溝道601穿過(guò)開(kāi)口 615。開(kāi)口 619具有比導(dǎo)電 溝道601的直徑大的直徑，保持環(huán)形板617與導(dǎo)電溝道601間隔開(kāi)。
[0102] 如所示，支承構(gòu)件610實(shí)質(zhì)上是相同的，除了當(dāng)被堆疊時(shí)，交替的構(gòu)件相對(duì)于在它 上方或下方的構(gòu)件旋轉(zhuǎn)180度。這可被稱為1-1配置。以這種方式，交替的構(gòu)件將連接到 兩個(gè)側(cè)溝道中的一個(gè)或另一個(gè)。如圖13所示，在這兩個(gè)支承構(gòu)件610中的上部支承構(gòu)件上 的環(huán)形板連接到側(cè)溝道608和電壓V rc 622,而在這兩個(gè)支承構(gòu)件610中的下部支承構(gòu)件上 的環(huán)形板連接到側(cè)溝道604和地620。也可使用其它支承構(gòu)件布置，例如其具有連接到同一 溝道的兩個(gè)相鄰構(gòu)件，下一支承構(gòu)件連接到相對(duì)的溝道，這可被稱為2-1配置。其它配置可 包括2-2、3-1，且是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。期望電容或電壓額定值決定插在頂部部分605t和底 部部分605b之間的支承構(gòu)件的數(shù)量。雖然沒(méi)有示出，由介電材料組成并與支承構(gòu)件610類 似地成形的介電構(gòu)件可與支承構(gòu)件610交錯(cuò)?；谠O(shè)計(jì)選擇，只有單個(gè)溝道可被使用或更 多的溝道可被設(shè)置和/或可使環(huán)形板與中心導(dǎo)電溝道接觸且不與側(cè)溝道接觸。此外，Z向 電容器的實(shí)施方式是為了說(shuō)明的目的且并不意味著是限制性的。
[0103] 使用Z向電容器的任一設(shè)計(jì)，第二導(dǎo)電溝道可與布置在導(dǎo)電板內(nèi)的第一導(dǎo)電溝道 并行設(shè)置以產(chǎn)生差動(dòng)去耦電容器。可通過(guò)將中心導(dǎo)電溝道連接到在每個(gè)支承構(gòu)件處的參考 電壓中的一個(gè)而根據(jù)圖12或圖13構(gòu)造 Z向電容器的另一實(shí)施方式，每個(gè)支承構(gòu)件也具有 連接到同一參考電壓的環(huán)形板。這可簡(jiǎn)單地通過(guò)將導(dǎo)電溝道連接到環(huán)形板來(lái)實(shí)現(xiàn)，如由跨 接線621示意性示出的。實(shí)際上，在環(huán)形板617中的環(huán)形開(kāi)口 619將依尺寸制造成使得環(huán) 形板和導(dǎo)電溝道601進(jìn)行電氣連接。這個(gè)部件可直接放置在集成電路的功率銷或球或其它 安裝在表面上的部件之下用于最佳去耦放置。
[0104] 此外，圖8-11中所示的Z向信號(hào)通過(guò)部件以及圖12和圖13中所示的Z向去耦 電容器僅提供Z向部件的幾個(gè)示例應(yīng)用。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可利用各種其它 類型的Z向部件，包括但不限于傳輸線、延遲線、T形濾波器、去耦電容器、電感器、共模扼流 圈、電阻器、差分對(duì)通過(guò)器差分鐵氧體磁珠、二極管或ESD保護(hù)設(shè)備（變阻器）。
[0105] 使用犧牲約束材料來(lái)制造 Z向部件的工藝
[0106] 提供了用于在商業(yè)規(guī)模上制造 Z向部件的過(guò)程。該過(guò)程使用犧牲約束材料，其被 用作界定并支承形成來(lái)構(gòu)造 Z向部件的每個(gè)層的外邊界和厚度的結(jié)構(gòu)。約束層允許部件在 未經(jīng)燒制狀態(tài)（例如"綠色"狀態(tài)，其中部件主體由陶瓷形成）下進(jìn)行構(gòu)造并接著被燒制以 固化其形式。
[0107]圖14A示出用作底座以在其頂部上組裝Z向部件的襯底材料的薄板700。襯底材 料與Z向部件的燒制相容，使得燒制溫度將不降低薄板700支承Z向部件的能力。襯底材 料可以是例如陶瓷、玻璃或硅晶片。在圖14A所示的實(shí)施方式中，薄板700包括平坦的頂表 面702。可選地，頂表面702可包括錐形凹坑或微坑，例如圓形微坑704 (在圖14B中示出） 或倒角微坑706(在圖14C中示出）。為了簡(jiǎn)單，圖14B和14C分別示出單個(gè)微坑704、706 ; 然而將認(rèn)識(shí)到，頂表面702可包括凹坑或微坑的陣列，以便允許一次構(gòu)造很多部件以最大 化制造效率。凹陷或凹進(jìn)的頂表面702使得在Z向部件的頂端和底端中的至少一個(gè)上包括 倒角的、圓頂?shù)幕蚱渌问降腻F形導(dǎo)入端的Z向部件被構(gòu)造。這樣的導(dǎo)入端可以是需要的， 以便使Z向部件容易插入PCB中的安裝孔內(nèi)。例如，圖15A示出Z向部件800,其具有在其 端部上形成的圓頂802。圖15B示出具有倒角端812的Z向部件810。圓頂802或倒角812 可以是部件的一部分或附接到其。在一個(gè)實(shí)施方式中，圓頂802或倒角812是部分地插入 PCB中的安裝孔內(nèi)的分開(kāi)的部分。在這個(gè)實(shí)施方式中，Z向部件則插在圓頂802或倒角812 后面以推動(dòng)它穿過(guò)安裝孔，使圓頂802或倒角812擴(kuò)大安裝孔并防止部件切割或撕裂PCB。 在圓頂802或倒角812附接到Z向部件的情況下，它可配置成保持附接到Z向部件，該部件 之后插入到PCB中的安裝孔內(nèi)，或它可用于便于插入并接著被移除。
[0108] 回來(lái)參考圖14A-14C，頂表面702 (包括其中的任何微坑或凹坑）被覆蓋有防止Z 向部件粘附到襯底材料的釋放層708,從而允許部件與薄板700分離，而不使部件損壞或變 形?？赏ㄟ^(guò)能夠?qū)?shí)質(zhì)上相等厚度的薄層鋪設(shè)到襯底材料的任何適當(dāng)?shù)姆椒▽⑨尫艑?08 鋪設(shè)到薄板700的頂表面702。例如，釋放層708可被濺射、壓擠、旋轉(zhuǎn)或?qū)訅旱奖“?00 上。釋放層708由聚合物或不與在Z向部件的構(gòu)造期間使用的任何化學(xué)制品或輻射起反應(yīng) 的其它材料形成，使得釋放層708的結(jié)構(gòu)在制造過(guò)程期間不改變。在一個(gè)實(shí)施方式中，釋放 層708由于其對(duì)蝕刻化學(xué)制品的強(qiáng)度和抵抗性而包括聚酰亞胺（或具有玻璃填料的聚酰亞 胺）。例如，適當(dāng)?shù)木埘啺钒◤娜毡緰|京的Ube Industries, Ltd.可得到的UPILEX% 和從美國(guó)特拉華州威明頓的E. I.du Pont de Nemours and Company (DuPont?)可得到的 KAP丁ON'預(yù)期釋放層708在燒制過(guò)程期間消耗，使得Z向部件從薄板700釋放。
[0109] 然后每個(gè)Z向部件在具有釋放層708的頂表面702上一次被構(gòu)造一層。如果在薄 板700上構(gòu)建的第一層的底表面（其可以是部件的頂表面或底表面）需要表面導(dǎo)體，則導(dǎo) 電材料可鋪設(shè)到頂表面702,其在其上覆蓋了釋放層708。例如，圖16示出可用于將導(dǎo)電 材料鋪設(shè)到頂表面702的示例篩710。篩710包括允許導(dǎo)電材料鋪設(shè)到頂表面702的開(kāi)口 712,頂表面702在其上覆蓋了釋放層708。在圖16所示的示例實(shí)施方式中，篩710包括第 一開(kāi)口 712a，其被依尺寸制造并成形以允許形成從Z向部件的頂表面或底表面的中心部分 到部件的邊緣的導(dǎo)電跡線。在這個(gè)實(shí)施方式中，篩710還包括開(kāi)口 712b和712c，其被依尺 寸制造并成形以允許導(dǎo)電段的形成，導(dǎo)電段形成部件中的導(dǎo)電側(cè)溝道的一部分。任何適當(dāng) 的方法可用于鋪設(shè)導(dǎo)電材料，包括例如蝕刻、沉積（例如物理氣相沉積（PVD)或電鍍）、旋 涂、絲網(wǎng)印刷或噴射。
[0110] 圖17示出在頂表面702上鋪設(shè)導(dǎo)電材料714的薄板700。使用對(duì)角影線示出導(dǎo)電 材料714。具體地，導(dǎo)電材料714包括導(dǎo)電跡線715,其定位成從Z向部件的頂表面或底表 面的中心部分延伸到部件的邊緣，用于將穿過(guò)部件的內(nèi)部導(dǎo)電溝道電氣連接到PCB上的跡 線。導(dǎo)電材料714還包括形成部件中的導(dǎo)電側(cè)溝道的一部分的導(dǎo)電段716和717。導(dǎo)電材 料714可包括接合劑以使它粘附到本身和隨后的部件層。在這個(gè)實(shí)施方式中，接合劑使得 在制造工藝的連續(xù)步驟之間固化，使得隨后的步驟不引起材料的遷移?？蛇x地，在PVD或電 鍍用于鋪設(shè)導(dǎo)電材料714的情況下，導(dǎo)電材料714可以是純金屬或金屬合金。
[0111] 如圖18所示，第一層犧牲約束材料720鋪設(shè)到頂表面702,其在其上覆蓋了釋放 層708。犧牲約束材料720形成界定部件的外部形狀的腔722。在所示的示例實(shí)施方式中， 腔722包括界定第一層的通常圓柱形的形狀的通常圓柱形的壁724。壁724包括界定部件 中的相應(yīng)的一對(duì)側(cè)溝道的一對(duì)突出部726、728。這層犧牲約束材料720的厚度與Z向部件 的第一層的期望高度相同。在一些實(shí)施方式中，部件層具有在大約〇. 039密爾和大約62密 爾（大約Im和大約I. 57mm)之間的高度，包括其間的所有增量和值，取決于Z向部件將被 使用的應(yīng)用。將認(rèn)識(shí)到，隨著技術(shù)的進(jìn)步，層可被制造地比大約Im薄。構(gòu)成Z向部件的層 的高度可以是均勻的，或可在單個(gè)Z向部件內(nèi)改變。在一個(gè)實(shí)施方式中，犧牲約束材料720 是與釋放層708相同的材料。可選地，犧牲約束材料720可以是經(jīng)受得住在Z向部件的構(gòu) 造期間使用的化學(xué)制品和輻射的任何適當(dāng)?shù)牟牧?。任何適當(dāng)?shù)姆椒捎糜阡佋O(shè)犧牲約束材 料720,包括例如蝕刻、沉積（例如物理氣相沉積（PVD)或電鍍）、旋涂、絲網(wǎng)印刷或噴射。
[0112] 這層犧牲約束材料720還可包括穿過(guò)其的各種溝道730,溝道730從腔722向外延 伸。溝道730將填充有形成部件的主體的材料（或另一適當(dāng)?shù)牟牧希?，以便在燒制過(guò)程期間 提供對(duì)部件的結(jié)構(gòu)支承，同時(shí)犧牲約束材料720消耗，如下面更詳細(xì)討論的。圖18示出四 個(gè)溝道730a、730b、730c、730d，雖然更多或更少的溝道730可按需要根據(jù)所需的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 的量被使用。例如在一個(gè)實(shí)施方式中，六個(gè)溝道730設(shè)置在犧牲約束材料720中以最大化 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。溝道730優(yōu)選地很薄，使得在溝道730中形成的徑向支承結(jié)構(gòu)可容易斷裂以在 部件被形成和燒制之后釋放部件。在所示的示例實(shí)施方式中，溝道730穿過(guò)壁部分724形 成，以便與腔722連接。以這種方式，由溝道730形成的徑向支承結(jié)構(gòu)連接到Z向部件的主 體?？蛇x地，一薄層犧牲約束材料720可位于溝道730和腔722之間以當(dāng)部件與徑向支承 結(jié)構(gòu)分離時(shí)防止Z向部件的側(cè)表面上的表面不規(guī)則性。此外，一個(gè)或多個(gè)腔730可被省略， 以便指示零件的方位（即，通過(guò)非對(duì)稱地布置腔730)，從而減小浪費(fèi)的部件主體材料的數(shù) 量并簡(jiǎn)化部件與支承結(jié)構(gòu)的分離。
[0113] 腔722和溝道730然后被填充有光致抗蝕劑材料，其可以是任何光可成像的環(huán)氧 樹(shù)脂或類似的材料。光致抗蝕劑材料然后通過(guò)掩模選擇性地暴露于輻射源以產(chǎn)生空隙，其 中導(dǎo)電材料在部件的第一層中是需要的。可根據(jù)需要使用正光致抗蝕劑或負(fù)光致抗蝕劑。 圖19示出在光致抗蝕劑材料732被選擇性地蝕刻以形成空隙734之后的腔722和其中具 有光致抗蝕劑732的溝道730(用X影線示出），其中導(dǎo)電材料根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式是需 要的。具體地，空隙734包括用于沿著部件的長(zhǎng)度形成穿過(guò)部件的內(nèi)部部分的信號(hào)路徑的 中心空隙734a。一對(duì)空隙734b、734c在緊靠突出部726、728的腔722的相對(duì)邊緣處形成， 用于形成在部件中的一對(duì)導(dǎo)電側(cè)溝道。形成額外的空隙734d，其中導(dǎo)電跡線715與腔722 的邊緣相接以在部件的側(cè)表面上沿著其長(zhǎng)度形成導(dǎo)電段，以建立到導(dǎo)電跡線715的連接。
[0114] 空隙734然后被填充有導(dǎo)電材料714?？衫缤ㄟ^(guò)如上面討論的擠壓、沉積、旋涂、 絲網(wǎng)印刷或噴射來(lái)填充空隙734。在導(dǎo)電材料接合劑被固化之后，剩余的光致抗蝕劑材料 732被移除，如圖20所示的。如上面討論的，犧牲約束材料720被選擇成經(jīng)受得住蝕刻工 藝。在所示的示例實(shí)施方式中，中心導(dǎo)電溝道736由沿著部件層的高度延伸并電氣連接到 跡線715的空隙734a形成。額外的導(dǎo)電材料714分別通過(guò)空隙734b、734c添加到導(dǎo)電段 716和717。額外的導(dǎo)電段739由沿著層的高度延伸并電氣連接到在腔722的邊緣處的跡 線715的空隙734b形成。在一些實(shí)例中，在PCB的厚度和Z向部件的長(zhǎng)度中的制造變化可 防止Z向部件與PCB的頂表面和底表面完美地齊平。當(dāng)Z向部件的頂表面或底表面延伸而 超過(guò)PCB的相應(yīng)頂表面或底表面時(shí)，導(dǎo)電段739形成在跡線715和PCB上的相應(yīng)跡線之間 的橋。作為結(jié)果，導(dǎo)電段739允許Z向部件上的跡線715連接到PCB上的跡線，即使Z向部 件的頂表面或底表面不與PCB的相應(yīng)頂表面或底表面齊平。
[0115] 如圖21所示，腔722的其余部分然后被填充有形成部件的主體742的材料740。 用填充點(diǎn)示出主體材料740。在這個(gè)階段，形成Z向部件的第一層。主體材料740可包括具 有從大約3 (例如聚合物）到超過(guò)10, 000 (例如鈦酸鋇（BaTiO3))的相對(duì)電容率的單種介電 材料。例如，可在Z向去耦電容器中使用具有相對(duì)高的介電常數(shù)值的材料，且可在Z向信號(hào) 通過(guò)部件中使用具有相對(duì)低的介電常數(shù)值的材料。如果希望Z向部件具有感應(yīng)功能或延遲 線，則可選擇具有范圍為大約1到大約50, OOO的低或高的相對(duì)磁導(dǎo)率的鐵氧體材料。如果 希望Z向部件具有某個(gè)程度的導(dǎo)電率，則可導(dǎo)電材料可與介電材料混合以產(chǎn)生期望電阻。
[0116] 溝道730也可被填充有主體材料740以形成徑向支承件744。主體材料740可在 必要時(shí)包括接合劑材料。腔722和溝道730被填充，使得主體材料740與犧牲約束材料720 的頂表面齊平。如上面討論的，這可例如通過(guò)擠壓、沉積、旋涂、絲網(wǎng)印刷或噴射來(lái)完成。此 夕卜,如上面討論的,針對(duì)部件的主體設(shè)想很多不同的材料,例如絕緣體材料,其可以是介電 材料。導(dǎo)電溝道736、導(dǎo)電段716、717和739被示為穿過(guò)主體742的層的頂表面而暴露。將 認(rèn)識(shí)到，代替首先選擇性地在腔722中鋪設(shè)導(dǎo)電材料714并然后鋪設(shè)主體材料740,可根據(jù) 需要反轉(zhuǎn)這個(gè)順序以相反選擇性地在鋪設(shè)導(dǎo)電材料714之前鋪設(shè)主體材料740。
[0117] 一旦主體材料740中的接合劑材料固化，額外的層就可根據(jù)相同的順序在第一層 的頂部上形成。也就是說(shuō)，一次鋪設(shè)額外層的犧牲約束材料720的一層，每層形成界定下一 層的形狀的腔。導(dǎo)電材料714、主體材料740和/或任何其它期望的材料根據(jù)需要選擇性 地進(jìn)行鋪設(shè)以形成下一部件層。重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到形成整個(gè)部件。例如，圖22示出鋪設(shè) 在中心導(dǎo)電溝道736的頂部和導(dǎo)電側(cè)溝道的導(dǎo)電段716、717上的額外的導(dǎo)電材料714。導(dǎo) 電段739不需要延伸得更遠(yuǎn)，因?yàn)檫@個(gè)元件設(shè)置成確保連接可在導(dǎo)電跡線715和PCB的頂 表面或底表面上的相應(yīng)跡線之間產(chǎn)生。此外，額外的導(dǎo)電材料714被鋪設(shè)以在第一層的頂 表面上形成導(dǎo)電板746,以便形成具有如上面關(guān)于圖13討論的水平板的Z向電容器。導(dǎo)電 板746連接到導(dǎo)電段717,而不是導(dǎo)電段716。當(dāng)每層電容器被構(gòu)建時(shí)，這個(gè)順序反轉(zhuǎn)，使得 到每個(gè)導(dǎo)電板的連接在導(dǎo)電段716和導(dǎo)電段717之間交替。導(dǎo)電板可以任何期望模式例如 1 _1、2-1、3-1、3-2 父替。
[0118] 如圖23所示，額外的犧牲約束材料720可接著被鋪設(shè)在第一層犧牲約束材料720 的頂部上以界定腔748,用于形成Z向部件的第二層。根據(jù)額外的結(jié)構(gòu)支承是否是需要的， 第二層犧牲約束材料720可以或可以不包括從腔748延伸的溝道730。如果額外的溝道被 包括，則它們可以以與第一層相同的數(shù)量和位置或以不同的數(shù)量和/或在不同的位置處進(jìn) 行設(shè)置。優(yōu)選地，使用盡可能少的溝道730,以便當(dāng)部件與徑向支承件744分離時(shí)最小化在 部件的側(cè)表面上的缺陷的出現(xiàn)。在Z向部件的每層形成之后，導(dǎo)電材料714可根據(jù)需要鋪 設(shè)到頂層的頂表面上。一薄層主體材料740也可被鋪設(shè)到頂層的頂表面，使得主體材料740 與導(dǎo)電材料714齊平以匹配底層的底表面的幾何結(jié)構(gòu)。
[0119] 圖20-23所示的導(dǎo)電材料714的配置意欲提供形成Z向部件的一層的例子，且將 認(rèn)識(shí)到，可根據(jù)期望的部件來(lái)使用任何適當(dāng)數(shù)量、形狀、尺寸和放置的導(dǎo)電材料714。具體 地，雖然圖18-20示出兩個(gè)導(dǎo)電側(cè)溝道的形式，可根據(jù)需要形成任何數(shù)量的導(dǎo)電側(cè)溝道，包 括沒(méi)有導(dǎo)電側(cè)溝道。類似地，雖然示出一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電溝道736,可根據(jù)需要形成穿過(guò)部件的 內(nèi)部部分的任何數(shù)量的導(dǎo)電溝道。此外，雖然示出通常圓柱形的腔722、748,可使用很多不 同的部件主體形狀，如上面討論的。
[0120] 雖然在圖22和圖23中示出了具有水平板的Z向電容器的形式，也可形成具有與 圖12所示的部件類似的垂直板的Z向電容器。為了形成垂直板電容器，導(dǎo)電材料714可首 先被篩到薄板700的頂表面702上，頂表面702在其上覆蓋釋放層708以形成如圖24所示 的一對(duì)導(dǎo)電段750、751。每個(gè)導(dǎo)電段750、751形成部件中的相應(yīng)導(dǎo)電側(cè)溝道的一部分。第 一層犧牲約束材料720然后被添加且其中的腔被填充有如圖25所示的主體材料740。導(dǎo)電 段750、751穿過(guò)這層主體材料740延伸。另一層犧牲約束材料720然后被添加，形成另一 腔755。導(dǎo)電材料714以如圖26所示的交替模式被鋪設(shè)在腔755中以形成兩組垂直導(dǎo)電板 752、753的段。用重對(duì)角影線示出組752,而用輕對(duì)角影線示出組753。在所示的示例實(shí)施 方式中，形成垂直導(dǎo)電板的導(dǎo)電段的組752、753以1-1模式放置；然而，板可以任何期望的 模式進(jìn)行布置。導(dǎo)電板段的組752連接到導(dǎo)電段750,形成在部件中但與導(dǎo)電段751間隔開(kāi) 的第一導(dǎo)電側(cè)溝道。類似地，導(dǎo)電板段的組753連接到導(dǎo)電段751而不是導(dǎo)電段750。
[0121] 如圖27所示，腔755可接著被填充有主體材料740以完成該部件層。主體材料740 與導(dǎo)電段750、751和形成垂直板的導(dǎo)電段的組752、753的頂部齊平。部件的其余部分然后 在如上面討論的第一形成的層的頂部上被逐層構(gòu)建。導(dǎo)電段750、751沿著部件的長(zhǎng)度延伸 并形成部件中的導(dǎo)電側(cè)溝道。類似地，導(dǎo)電段的組752、753沿著部件的長(zhǎng)度延伸并形成電 容器的垂直導(dǎo)電板。雖然在所示的示例實(shí)施方式中的垂直板相對(duì)直的，如圖12所示，也可 根據(jù)需要使用彎曲的板。此外，雖然圖22到圖27示出兩種不同類型的Z向電容器的形式， 如上面討論的，設(shè)想很多不同類型的部件，包括但不限于傳輸線、延遲線、T形濾波器、去耦 電容器、電感器、共模扼流圈、電阻器、差分對(duì)通過(guò)器、差分鐵氧體磁珠、二極管或ESD保護(hù) 設(shè)備（變阻器）。
[0122] 圖28示出用于一次構(gòu)造多個(gè)Z向部件772的示例陣列770。陣列770將部件772 定位得盡可能接近在一起以最大化制造效率。徑向支承件744被示為將多對(duì)部件772鏈接 在一起。在所示的示例實(shí)施方式中，由犧牲約束材料720或主體材料740形成的凹性三角 形774處于多個(gè)部件772之間。當(dāng)完成制造工藝時(shí)，這些三角形774將是浪費(fèi)的材料。
[0123] 徑向支承件744可沿著一層在部件772之間延伸，如在圖21和圖22中所示的?？?選地，一些或所有徑向支承件744可延伸越過(guò)多個(gè)層。例如，圖29示出具有層771a、771b、 771c、771d的陣列770的側(cè)剖視圖。用填充點(diǎn)示出主體材料740,且用無(wú)填充示出犧牲約束 材料720。在本例中，徑向支承件744以階梯狀方式從一個(gè)部件772a的底部附近上升到陣 列770中的相鄰部件772b的頂部附近。徑向支承件744的每個(gè)段與前一層上的段重疊。合 并延伸越過(guò)單個(gè)層的徑向支承件744和延伸越過(guò)多個(gè)層的徑向支承件744的陣列770可用 于提供增加的機(jī)械穩(wěn)定性。
[0124] 在形成Z向部件之后，燒制工藝被應(yīng)用以固化該部分。燒制過(guò)程也使該部分收縮 到其最終尺寸。相應(yīng)地，部件被形成得比最終期望尺寸更大以解釋這個(gè)收縮。當(dāng)部件被燒制 時(shí)，犧牲約束材料720消耗，使得徑向支承件744將部件保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩？蛇x地，可在 燒制之前或之后使用溶劑或等離子體處理來(lái)溶解犧牲約束材料720。在溶解犧牲約束材料 720之后執(zhí)行燒制工藝的情況下，可在執(zhí)行溶劑或等離子體處理之前預(yù)焙部件，以便在處理 和燒制期間使部件穩(wěn)定。接著使用沖孔方法可容易從徑向支承件744移除部件，以從徑向 支承件744解除部件。例如，部件的陣列770可位于可幫助分割部件的封裝板中的腔的陣 列之上并然后沖入到該腔的陣列內(nèi)。當(dāng)部件從徑向支承件744沖出時(shí)，每個(gè)腔可幫助使部 件對(duì)齊?？山又褂米詣?dòng)化設(shè)備來(lái)封裝沖入的部件，自動(dòng)化設(shè)備將該部分推出封裝板而進(jìn) 入磁帶卷軸系統(tǒng)或類似的封裝系統(tǒng)中。為了便于分割，連接相鄰部件的徑向支承件744可 以在部分向上的方向附接到部件的側(cè)壁（與部件的頂表面或底表面間隔開(kāi)）以允許每個(gè)部 件的更多部分在與徑向支承件744分離期間在其相應(yīng)的腔中被約束。
[0125] 在部件被構(gòu)建時(shí)使用在燒制期間消耗的犧牲約束材料來(lái)支承部件，消除了在燒制 之前將部件從固定約束結(jié)構(gòu)彈出的需要，這可導(dǎo)致弄臟、撕裂或以另外方式損壞部件的結(jié) 構(gòu)。約束材料結(jié)合徑向支承件744防止部件在燒制工藝期間移動(dòng)，這可使配件變形或使它 們接觸并粘在一起。此外，本文描述的工藝與厚膜或薄膜工藝相容。
[0126] 可為了產(chǎn)量和性能在Z向部件仍然連接到徑向支承件744時(shí)或在它們被分離之后 測(cè)試Z向部件。在部件的外表面上暴露的導(dǎo)電材料714可使用電解技術(shù)被過(guò)度電鍍以提供 與存在于部件內(nèi)部中的導(dǎo)電材料714不同的表面導(dǎo)電材料。如果需要，當(dāng)每層被形成以改 變導(dǎo)電材料714的表面特性時(shí)，也可使用電解技術(shù)。此外，在形成部件之后而不是在形成每 層時(shí)，可鋪設(shè)導(dǎo)電材料714的外部部分。例如，在部件形成之后，導(dǎo)電材料714可被鋪設(shè)到 部件中的側(cè)溝道?？刮g劑區(qū)域可被添加到Z向部件以防止導(dǎo)電材料粘到被規(guī)定為不是導(dǎo)電 性的區(qū)域。膠粘劑區(qū)域可應(yīng)用于部件以幫助將它們保持在PCB中。可見(jiàn)的標(biāo)記和/或定位 特征也可被添加到Z向部件以幫助組裝成PCB。
[0127] -旦完成Z向部件的生產(chǎn)，就準(zhǔn)備插入PCB的安裝孔內(nèi)。如上面討論的，部件可垂 直于PCB的平面從頂表面或底表面或這兩個(gè)表面安裝、與其成一角度安裝、或插入在PCB的 頂表面和底表面之間的PCB的邊緣內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，Z向部件壓入配合到安裝孔內(nèi)。 這個(gè)壓入配合可以以在部件和安裝孔之間的介入配合的形式。在Z向部件定位于安裝孔中 之后，導(dǎo)電鍍橋可被應(yīng)用以將部件的頂表面和/或底表面上的一個(gè)或多個(gè)跡線連接到PCB 上的相應(yīng)跡線。此外，在Z向部件在其中包括側(cè)溝道的情況下，額外的導(dǎo)電板可應(yīng)用于這些 側(cè)溝道以形成在Z向部件和PCB之間的期望信號(hào)連接。
[0128] 雖然圖18-23示出使用單種主體材料740以形成Z向部件，但將認(rèn)識(shí)到，可根據(jù)需 要使用多種主體材料，諸如，例如多種介電材料，每種介電材料具有不同的介電常數(shù)。例如， 圖30示出由在導(dǎo)電溝道736周圍的具有相對(duì)低的介電常數(shù)（例如在大約6和大約100之 間）的第一主體材料740a和在第一主體材料740a周圍的具有相對(duì)高的介電常數(shù)（例如在 大約2, 000和大約25, 000之間）的第二主體材料740b形成的Z向電容器的第一層。用輕 填充點(diǎn)示出主體材料740a，且用重填充點(diǎn)示出主體材料740b?？墒褂蒙厦嬗懻摰墓に囘x擇 性地鋪設(shè)每種主體材料740a、740b。
[0129] 在一些實(shí)施方式中，使用上面關(guān)于圖14B和圖14C討論的凹坑或微坑而形成的部 件的錐形端可以是可移除的。在這些實(shí)施方式中，錐形端可用作導(dǎo)入端以使Z向部件容易 插入PCB中的安裝孔內(nèi)并然后在部件安裝在PCB中之后被移除。部件的頂表面或底表面可 包括突出部或凹口以便于部件的錐形端部部分的移除。例如，圖31示出用于在部件的頂表 面或底表面中形成凹口以便于圓形導(dǎo)入端的移除的襯底材料的示例性薄板700。在所示的 示例實(shí)施方式中，在薄板700的頂表面702中形成的圓形微坑704的一部分包括在部件的 底層的底表面（此外其可以是在PCB中使用的部件的頂表面或底表面）中形成相應(yīng)的凹坑 的突出部776。包括圓形微坑704和突出部776的頂表面702被覆蓋有如上討論的釋放層 708。在部件的頂表面或底表面中的凹坑允許導(dǎo)入端扭轉(zhuǎn)并與部件分離，如下面更詳細(xì)討論 的。
[0130] 在另一實(shí)施方式中，可使用圖14A所示的具有平坦頂表面702的薄板700在部件 上形成錐形端部部分。參考圖32,釋放層708的厚涂層被鋪設(shè)到平坦頂表面702,且具有期 望剖面的（例如圓形或倒角的）凹坑778使用灰度級(jí)光刻法在釋放層708中形成。具體 地，使用擴(kuò)散的輻射暴露形成凹坑778以選擇性地和部分地蝕刻釋放層708。例如，使用正 蝕刻工藝，輻射暴露的強(qiáng)度與蝕刻的深度成正比。完全的暴露可用于蝕刻凹坑778的最深 部分。通過(guò)降低輻射暴露的量來(lái)形成凹坑778的圓形或倒角部分。將認(rèn)識(shí)到，如果使用負(fù) 蝕刻工藝，則這個(gè)過(guò)程反轉(zhuǎn)。此外，還可通過(guò)選擇性地改變輻射暴露來(lái)在凹坑778中形成突 出部780。
[0131] 在需要可移除端部部分的情況下，如圖33所示用主體材料740填充凹坑（在襯 底材料700或釋放層708中）以形成可移除錐形端部部分。參考圖34, 一層犧牲約束材料 720然后鋪設(shè)到頂表面702,其在其上覆蓋釋放層708。這層犧牲約束材料720包括連接到 由主體材料740形成的錐形端部部分的至少一個(gè)（和優(yōu)選地幾個(gè)）腔782。例如，圖34示 出四個(gè)小腔782。然后用主體材料740填充腔782以建立在Z向部件的主體和可移除錐形 端部部分之間的連接。腔782依尺寸制造使得該連接強(qiáng)到足夠在部件插入PCB中的安裝孔 內(nèi)期間將錐形端部部分保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，但弱到足夠使得錐形端部部分可在插入之后被 選擇性地折斷?？蛇x擇腔782的幾何結(jié)構(gòu)以提供在插入強(qiáng)度和容易移除之間的期望折衷。 例如，圖34中示出的腔782具有圓形橫截面?？蛇x地，矩形腔可提供沿著其長(zhǎng)度很強(qiáng)的連 接器，但其沿著其長(zhǎng)度擁有低強(qiáng)度的切力。
[0132] 在填充腔782之后，如圖35所示，添加一層犧牲材料720,其具有依尺寸制造以形 成如上討論的Z向部件的第一層的腔722。這層犧牲材料720也可包括從如上討論的腔722 徑向延伸的腔730。然后用導(dǎo)電材料714、主體材料740和/或如上討論的任何其它期望材 料選擇性地填充腔722。例如，圖36示出填充有主體材料740的腔722。由主體材料740 在腔782中形成的連接器建立在錐形端部部分和部件主體的第一層之間的連接，腔782位 于如圖35所示的腔722的底部處。然后使用額外層的犧牲約束材料720如上面討論的逐 層形成Z向部件以界定部件的外部結(jié)構(gòu)。
[0133] 圖37示出產(chǎn)生的Z向部件820。部件820包括具有一對(duì)側(cè)溝道824 (其中一個(gè)側(cè)溝 道沒(méi)有示出）的主體部分822。部件820還包括由凹坑704形成的圓形錐形端部部分826。 端部部分826包括由突出部776形成的窄凹口 828。端部部分826通過(guò)由腔782形成的四 個(gè)連接器830連接到主體部分822。以這種方式，主體部分822、圓形端部部分826和連接 器830彼此整體地形成。在端部部分826和主體部分822之間的其余區(qū)域是敞開(kāi)的。在端 部部分826和主體部分822之間的間隙832優(yōu)選地非常小，但在圖37中為了說(shuō)明目的被示 為放大。在部件820插入PCB中的安裝孔內(nèi)之后，端部部分826可使用如下工具進(jìn)行移除， 該工具被成形為嚙合凹口 828并配置成扭轉(zhuǎn)端部部分826以折斷連接器830并使端部部分 826與主體部分822分尚。
[0134] 為了說(shuō)明的目的呈現(xiàn)了幾個(gè)實(shí)施方式的前述描述。意圖不是排他的或?qū)⒈旧暾?qǐng)限 制到所公開(kāi)的精確形式，且按照上面的教導(dǎo)，顯然很多修改和變化是可能的。應(yīng)理解，本發(fā) 明可以用除了如在本文特別闡述的方式以外的方式被實(shí)施，而不偏離本發(fā)明的范圍。意圖 是本申請(qǐng)的范圍由其所附的權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于制造用于插入印刷電路板中的安裝孔內(nèi)的z向部件的方法，所述方法包 括： 在由界定所述Z向部件的外部形狀的約束材料形成的腔中形成所述Z向部件； 消耗所述約束材料W從所述約束材料釋放所述Z向部件；W及 燒制所述Z向部件。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述Z向部件被燒制時(shí)，所述約束材料通過(guò)熱消 耗。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述約束材料通過(guò)溶劑或等離子體處理進(jìn)行消耗。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述Z向部件包括： 提供連續(xù)層的所述約束材料，每層所述約束材料具有在其中形成的、界定所述Z向部 件的相應(yīng)層的外部形狀的腔；W及 用至少一種材料選擇性地填充每個(gè)腔W形成所述Z向部件的每層。
5. -種用于制造用于插入印刷電路板中的安裝孔內(nèi)的Z向部件的方法，所述方法包 括： 提供連續(xù)層的約束材料，每層所述約束材料具有在其中形成的、界定所述Z向部件的 相應(yīng)層的外部形狀的腔；W及 用至少一種材料選擇性地填充每個(gè)腔W形成所述Z向部件的每層，其中，在提供下一 連續(xù)層的所述約束材料之前選擇性地填充每個(gè)腔； 消耗所述約束材料W從所述約束材料釋放所述Z向部件；W及 燒制所述Z向部件。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，當(dāng)所述Z向部件被燒制時(shí)，所述約束材料通過(guò)熱消 耗。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述約束材料通過(guò)溶劑或等離子體處理進(jìn)行消耗。
8. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，每個(gè)連續(xù)層的所述約束材料堆疊在前一層所述約 束材料的頂部上。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在當(dāng)所述約束材料被消耗時(shí)經(jīng)受得住的襯底的頂 部上形成多層所述約束材料。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述襯底包括在其中的、形成所述Z向部件的錐形 端部的凹坑。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述襯底的頂表面覆蓋有釋放層，且所述釋放層與 所述約束材料一起消耗W從所述襯底釋放所述Z向部件。
12. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，在所述約束材料中形成的所述腔的至少一部分被 填充有多種不同的材料。
13. 如權(quán)利要求5所述的方法，其還包括填充從所述約束材料中的所述腔中的至少一 個(gè)腔向外延伸的溝道W形成支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)定位成在所述約束材料消耗之后支承 所述Z向部件。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述支承結(jié)構(gòu)連接Z向部件的陣列中的相鄰Z向 部件。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述支承結(jié)構(gòu)越過(guò)至少兩層所述約束材料成階梯 狀。
【文檔編號(hào)】H05K1/18GK104472025SQ201380032551
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】凱斯·布萊恩·哈丁, 保羅·凱文·霍爾, 扎迦利·查爾斯·內(nèi)森·克拉策, 張清 申請(qǐng)人:利盟國(guó)際有限公司