CN114420451B - 多层陶瓷电容器 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种多层陶瓷电容器，所述多层陶瓷电容器包括：主体，包括第一介电层、第二介电层和第三介电层，所述第一介电层上设置有第一内电极、第一结合部和第二内电极，所述第二介电层上设置有第三内电极、第二结合部和第四内电极，所述第三介电层上设置有第五内电极或第六内电极；以及第一外电极和第二外电极，连接到所述第一内电极、所述第二内电极、所述第三内电极、所述第四内电极、所述第五内电极、所述第六内电极中的相应内电极，并且所述第一外电极和所述第二外电极设置在所述主体的在所述第一方向上的两个表面上。所述第一介电层、所述第二介电层、所述第三介电层顺序地堆叠。
Description
本申请是申请日为2020年1月21日、申请号为202010071744.8的发明专利申请“多层陶瓷电容器”的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种多层陶瓷电容器。
背景技术
在电容器组件之中，多层陶瓷电容器(MLCC)具有小尺寸、高容量以及易安装的优点。
近年来，陶瓷电子组件(特别是多层陶瓷电容器)已根据市场需求实现了超高容量。为了确保这样的容量，必须增加堆叠层数，但是随着堆叠层数增加，片的可靠性会降低。
该问题是由于随着堆叠层数增加因内电极的厚度引起的台阶增大而导致的。随着堆叠层数增加，介电层会伸长以填充台阶，这会在烧制工艺中导致裂纹以及有效层和覆盖层之间的分层。
因此，需要开发一种超小尺寸且超高容量的多层陶瓷电容器，并且该多层陶瓷电容器满足片的机械可靠性和耐湿可靠性。
发明内容
本公开的一方面在于提供一种具有提高的机械强度的多层陶瓷电容器。
本公开的另一方面在于提供一种具有优异的耐湿可靠性的多层陶瓷电容器。
本公开的另一方面在于提供一种能够确保高容量同时防止裂纹或分层的多层陶瓷电容器。
根据本公开的实施例，可提供一种多层陶瓷电容器。所述多层陶瓷电容器包括：主体，包括第一介电层、第二介电层和第三介电层，所述第一介电层上设置有第一内电极、第一结合部和第二内电极，所述第二介电层上设置有第三内电极、第二结合部和第四内电极，所述第三介电层上设置有第五内电极或第六内电极，并且所述主体包括在第一方向上相对的第三表面和第四表面、在第二方向上相对的第五表面和第六表面以及在第三方向上相对的第一表面和第二表面；以及第一外电极和第二外电极，连接到所述第一内电极、所述第二内电极、所述第三内电极、所述第四内电极、所述第五内电极、所述第六内电极中的相应内电极，并且设置在所述主体的在所述第一方向上的两个表面上。所述第一介电层、所述第二介电层、所述第三介电层顺序地堆叠。
根据本公开的实施例，可提供一种多层陶瓷电容器。所述多层陶瓷电容器包括：第一介电层，在所述第一介电层上设置有第一内电极和与所述第一内电极隔开的第二内电极；第二介电层，在所述第二介电层上设置有第三内电极和与所述第三内电极隔开的第四内电极；第三介电层，在所述第三介电层上设置有第五内电极或第六内电极，所述第五内电极和所述第六内电极具有相反的极性，所述第一介电层、所述第二介电层、所述第三介电层在厚度方向上顺序地堆叠以形成主体；以及第一外电极和第二外电极，设置在所述主体的与所述第一介电层、所述第二介电层、所述第三介电层垂直的相对表面上，并连接到所述第一内电极、所述第二内电极、所述第三内电极、所述第四内电极、所述第五内电极、所述第六内电极中的相应内电极。
附图说明
通过以下结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解本公开的以上和其他方面、特征和优点，在附图中：
图1是示出根据本公开的实施例的多层陶瓷电容器的示意性透视图；
图2是示出图1的主体的透视图；
图3是从另一方向观察的图2的主体的透视图；
图4至图7是示意性地示出根据本公开的实施例的内电极的平面图；
图8是示出图4至图7的内电极的堆叠过程的透视图；
图9是示出根据本公开的另一实施例的主体的透视图；
图10是从另一方向观察的图9的主体的透视图；
图11和图12是示意性地示出根据本公开的另一实施例的内电极的平面图；以及
图13是示出应用图11和图12的内电极的堆叠过程的透视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图如下描述本公开的实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式进行例证，并且不应被解释为限于在此阐述的具体实施例。更确切地说，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。因此，为了清楚描述，可夸大附图中的元件的形状和尺寸，并且在附图中，由相同的附图标记表示的元件是相同的元件。
在附图中，将省略无关的描述以清楚地描述本公开，并且可夸大厚度以清楚地表示多个层和区域。将使用相同的附图标记描述在相同概念的范围内具有相同功能的相同元件。在整个说明书中，除非另有明确说明，否则当组件被称为“包括”或“包含”时，这意味着该组件也可包括其他组件，而不排除其他组件。
在附图中，X方向可被定义为第一方向、L方向或长度方向，Y方向可被定义为第二方向、W方向或宽度方向，并且Z方向可被定义为第三方向、T方向或厚度方向。
在下文中，将参照图1至图8详细地描述根据本公开的实施例的多层陶瓷电容器。
根据本公开的实施例的多层陶瓷电容器100可包括：主体110，包括第一介电层、第二介电层和第三介电层，第一介电层上设置有第一内电极121、第一结合部141和第二内电极122，第二介电层上设置有第三内电极123、第二结合部142和第四内电极124，第三介电层上设置有第五内电极125或第六内电极126，并且主体110具有在第一方向上彼此相对的第三表面S3和第四表面S4以及在第三方向上相对的第一表面S1和第二表面S2；以及第一外电极131和第二外电极132，设置在主体110的在第一方向上的两个表面上。在这种情况下，第一介电层、第二介电层、第三介电层可在Z方向(即，第三方向)上顺序地堆叠并设置。
主体110的具体形状不受特别限制，但是如所示出的，主体110可形成为具有六面体的或相似的形状。由于包含在主体110中的陶瓷粉末在烧制工艺期间的收缩，因此虽然主体110可能不是具有完全直线的六面体的形状，但是可具有大体上六面体的形状。
主体110可具有在厚度方向(Z方向)上彼此相对的第一表面S1和第二表面S2、连接到第一表面S1和第二表面S2并且在长度方向(X方向)上彼此相对的第三表面S3和第四表面S4以及连接到第一表面S1和第二表面S2且连接到第三表面S3和第四表面S4并且在宽度方向(Y方向)上彼此相对的第五表面S5和第六表面S6。在这种情况下，从第一表面S1、第二表面S2、第五表面S5和第六表面S6中选择的一个表面可以是安装表面。
形成主体110的多个介电层111处于烧结状态，并且相邻的介电层111之间的边界可被一体化，使得在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下可能难以确认。
根据本公开的实施例，用于形成介电层111的原材料不受特别限制，只要可利用其获得足够的静电电容即可。例如，用于形成介电层111的原材料可以是钛酸钡(BaTiO3)材料、铅复合钙钛矿型材料、钛酸锶(SrTiO3)材料等。钛酸钡基材料可包括BaTiO3基陶瓷粉末，并且陶瓷粉末的示例可以是钙(Ca)、锆(Zr)等部分地溶在BaTiO3中的(Ba1-xCax)TiO3、Ba(Ti1-yCay)O3、(Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3或Ba(Ti1-yZry)O3。根据本公开的目的，用于形成介电层111的材料(各种陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘合剂、分散剂等)可被添加到诸如钛酸钡(BaTiO3)的粉末中。
具有预定厚度的覆盖部可形成在主体110的最下面的内电极的下部和最上面的内电极的上部。在这种情况下，覆盖部可包括与介电层111的成分相同的成分，并且可通过在主体110的最上面的内电极的上部和最下面的内电极的下部堆叠构成覆盖部的至少一个介电层而形成。
另外，覆盖部的镁(Mg)的含量与设置有内电极的介电层中镁(Mg)的含量可能不同。因此，通过增加覆盖部的根据镁(Mg)的含量的密度，可提高与内电极的可接触性，并且可提高耐湿可靠性。
第一介电层可包括第一内电极121、第一结合部141和第二内电极122。参照图4，第一结合部141可设置在第一内电极121和第二内电极122之间。在这种情况下，第一结合部141可指第一介电层的部分区域。第一结合部141可指设置在第一介电层上的第一内电极121和第二内电极122之间的区域，并且更具体地，第一结合部141可沿Y方向位于第一内电极121和第二内电极122之间，并且可指未分配第一内电极121和第二内电极122的区域(例如可以是图4的W1的区域)。
第二介电层可包括第三内电极123、第二结合部142和第四内电极124。参照图5，第二结合部142可设置在第三内电极123和第四内电极124之间。在这种情况下，第二结合部142可指第二介电层的部分区域。第二结合部142可指设置在第二介电层上的第三内电极123和第四内电极124之间的区域，并且更具体地，第二结合部142可沿Y方向位于第三内电极123和第四内电极124之间，并且可指未分配第三内电极123和第四内电极124的区域。在根据本实施例的多层陶瓷电容器中，第一结合部141和第二结合部142可设置在介电层上以增加同质材料之间的结合面积，从而提高电容器片的机械强度。
在本公开的实施例中，第一结合部和第二结合部可结合。在本说明书中，“粘合”可指粘合材料的表面和被粘物的表面通过界面的结合力而彼此结合的状态。界面的结合力可以是由于粘合材料的表面分子和被粘物的表面分子之间的化学相互作用，或者可以是由于机械结合。第一结合部和第二结合部可通过物理或化学结合而结合。当使第一结合部与第二结合部分离所需的拉伸强度被称为粘合力时，第一结合部和第二结合部之间的粘合力不受特别限制，而是可以是例如1Mpa或更大、100Gpa或更小。在本实施例中，第一结合部和第二结合部可通过物理和/或化学结合而结合，以防止在有效层中分层。
内电极可包括：第一内电极121和第二内电极122，设置在相同的介电层上；第三内电极123和第四内电极124，设置在与第一内电极121和第二内电极122所位于的介电层不同的介电层上并且设置在相同的介电层上；以及第五内电极125和第六内电极126，分别设置在与第一内电极121和第二内电极122所位于的介电层或者第三内电极123和第四内电极124所位于的介电层不同的介电层上。在这种情况下，其上设置有第一内电极121和第二内电极122的介电层可被定义为第一介电层，其上设置有第三内电极123和第四内电极124的介电层可被定义为第二介电层，并且其上设置有第五内电极125或第六内电极126的介电层可被定义为第三介电层。
图4至图7是示出第一内电极、第二内电极、第三内电极、第四内电极、第五内电极、第六内电极的平面图。图4示出了包括第一内电极121和第二内电极122并且其上设置有第一结合部141的第一介电层。图5示出了包括第三内电极123和第四内电极124并且其上设置有第二结合部142的第二介电层。图5示出了其上设置有第五内电极125的第三介电层，图6示出了其上设置有第六内电极126的第三介电层。
根据本公开的实施例，第一介电层、第二介电层、第三介电层可顺序地堆叠。参照图2至图7，第一内电极121、第二内电极122和第五内电极125可设置为暴露于主体110的第三表面S3。在这种情况下，第一内电极121、第二内电极122和第五内电极125可连接到设置在主体110的第三表面S3上的第一外电极131。
如以上实施例中，参照图2至图7，第三内电极123、第四内电极124和第六内电极126可设置为暴露于主体110的第四表面S4。在这种情况下，第三内电极123、第四内电极124和第六内电极126可连接到设置在主体110的第四表面S4上的第二外电极132。
根据以上实施例，第一结合部141和第二结合部142可彼此粘合以增加片的机械强度。另外，由于第五内电极125和第六内电极126设置为彼此相对，因此根据本公开的多层陶瓷电容器的容量可进一步增加，从而能够实现高容量片。
在一个示例中，第一结合部141和/或第二结合部142的宽度W1可以是第五内电极125的宽度或第六内电极126的宽度的0.1倍到0.7倍。第一结合部141和/或第二结合部142的宽度W1可以是第五内电极125的宽度或第六内电极126的宽度的0.10倍或更大、0.12倍或更大、0.14倍或更大、0.16倍或更大、0.18倍或更大或0.20倍或更大，并且可以是0.70倍或更小、0.68倍或更小、0.66倍或更小、0.64倍或更小、0.62倍或更小或0.60倍或更小，但不限于此。第一结合部141和/或第二结合部142的宽度W1可满足以上范围，从而进一步提高根据本公开的多层陶瓷电容器的机械可靠性。
在本公开的实施例中，主体110可被构造为使得第一介电层、第二介电层和包括第五内电极125的第三介电层，或第一介电层、第二介电层和包括第六内电极126的第三介电层顺序地堆叠。根据本实施例，第三介电层可设置为使得第五内电极和第六内电极彼此相对，并且第一介电层和第二介电层介于第五内电极和第六内电极之间。当应用该结构时，由于第一介电层的第一结合部和第二介电层的第二结合部，因此可提高片的机械强度，并且有可最大化地提高根据本公开的多层陶瓷电容器的容量。
图9至图13是示出本公开的另一实施例的示图。参照图9至图13，在根据本实施例的多层陶瓷电容器中，第一内电极221、第三内电极223和第五内电极225可暴露于主体210的第三表面S3。在这种情况下，第一内电极221、第三内电极223和第五内电极225可连接到设置在主体210的第三表面S3上的第一外电极231。
根据本公开的实施例，第二内电极222、第四内电极224和第六内电极226可暴露于主体210的第四表面S4。在这种情况下，第二内电极222、第四内电极224和第六内电极226可连接到设置在主体210的第四表面S4上的第二外电极232。
用于形成第一内电极221、第二内电极222、第三内电极223、第四内电极224、第五内电极225和第六内电极226的材料不受特别限制，并且第一内电极221、第二内电极222、第三内电极223、第四内电极224、第五内电极225和第六内电极226可使用包括例如银(Ag)、钯(Pd)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、钨(W)、钛(Ti)和它们的合金中的一种或更多种材料的导电膏而形成。丝网印刷法或凹版印刷法可用作导电膏的印刷方法，但是本公开不限于此。
在不同的实施例中，结合部241的宽度W2和结合部242的宽度W3可相同或不同。在各种实施例中，不论哪种情况，宽度W2和W3与第五内电极225的宽度或第六内电极226的宽度的比可在从约0.1到0.7的范围内。
根据本公开的实施例，第一外电极131和第二外电极132可设置在主体110的两个表面上。第一外电极131可设置在主体110的第三表面S3上，并且第二外电极132可设置在主体110的第四表面S4上。
第一外电极131和第二外电极132可分别连接到上述内电极，并且可具有相反的极性。因此，即使上述的第一内电极、第二内电极、第三内电极、第四内电极、第五内电极、第六内电极设置在不同的介电层上，根据本公开的多层陶瓷电容器可用作单个片，并且可在提高片本身的机械强度和耐湿可靠性的同时实现高容量。
用于形成第一外电极131和第二外电极132的材料不受特别限制，并且第一外电极131和第二外电极132可使用包括例如银(Ag)、钯(Pd)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、钨(W)、钛(Ti)中和它们的合金的一种或更多种材料的导电膏而形成。用于形成第一外电极131和第二外电极132的方法不受特别限制。例如，可通过将主体浸入含有导电金属和玻璃的膏体中而形成第一外电极131和第二外电极132，或可通过将经烘干金属膏体获得的干膜转印到主体110的第三表面S3和第四表面S4上而形成第一外电极131和第二外电极132。
如上所述，根据本公开的实施例，能够提供一种通过使用介电层内的结合部而具有优异的机械强度的多层陶瓷电容器。
根据本公开的另一实施例，可提供一种具有优异的耐湿可靠性的多层陶瓷电容器。
根据本公开的另一实施例，可提供一种能够在具有高容量的同时防止裂纹或分层的多层陶瓷电容器。
然而，本公开的各种有利的优点和效果不限于以上描述，并且在描述本公开的具体实施例的过程中将更容易理解。
虽然以上已经示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的由所附权利要求限定的范围的情况下，可做出修改和变化。
Claims (17)
1.一种多层陶瓷电容器，包括：
主体，包括第一层、第二层和第三层，所述第一层上设置有第一内电极、第一结合部和第二内电极并且所述第一层包括电介质，所述第二层上设置有第三内电极、第二结合部和第四内电极并且所述第二层包括电介质，所述第三层上设置有第五内电极和第六内电极中的一者并且所述第三层包括电介质，并且所述主体包括在第一方向上相对的第三表面和第四表面、在第二方向上相对的第五表面和第六表面以及在第三方向上相对的第一表面和第二表面；以及
第一外电极和第二外电极，设置在所述主体的在所述第一方向上的两个表面上，并且所述第一内电极、所述第二内电极、所述第三内电极、所述第四内电极、所述第五内电极、所述第六内电极分别连接到所述第一外电极和所述第二外电极中的相应一者，
其中，所述第一层、所述第二层、所述第三层顺序地堆叠，
其中，所述第一内电极和所述第二内电极在所述第二方向上彼此分开，所述第三内电极和所述第四内电极在所述第二方向上彼此分开，
其中，所述第五内电极和所述第六内电极在所述第三方向上彼此相对，并且分别连接到所述第一外电极和所述第二外电极。
2.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一结合部和所述第二结合部彼此结合。
3.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一内电极、所述第二内电极和所述第五内电极暴露于所述主体的所述第三表面，并且连接到所述第一外电极。
4.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第三内电极、所述第四内电极和所述第六内电极暴露于所述主体的所述第四表面，并且连接到所述第二外电极。
5.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一结合部和所述第二结合部的宽度在所述第五内电极的宽度或所述第六内电极的宽度的从0.1倍到0.7倍的范围内。
6.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述主体被构造为使得所述第一层、所述第二层和包括所述第五内电极的所述第三层或所述第一层、所述第二层和包括所述第六内电极的所述第三层顺序地堆叠。
7.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一内电极、所述第三内电极和所述第五内电极暴露于所述主体的所述第三表面，并且连接到所述第一外电极。
8.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第二内电极、所述第四内电极和所述第六内电极暴露于所述主体的所述第四表面，并且连接到所述第二外电极。
9.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一外电极和所述第二外电极具有彼此相反的极性。
10.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述多层陶瓷电容器还包括设置在所述主体的所述第一表面和所述第二表面上的覆盖部。
11.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一结合部使所述第一内电极和所述第二内电极彼此分离。
12.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第二结合部使所述第三内电极和所述第四内电极彼此分离。
13.一种多层陶瓷电容器，包括：
第一层，在所述第一层上设置有第一内电极和与所述第一内电极隔开的第二内电极，并且所述第一层包括电介质；
第二层，在所述第二层上设置有第三内电极和与所述第三内电极隔开的第四内电极，并且所述第二层包括电介质；
第三层，在所述第三层上设置有第五内电极和第六内电极中的一者，并且所述第三层包括电介质，所述第五内电极和所述第六内电极具有相反的极性，所述第一层、所述第二层、所述第三层在厚度方向上顺序地堆叠以形成主体；以及
第一外电极和第二外电极，设置在所述主体的与所述第一层、所述第二层、所述第三层垂直的相对表面上，并且所述第一内电极、所述第二内电极、所述第三内电极、所述第四内电极、所述第五内电极、所述第六内电极分别连接到所述第一外电极和所述第二外电极中的相应一者，
其中，所述第一内电极和所述第二内电极在宽度方向上彼此分开，并且所述第三内电极和所述第四内电极在宽度方向上彼此分开，
其中，所述第五内电极和所述第六内电极在所述厚度方向上彼此相对，并且分别连接到所述第一外电极和所述第二外电极。
14.如权利要求13所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一内电极和所述第二内电极连接到所述第一外电极，并且所述第三内电极和所述第四内电极连接到所述第二外电极。
15.如权利要求13所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一内电极和所述第三内电极连接到所述第一外电极，并且所述第二内电极和所述第四内电极连接到所述第二外电极。
16.如权利要求13所述的多层陶瓷电容器，其中，当所述第一层和所述第二层堆叠在所述主体中时，所述第一层的使所述第一内电极和所述第二内电极分隔的部分接触所述第二层的使所述第三内电极和所述第四内电极分隔的部分，并且
所述第一层和所述第二层介于所述第五内电极和所述第六内电极之间。
17.如权利要求13所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一层的使所述第一内电极和所述第二内电极分隔的部分的宽度与所述第五内电极的宽度的比或所述第一层的使所述第一内电极和所述第二内电极分隔的部分的宽度与所述第六内电极的宽度的比在从0.1到0.7的范围内，和/或所述第二层的使所述第三内电极和所述第四内电极分隔的部分的宽度与所述第五内电极的宽度的比或所述第二层的使所述第三内电极和所述第四内电极分隔的部分的宽度与所述第六内电极的宽度的比在从0.1到0.7的范围内。
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