CN102683009A - 单面端电极陶瓷电容 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种陶瓷电容，包含：第一面；第一金属层，包含第一端电极；第二金属层，包含第二端电极，其中该第一端电极以及该第二端电极皆暴露于该第一面上；第一陶瓷介电层，位于该第一金属层与该第二金属层之间；第一导电垫，位于该第一面上并电性连接该第一端电极，其中该第一金属层与该第一导电垫彼此垂直；以及第二导电垫，位于该第一面上且与该第一导电垫相隔一定距离，并电性连接该第二端电极，其中该第二金属层与该第二导电垫彼此垂直；其中该第一导电垫与该第二导电垫分别由双层金属所组成，该双层金属包含化学镀内层以及电镀外层，藉由本发明陶瓷电容的导电垫位置的新颖设计，而可以占据较小的电路板空间。

Description

单面端电极陶瓷电容

本发明要求对2012年01月18日提交的中国申请号为201210014221.5的申请案具有优先权。

技术领域

本发明关于一种单面端电极陶瓷电容及其复合堆栈组，尤其关于一种两个端电极均位于同一面上的陶瓷电容，以及使用多个陶瓷电容形成的复合堆栈组。

背景技术

图1为习知的陶瓷电容。陶瓷电容10位于电路板20上，并具有两个端电极，分别为端电极30和端电极40。当陶瓷电容10利用焊锡50焊接于电路板20上时，端电极30和端电极40外侧的焊锡50各自还多占据了一部分空间，至少占了陶瓷电容10长度的30％，造成电路板20有效空间的浪费，于是需要一种新式的陶瓷电容，以解决上述问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种陶瓷电容，包含：第一面、第一金属层、第二金属层、第一陶瓷介电层、第一导电垫及第二导电垫；第一金属层包含第一端电极；第二金属层包含第二端电极，其中该第一端电极以及该第二端电极皆暴露于该第一面上；第一陶瓷介电层，其位于该第一金属层与该第二金属层之间；第一导电垫，位于该第一面上并电性连接该第一端电极，其中该第一金属层与该第一导电垫彼此垂直；第二导电垫，位于该第一面上且与该第一导电垫相隔一定距离，并电性连接该第二端电极，其中该第二金属层与该第二导电垫彼此垂直；其中该第一导电垫与该第二导电垫分别由双层金属所组成，该双层金属包含化学镀内层以及电镀外层。

根据上述的陶瓷电容，该第一金属层与该第二金属层皆为L形，且以交错方式排列。

根据上述的陶瓷电容，其更包含第三金属层及第二陶瓷介电层；第三金属层包含暴露于该第一面的第三端电极，且该第三端电极电性连接该第一导电垫；第二陶瓷介电层位于该第三金属层与该第二金属层之间。

根据上述的陶瓷电容，该化学镀内层的材质为镍，该电镀外层的材质为锡。

根据上述的陶瓷电容，该第一金属层及该第二金属层为∫形。

本发明另提供一种单面式陶瓷电容，包含第一面、第一金属层、第二金属层、第一陶瓷介电层、第一贯通道、第二贯通道、第一导电垫及第二导电垫；其中，第一金属层与该第一面平行；第二金属层，其与该第一金属层平行；第一陶瓷介电层，其夹置于该第一金属层与该第二金属层之间；第一贯通道，与该第一金属层电性连接且贯穿该第一陶瓷介电层，并部分暴露于该第一面上；第二贯通道，与该第一贯通道平行并电性连接该第二金属层，又部分暴露于该第一面上；第一导电垫，位于该第一面上并电性连接该第一贯通道，其中该第一贯通道与该第一导电垫彼此垂直；第二导电垫，位于该第一面上且与该第一导电垫相隔一定距离，并电性连接该第二贯通道，其中该第二贯通道与该第二导电垫彼此垂直。

根据上述的单面式陶瓷电容，该第一金属层与该第二贯通道电性绝缘，且该第二金属层与该第一贯通道电性绝缘。

根据上述的单面式陶瓷电容，其更包含第三金属层及第二陶瓷介电层；第三金属层，与该第二金属层平行，并电性连接该第一贯通道又被该第一贯通道所贯穿，并与该第二贯通道电性绝缘；第二陶瓷介电层，其夹置于该第三金属层与该第二金属层之间，并为该第二贯通道所贯穿。

根据上述的单面式陶瓷电容，该第一导电垫与该第二导电垫分别由双层金属所组成，该双层金属包含化学镀内层以及电镀外层。

根据上述的单面式陶瓷电容，该化学镀内层的材质为镍，该电镀外层的材质为锡。

本发明陶瓷电容的导电垫位置的新颖设计，可以占据较小的电路板空间。另外，本发明在陶瓷电容的两相对面均设置有导电垫，该结构可提供向上电性连接的可能性，十分适合解决现今电路体积缩小的要求。

附图说明

图1为一种传统的陶瓷电容。

图2为本发明陶瓷电容的一示意图。

图3为本发明陶瓷电容的组件爆炸图。

图4为本发明陶瓷电容的一实施方式。

图5为本发明的陶瓷电容用于表面黏着技术中。

图6为本发明单面式端电极陶瓷电容的示意图。

图7为本发明陶瓷电容的另一示意图。

图8为图7所示的陶瓷电容的组件爆炸图。

图9A为图7所示的陶瓷电容的又一实施方式。

图9B为图7所示的陶瓷电容的再一实施方式。

图10为图7所示的陶瓷电容用于表面黏着技术中。

图11为本发明陶瓷电容中的导电垫由双层金属所组成。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

本发明提出一种改良的陶瓷电容，其具有多种的实施方式。图2至图5为本发明陶瓷电容的第一种实施例。首先，请参考图2，其为本发明陶瓷电容的示意图。本发明的陶瓷电容100可以为长方体或是立方体，而且还具有多个面。于此任意选择其中的某一面作为代表性的第一面101。第一面101可以具有多种尺寸，例如1.0毫米＊0.5毫米、0.6毫米＊0.3毫米、0.4毫米＊0.2毫米...等等。

本发明的陶瓷电容100具有向外电连接用，例如与电路板(图未示)上的电路电连接用的第一导电垫103与第二导电垫104。本发明特征之一在于：第一导电垫103与第二导电垫104同时位于外壳的同一面上，并相隔一特定距离，例如0.2毫米至0.4毫米，但不以此为限。图2为第一导电垫103与第二导电垫104同时位于代表性的第一面101上。第一导电垫103与第二导电垫104可以分别由双层金属所组成，例如由内层镍与外层锡所组成的双层金属，请参考图11，双层金属的内层镍1031与内层镍1041可以由化学镀的方式形成，外层锡1032与外层锡1042则可以由电镀的方式来形成，双层金属的形成方式本发明亦不以此为限。

化学镀层与电镀层在材料性质上并不相同，因此而有明显区别。例如，化学镀的电子来源为化学镀液的氧化还原反应，镀上被镀物的镍来源为化学镀液。化学镍的运作过程中不需通电。化学镍镀层通常为非晶质结构，内应力较低，且镀层均匀性较佳。以化学特性而言，耐蚀性较佳，熔点较低。以本例而言，化学镀层厚度约在10～20μm。化学镀的上镀性较佳，比较容易在非导电材质上镀。

另外，电镀需要外加电源提供电子，且镀层离子来源也是外加提供。电镀层通常为晶质结构。以本例而言，镀层厚度通常在3～10μm。

本发明另一特征在于：双层金属中不含贵金属，例如不含银、铜或是钯，所以可以降低生产成本。如图2所示，第一导电垫103与第二导电垫104可以分别具有极小的面积或厚度。例如，第一导电垫103或第二导电垫104的面积尺寸可以是(0.2-0.15)毫米＊(0.2-0.25)毫米。另一方面，第一导电垫103或第二导电垫104的厚度尺寸可以是10至20微米。

本发明的陶瓷电容100中具有多层的金属层，并使用陶瓷材料作为介电层。图3为本发明陶瓷电容的组件爆炸图。本发明的陶瓷电容100中至少具有第一金属层110、第一端电极111、第二金属层120、第二端电极122、顶面介电层108、底面介电层109与第一陶瓷介电层130。

较佳者，第一金属层110与第二金属层120均为极薄的金属层，且分别位于第一陶瓷介电层130的相对两面上。第一金属层110具有第一端电极111，使得第一金属层110与第一端电极111形成L形。类似地，第二金属层120具有第二端电极122，使得第二金属层120与第二端电极122也形成L形。第一金属层110与第二金属层120可以包含镍、铜或是银。

前述的第一导电垫103电连接并覆盖第一端电极111，而第二导电垫104则电连接并覆盖第二端电极122，因此第一金属层110会与第一导电垫103彼此垂直，类似地，第二金属层120也会与第二导电垫104彼此垂直。由于第一金属层110与第二金属层120的特定排列方式，例如交错方式排列，所以可以使得第一端电极111与第二端电极122同时位于并暴露于第一面101上。

位于第一金属层110与第二金属层120之间第一陶瓷介电层130则作为绝缘之用。第一陶瓷介电层130可以使用介电陶瓷粉末烧结而成。例如，第一陶瓷介电层130可以使用钛酸钡或锆酸钙系列配方粉末烧结而成。

在本发明一实施方式中，陶瓷电容100还可以包含多组的金属层与陶瓷介电层，例如顶面介电层108、底面介电层109、第三金属层140与第二陶瓷介电层150等等，如图3与图4所示。一般说来，陶瓷电容100中的金属层越多，单面式端电极陶瓷电容100的电容值就可以越大，例如从100奈法拉第(nF)到1微法拉第(μF)不等。陶瓷电容100中可有大约70层或是多达150层的金属层。

第三金属层140类似前述的第一金属层110与第二金属层120，亦包含位于第一面101的第三端电极143，且第三端电极143亦电性连接第一导电垫103或是第二导电垫104。顶面介电层108与底面介电层109则是分别覆盖第一金属层110与最末金属层107，而第二陶瓷介电层150则类似前述的第一陶瓷介电层130，其位置介于第三金属层140与第二金属层120之间，作为绝缘之用。当本发明的陶瓷电容100用于表面黏着技术中时，即可以将第一面101向下，如图5所示，使得第一导电垫103或是第二导电垫104通过表面黏着技术的焊锡170，与基板160(例如电路板)上的导电垫161、导电垫162相互电性连结。

图6为本发明单面式端电极陶瓷电容的示意图，其中的金属层、陶瓷介电层与导电垫彼此平行，但与贯通道垂直排列。本发明的单面式端电极陶瓷电容200中至少具有第一面201、外壳205、第一金属层210、第二金属层220、第一陶瓷介电层230、第一贯通道261与第二贯通道262。

较佳者，第一金属层210与第二金属层220均为极薄的金属层，而分别位于第一陶瓷介电层230的相对两面上。与前述实施例不同之处在于，本实施例第一金属层210与第二金属层220均不具有端电极，而改以第一贯通道261与第二贯通道262。第一金属层210与第二金属层220可以包含镍、铜或是银。

前述的第一贯通道261直接贯穿第一陶瓷介电层230，并选择性只与第一金属层210电性连接而与第二金属层220电性绝缘。部分的第一贯通道261还会暴露于第一面201上。另外，第二贯通道262则与第一贯通道261平行，并选择性只与第二金属层220电性连接而与第一金属层210电性绝缘。部分的第二贯通道262还会暴露于第一面201上。

第一贯通道261与第二贯通道262皆和第一金属层210及第二金属层220垂直排列，所以第一贯通道261与第二贯通道262亦与第一面201垂直排列。第一贯通道261与第二贯通道262皆包含导电材料，例如铝、铜或是银。第一贯通道261与第二贯通道262的导电材料可以与第一金属层210及第二金属层220者相同或是不同。

第一导电垫203位于第一面201上，电连接并覆盖暴露于第一面201上的第一贯通道261。第二导电垫204亦位于第一面201上，电连接并覆盖暴露于第一面201上的第二贯通道262，因此第一金属层210与第一导电垫203彼此平行，类似地，第二金属层220也与第二导电垫204彼此平行。第一导电垫203与第二导电垫204同时位于外壳205的同一面上，并相隔一定距离，例如0.2毫米至0.4毫米。

第一导电垫203与第二导电垫204可以分别具有极小的面积或厚度。例如，第一导电垫103与第二导电垫104的尺寸可以是第一面201同方向尺寸的1/4以下，例如介于1/4至1/5之间。第一导电垫203与第二导电垫204可以分别由双层金属所组成，例如由内层镍与外层锡所组成的双层金属，请参考图11，双层金属的内层镍1031与内层镍1041可以由化学镀的方式形成，外层锡1032与外层锡1042则可以由电镀的方式来形成。化学镀层与电镀层在材料性质上并不相同，因此而有明显区别。

由于第一金属层210与第二金属层220的特定排列方式，例如交错方式排列，所以可以使得第一贯通道261选择性只与第一金属层210电性连接而与第二金属层220电性绝缘，又第二贯通道262选择性只与第二金属层220电性连接而与第一金属层210电性绝缘。于是，第一贯通道261与第二贯通道262成为金属层和导电垫之间电性连接的媒介。

位于第一金属层210与第二金属层220之间第一陶瓷介电层230，会被第一贯通道261贯穿，但是不会被第二贯通道262贯穿，作为第一金属层210与第二金属层220电性绝缘之用。第一陶瓷介电层230的材料可以与外壳205的材料相同，使用介电陶瓷粉末烧结而成。例如，第一陶瓷介电层230可以使用钛酸钡或锆酸钙系列配方粉末烧结而成。

在本发明实施方式中，单面式端电极陶瓷电容200还可以包含多组的金属层与陶瓷介电层，例如第三金属层240、第二陶瓷介电层250、第四金属层270与第三陶瓷介电层280等等，如图6所示。一般说来，单面式端电极陶瓷电容200中的金属层越多，单面式端电极陶瓷电容200的电容值就可以越大，例如从100奈法拉第(nF)到1微法拉第(μF)不等。单面式端电极陶瓷电容200中可有大约70层或是多达150层的金属层。

第三金属层240与第四金属层270类似前述的第一金属层210与第二金属层220，亦分别选择性电性连接第一贯通道261或是第二贯通道262，而第二陶瓷介电层250与第三陶瓷介电层280则类似前述的第一陶瓷介电层230，其位置分别夹置于第三金属层240与第二金属层220以及第三金属层240与第四金属层270之间，作为绝缘之用。第三金属层240会被第一贯通道261所贯穿，而第四金属层270会被第二贯通道262所贯穿。第二陶瓷介电层250会被第一贯通道261所贯穿，而第三陶瓷介电层280则会被第二贯通道262所贯穿。本发明的单面式端电极陶瓷电容200其余的叙述，请参见先前单面式端电极陶瓷电容100的说明。

当本发明的单面式端电极陶瓷电容200用于表面黏着技术中时，即可以将第一面201向下，使得第一导电垫203或是第二导电垫204通过表面黏着技术的焊锡(图未示)与基板(例如电路板)上的导电垫相互电性连结。此时，第一面201、第一金属层210、第二金属层220、第三金属层240与第四金属层270皆与基板的表面平行，第一贯通道261与第二贯通道262则皆与基板的表面垂直。

在本发明实施例中，陶瓷电容另可以包含位于与第一面相对的第二面上的第三导电垫与第四导电垫，以增加另外一面对外电性连接的可能性。图7为本发明陶瓷电容300的示意图。本发明的陶瓷电容300可以为长方体或是立方体，而且还具有多个面。于此任意选择其中的某一面作为代表性的第一面301，以及与第一面301相对的第二面302。第一面101或是第二面302可以具有多种尺寸，例如1.0毫米＊0.5毫米、0.6毫米＊0.3毫米、0.4毫米＊0.2毫米...等等。第一导电垫303与第二导电垫304位于第一面301上，而第三导电垫305与第四导电垫306位于第二面302上。

如图8所示，本发明的陶瓷电容300，除了前述的第一面301与第二面302以外，还包含第一金属层310、第一端电极311、第二端电极312、第二金属层320、第三端电极323、第四端电极324、顶面介电层308、底面介电层309与第一陶瓷介电层330。第一金属层310、第一端电极311、第二端电极312、第二金属层320、第三端电极323、第四端电极324与第一陶瓷介电层330等部分，均同时位于陶瓷电容300之中。

请参阅图8，其为本发明陶瓷电容300的组件爆炸图。较佳的，第一金属层310与第二金属层320均为极薄的金属层，而分别位于第一陶瓷介电层330的相对两面上。第一金属层310具有两个彼此相对的端电极，也就是第一端电极311以及与第一端电极311对角方向相对的第二端电极312。第一端电极311位于并暴露于第一面301上，而第二端电极312则位于并暴露于第二面302上。由于第二面302与第一面302相对，所以第一金属层310具有两个彼此相对的端电极311与端电极312。类似地，第二金属层320具有两个彼此于对角方向上相对的端电极323与端电极324，也就是位于并暴露于第一面301的第三端电极323以及位于并暴露于第二面302的第四端电极324。如此一来，第一金属层310以及第二金属层320各别均为∫形。第一金属层310与第二金属层320可以包含镍、铜或是银。

第一陶瓷介电层330位于第一金属层310与第二金属层320之间，作为绝缘之用。第一陶瓷介电层330可以使用介电陶瓷粉末烧结而成。例如，第一陶瓷介电层330可以使用钛酸钡或锆酸钙系列配方粉末烧结而成。

类似于前述的陶瓷电容100，陶瓷电容300亦具有位于第一面301上并电性连接第一端电极311的第一导电垫303，以及位于第一面301上并电性连接第三端电极323的第二导电垫304，如此还会使得第一导电垫303及第二导电垫304分别与第一金属层310垂直。此外，第二导电垫304与第一导电垫303还相隔一特定距离，例如0.2毫米至0.4毫米，但不以此为限。从外观上来看，如图8所所示，第一导电垫303覆盖第一端电极311，而第二导电垫304则覆盖第三端电极323。

另外，本发明的陶瓷电容300的第一金属层310与第二金属层320，还分别具有同时位于并暴露于第二面302上的第二端电极312以及第四端电极324。第三导电垫305以及第四导电垫306类似于前述的第一导电垫303与第二导电垫304，会分别覆盖并电连接于第二端电极312以及第四端电极324。同时位于第二面302上第三导电垫305以及第四导电垫306相隔一特定距离，例如0.2毫米至0.4毫米，但不以此为限，根据实际需要可适当调整。此外，第二导电垫304及第四导电垫306还分别与第二金属层320垂直。

在本发明另一实施方式中，如图9A所示，陶瓷电容300亦类似于前述的陶瓷电容100，更包含多组的金属层与陶瓷介电层。例如第三金属层340、顶面介电层308、底面介电层309与第二陶瓷介电层350等等。一般说来，陶瓷电容300中的金属层越多，电容值就可以越大，例如从100奈法拉第(nF)到1微法拉第(μF)不等。陶瓷电容300中可有大约70层或是多达150层的金属层。

请同时参考图9A与图9B，第三金属层340类似于前述的第一金属层310以及第二金属层320，亦具有分别暴露于第一面301与第二面302的两个端点，也就是位于第一面301的第五端电极345以及位于第二面302的第六端电极346，所以第三金属层340亦为∫形。第五端电极345电性连接第一导电垫303，而第六端电极346电性连接第三导电垫305。顶面介电层308与底面介电层309则是分别覆盖第一金属层310与最末金属层307。另外，类似于第一陶瓷介电层330，第二陶瓷介电层350则夹置于第三金属层340与第二金属层320之间，作为绝缘之用。

在本发明另一实施方式中，第一导电垫303、第二导电垫304、第三导电垫305与第四导电垫306是由双层金属所组成，例如内层镍与外层锡所组成的双层金属。此双层金属的制作可以化学镀制作内层镍，以电镀方式形成外层锡。本发明特征之一在于：双层金属中不含贵金属，例如不含银、铜或是钯。各导电垫可以具有极小的面积或厚度。例如，面积尺寸可以是(0.2-0.15)毫米＊(0.2-0.25)毫米。另一方面，各导电垫的厚度可以是10至20微米。

化学镀层与电镀层在材料性质上并不相同，因此而有明显区别。例如，化学镀的电子来源为化学镀液的氧化还原反应，镀上被镀物的镍来源为化学镀液。化学镍的运作过程中不需通电。化学镍镀层通常为非晶质结构，内应力较低，且镀层均匀性较佳。以化学特性而言，耐蚀性较佳，熔点较低。以本例而言，化学镀层厚度约在10～20μm。化学镀的上镀性较佳，比较容易在非导电材质上镀。

另外，电镀需要外加电源提供电子，且镀层离子来源也是外加提供。电镀层通常为晶质结构。以本例而言，镀层厚度通常在3～10μm。

本发明的陶瓷电容300不仅具有向下电连接的功能，还有向上电连接的功能。如图10所示，当本发明的陶瓷电容300内埋于电路板360与电路板370中时，即可以将第一面301向下，通过表面黏着技术，使第一导电垫303及第二导电垫304分别与第一层360上的导电垫361、导电垫362相互电性连结，第二面302向上，使得第三导电垫305以及第四导电垫306分别与电路板370上的导电垫371、导电垫372相互电性连结。

总结本发明的多种实施方式，由于本发明陶瓷电容的导电垫位置的新颖设计，而可以占据较小的电路板空间。另外，本发明在陶瓷电容双面均设计有导电垫的，该结构可提供向上电性连接的可能性，十分适合解决现今电路体积缩小的要求。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷电容，其特征在于，包含：

第一面；

第一金属层，包含第一端电极；

第二金属层，包含第二端电极，其中该第一端电极以及该第二端电极皆暴露于该第一面上；

第一陶瓷介电层，其位于该第一金属层与该第二金属层之间；

第一导电垫，位于该第一面上并电性连接该第一端电极，其中该第一金属层与该第一导电垫彼此垂直；以及

第二导电垫，位于该第一面上且与该第一导电垫相隔一定距离，并电性连接该第二端电极，其中该第二金属层与该第二导电垫彼此垂直；

其中该第一导电垫与该第二导电垫分别由双层金属所组成，该双层金属包含化学镀内层以及电镀外层。

2.根据权利要求1所述的陶瓷电容，其特征在于，该第一金属层与该第二金属层皆为L形，且以交错方式排列。

3.根据权利要求1所述的陶瓷电容，其特征在于，更包含：

第三金属层，并包含暴露于该第一面的第三端电极，且该第三端电极电性连接该第一导电垫；以及

第二陶瓷介电层，其位于该第三金属层与该第二金属层之间。

4.根据权利要求1所述的陶瓷电容，其特征在于，该化学镀内层的材质为镍，该电镀外层的材质为锡。

5.根据权利要求1所述的陶瓷电容，其特征在于，该第一金属层及该第二金属层为∫形。

6.一种单面式陶瓷电容，其特征在于，包含：

第一面；

第一金属层，其与该第一面平行；

第二金属层，其与该第一金属层平行；

第一陶瓷介电层，其夹置于该第一金属层与该第二金属层之间；

第一贯通道，与该第一金属层电性连接且贯穿该第一陶瓷介电层，并部分暴露于该第一面上；

第二贯通道，与该第一贯通道平行并电性连接该第二金属层，又部分暴露于该第一面上；

第一导电垫，位于该第一面上并电性连接该第一贯通道，其中该第一贯通道与该第一导电垫彼此垂直；以及

第二导电垫，位于该第一面上且与该第一导电垫相隔一定距离，并电性连接该第二贯通道，其中该第二贯通道与该第二导电垫彼此垂直。

7.根据权利要求6所述的单面式陶瓷电容，其特征在于，该第一金属层与该第二贯通道电性绝缘，且该第二金属层与该第一贯通道电性绝缘。

8.根据权利要求6所述的单面式陶瓷电容，其特征在于，更包含：

第三金属层，与该第二金属层平行，并电性连接该第一贯通道又被该第一贯通道所贯穿，并与该第二贯通道电性绝缘；以及

第二陶瓷介电层，其夹置于该第三金属层与该第二金属层之间，并为该第二贯通道所贯穿。

9.根据权利要求6所述的单面式陶瓷电容，其特征在于，该第一导电垫与该第二导电垫分别由双层金属所组成，该双层金属包含化学镀内层以及电镀外层。

10.根据权利要求9所述的陶瓷电容，其特征在于，该化学镀内层的材质为镍，该电镀外层的材质为锡。

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