CN103377798A - 电路保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明有关于一种电路保护装置,其包括:具有多个层压板的层压物;设置在所述层压物内的磁芯;线圈,所述线圈设置在所述层压物内并且经配置以在垂直方向上卷绕并且缠绕所述磁芯;突出电极,所述突出电极连接到所述线圈并且突出以暴露在所述层压物的外部;以及外部电极,所述外部电极设置在所述层压物上并且连接到所述突出电极。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路保护装置,更确切地说涉及一种用于在电子装置中抑制噪声(noise)的电路保护装置。
背景技术
近来,根据智能手机等便携式电子装置的多功能性,已经使用了各种频带。也就是说,在一个智能手机中不同的频带用于无线LAN、蓝牙、GPS等。确切地说,已经对电磁干扰(electro-magnetic interference,EMI)进行了更严格的控制,从而避免对诸如无线LAN和GPS等使用GHz频带的通信产生影响。实际上,自2010年10月以来,EMI在欧洲和日本已经被控制达6GHz,因此,大于1GHz的EMI应被限制。此外,由于这样的电子装置是高度集成的,因此,在有限的空间内,内电路的密度增加。因此,基本上会产生内电路之间的噪声干扰(noise interference)。
为了抑制来自如此多种频率的噪声以及内电路之间的噪声,已使用了多种电路保护装置。例如,已使用电容器(condenser)、贴片磁珠(chipbead)、共模滤波器等来消除来自不同频带的噪声。共模滤波器的结构是:两个扼流圈(choke coil)集成为单件式。它消除了共模噪声电流,但是传递差模信号电流(differential mode signal current)。也就是说,共模滤波器可以将共模噪声电流与为交变电流的差模信号电流分离,并且消除共模噪声电流。
此外,贴片磁珠是使用铁素体(ferrite)开发出来解决噪声问题的一类零件。它是一种结构简单的电子零件,其结构是:有若干匝的线圈形成于铁素体材料的中心。当信号经过贴片磁珠的线圈时,该信号中包含的高频噪声分量被消除。贴片磁珠使用与频率成比例增加的阻抗特性来消除噪声。在贴片磁珠中,在所需频率范围内,将线圈的电感器用作传递信号的主要部件,而在较高频率范围内,将电阻器用作吸收噪声的主要部件。被吸收的噪声转化为热量。
然而,常规的贴片磁珠未能在高频带中实现此种阻抗特性。也就是说,此种贴片磁珠一直到约100MHz都显示出阻抗特性,但在GHz频率中并不显示出阻抗特性。因此,常规的贴片磁珠不能消除诸如智能手机等使用各种高频带的电子装置中产生的噪声。
发明内容
本发明的目的是提供一种电路保护装置,它能够改善高频阻抗特性并且减小DC电阻。
本发明的另一目的是提供一种电路保护装置,它能够改善高频阻抗特性,其中形成了具有不同导磁率(magnetic permeability)的磁芯并且形成了缠绕该磁芯的线圈。
本发明的又一目的是提供一种电路保护装置,其中增加了线圈图案的厚度以减小DC电阻并且使电路中产生的电功率损耗最小化。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提供一种电路保护装置,包括:具有经层压的多个板的层压物;设置在层压物内的磁芯;线圈,所述线圈设置在层压物内并且经配置以在垂直方向上卷绕并且缠绕所述磁芯;突出电极,所述突出电极连接到所述线圈并且突出以暴露在所述层压物的外部;以及外部电极,所述外部电极设置在所述层压物上并且连接到所述突出电极。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳的,前述的电路保护装置,其中所述磁芯的形成方法是将多个选定的板中填充有磁性材料的第一孔互相连接。
较佳的,前述的电路保护装置,其中所述线圈的形成方法是在多个选定的板中形成多个线圈图案,以及分别与所述多个线圈图案连接的、填充有导电材料的第二孔,并且通过填充有导电材料的所述第二孔将所述多个线圈图案互相连接。
较佳的,前述的电路保护装置,其中所述线圈图案可以形成于在所述板上形成的经图案化的板中或在所述板中形成的沟槽中。
较佳的,前述的电路保护装置,其中所述线圈图案、填充有磁性材料的所述第一孔以及填充有导电材料的所述第二孔各自形成于多个选定的板上,填充有磁性材料的所述第一孔互相连接而形成所述磁芯,并且所述线圈图案通过填充有导电材料的所述第二孔互相连接而形成所述线圈。
较佳的,前述的电路保护装置,其中所述多个板和所述磁芯具有不同的导磁率,并且所述磁芯的导磁率高于或低于所述多个板的导磁率。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现的。本发明提供一种电路保护装置,包括:具有多个层压板的层压物;在选自所述多个板的每个板中形成的填充有磁性材料的第一孔;线圈图案;以及填充有导电材料的第二孔,其中填充有磁性材料的所述第一孔互相连接而形成磁芯,并且所述线圈图案通过填充有导电材料的所述第二孔互相连接而形成线圈。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳的,前述的电路保护装置,其中所述电路保护装置更包括:突出电极,所述突出电极连接到所述线圈并且穿过所述层压物暴露在外部;以及外部电极,所述外部电极设置在所述层压物上并且连接到所述突出电极。
借由上述技术方案,本发明电路保护装置至少具有下列优点及有益效果:根据本发明电路保护装置可以改善高频阻抗特性,所使用的方法是:在具有多个层压板的层压物内,用填充有磁性材料的孔形成磁芯;并且用在所述多个板上形成的线圈图案和填充有导电材料的孔形成线圈,所述线圈经配置以在垂直方向上旋转并且缠绕所述磁芯。也就是说,可以通过提供导磁率与各板不同的磁芯并且形成缠绕所述磁芯的线圈来改善高频阻抗特性。
此外,可以通过增加形成所述线圈的线圈图案的厚度来减小DC电阻。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的电路保护装置的透视图。
图2为根据本发明一个实施例的电路保护装置的截面图。
图3为根据本发明一个实施例的电路保护装置的分解透视图。
图4为根据本发明一个实施例的电路保护装置的阻抗图。
图5为根据本发明另一个实施例的电路保护装置的分解透视图。
图6为根据本发明又一个实施例的电路保护装置的分解透视图。
【主要元件符号说明】
100:层压物
200:磁芯
300:线圈
400:突出电极
500:外部电极
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的一种电路保护装置的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
现在,将参考附图详细描述根据本发明的实施例。然而,本发明不限于以下描述的这些实施例,而是可以实施为各种不同的配置。提供这些实施例是为了充分理解本发明,并且所属领域的一般技术人员通过参考这些实施例可以充分理解本发明的范围。为了清楚地示出各层和各区,夸示图中的厚度。图中相同的数字代表相同的元件。
图1为根据本发明一个实施例的作为电路保护装置的贴片磁珠(chipbead)的透视图,图2为其截面图,图3为其分解透视图。
参考图1和图2,根据本发明一个实施例的电路保护装置包括:具有多个层压板101至114的层压物100;设置在层压物100内的磁芯200;线圈300,所述线圈300设置在层压物100内并且经配置以在垂直方向上卷绕并且缠绕磁芯200;突出电极400,所述突出电极400连接到线圈300并且向外部突出;以及外部电极500,所述外部电极500设置在层压物100外部并且连接到暴露在外部的突出电极400。
现在,将参考图3中的分解透视图来详细描述根据本发明一个实施例的电路保护装置。
如图3所示,所述电路保护装置包括:多个板101至114;突出电极400,其形成方法是将导电材料填充到形成于选定的板101、102、103、113、114上的孔101a、102a、103a、113a、114a中;磁芯200,其形成方法是将磁性材料填充到形成于选定的板105至111上的孔105b至111b中;由线圈图案310至390形成的线圈300,所述线圈图案310至390通过填充有导电材料的孔104a至111a互相连接,所述孔104a至111a形成于选定的板104至111上并且与孔105b至111b间隔开;以及外部电极500,所述外部电极500连接到暴露在外部的突出电极400。所述多个板101至114可以由具有所需导磁率的铁素体陶瓷制成。在下文中,各孔将根据孔中填充的材料用不同符号表示,即使在表示形成于不同板中的相同位置处的孔时也如此。也就是说,填充有导电材料的孔在图中用“a”表示,而填充有磁性材料的孔在图中用“b”表示。
在上部的多个板(例如至少三个板101、102、103)具有在所需区形成的孔101a、102a、103a,优选是形成于板的中心区,并且在孔101a、102a、103a中填充有导电材料。所述导电材料可以使用金属材料,例如Ag、Pt和Pd。还可能使用金属材料的糊剂来填充孔101a、102a、103a、112a、113a、114a。因此,突出电极400在垂直方向上形成,它从内部暴露到外部。也就是说,突出电极400经形成使得它穿过多个层压板101、102、103的中心区并且暴露在外部。换句话说,突出电极400在多个板101、102、103被层压的方向上形成。例如,当多个板101、102、103在垂直方向上层压时,突出电极400穿过多个板101、102、103而在垂直方向上形成。
孔104a形成于板104中。线圈图案310从与板103中的孔103a对应的区开始根据板104的形状在一个方向上形成。例如,线圈图案310从板104的中心区笔直地延伸到外部,例如延伸到板104的一个隅角方向,并且从那里沿着板104的选定侧边形成为所需形状。例如,线圈图案310可以沿着板104的三个侧边形成为大致“”状形状。也就是说,线圈图案310包括从中心区延伸到外部的区并且沿着板104的三个侧边形成,例如,从中心区以顺时针方向形成。此外,除了大致“”状形状以外,线圈图案310还可以形成为各种形状,例如大致“”状和“”状形状,但是线圈图案的一个末端与另一末端可以彼此间隔开。孔104a形成于线圈图案310的另一末端处,该末端是线圈图案310的终止点。随后,在孔104a中填充导电材料。例如,可以填充金属材料的糊剂。
线圈图案320至380、填充有导电材料的孔105a至111a以及填充有磁性材料的孔105b至111b在多个板105至111中的每个板上形成。孔105b至111b在板105至111中的每个板的中心区形成并且其中填充有磁性材料。例如,在孔105b至111b中可以填充磁性糊剂。所述磁性糊剂可以包括各种糊剂,例如铁素体糊剂、基于Ni的糊剂、基于Ni-Zn的糊剂以及基于Ni-Zn-Cu的糊剂,这些糊剂的导磁率不同于层压物100中的板101至114。孔105b至111b中填充的磁性材料的导磁率可以高于或低于板104至114的导磁率。填充有磁性材料的这些孔105b至111b经层压以在多个板105至111的中心区形成磁芯200。孔105a至111a在板105至111中的每个板中的不同位置处形成。例如,板105中的孔105a在与第一侧边与第二侧边之间的隅角区对应的区中形成,而板106中的孔106a在与第二侧边与第三侧边之间的隅角区对应的区中形成。这样,孔105a至111a形成于每个板105至111的隅角区中,同时以逆时针方向旋转。在这些孔105a至111a中填充有导电材料。此外,填充有磁性材料的孔105b至111b的直径大于或等于填充有导电材料的孔105a至111a的直径,并且孔105b至111b优选大于孔105a至111a。线圈图案320至380从与上部中的每个板104至110中的孔104a至110a对应的区开始沿着每个板105到111的侧边形成为所需形状,并且与填充有磁性材料的孔105b至111b间隔所需距离。
例如,线圈图案320至380从孔105a至111a开始沿着板105至111的三个侧边在一个方向(例如在顺时针方向)上形成,从而形成“”状形状。这些线圈图案可以形成为各种形状,例如大致“”状和“”状形状。然而,线圈图案320至380可以经形成使得一个末端和另一末端彼此间隔开。此外,填充有导电材料的孔105a至111a在线圈图案320至380的另一末端中的每个末端处形成。因此,在多个板105至111上形成的线圈图案320至380通过孔105a至111a互相连接,从而缠绕填充有磁性材料的孔105b至111b并且形成具有多个匝的线圈300。也就是说,所述线圈形成后会缠绕磁芯200。在这种情况下,随着磁芯200与线圈300之间的距离减小,会产生对较高频率的阻抗。因此,磁芯200与线圈300之间的距离可以根据所需的高频带来进行调整。此外,当各线圈图案310至390中的一个线圈图案分别形成一个匝时,线圈300可以具有例如18到35匝。因此,上面形成有线圈图案310至390的板104至112的数目可以根据所需的匝数来进行调整。
孔112a形成于板112中。线圈图案390从与板111中的孔111a对应的区开始根据板112的形状在一个方向上形成。例如,线圈图案390从板112的一个隅角区开始沿着板112的选定侧边在一个方向(例如在顺时针方向)上形成为所需形状,并且从那里延伸到中心区。也就是说,线圈图案390包括沿着板112的三个侧边在顺时针方向上形成为大致“”状形状的区以及从中心区延伸到内部的区。此外,除了大致“”状形状以外,线圈图案390还可以形成为各种形状,例如大致“”状和“”状形状,但是线圈图案的一个末端与另一末端可以彼此间隔开。孔112a形成于线圈图案390的另一末端处,该末端是板112的中心区并且线圈图案390终止于此。随后,可以在孔112a中填充金属材料的糊剂。
在下部的多个板(例如至少两个板113和114)具有在所需区形成的孔113a和114a,优选是形成于板的中心区,并且在孔113a和114a中填充有导电材料。所述导电材料可以使用金属材料(例如Ag、Pt和Pd)的糊剂。因此,形成了突出电极400,它从内部暴露到外部。也就是说,突出电极400经形成使得它穿过多个层压板113和114的中心区并且暴露在外部。
如上所述,根据本发明一个实施例的电路保护装置,也就是贴片磁珠,包括:磁芯200,所述磁芯200在具有多个层压板101至114的层压物100内的中心区中由填充有磁性材料的孔105b至111b形成;以及线圈300,所述线圈300由线圈图案310至390以及填充有导电材料的孔104a至112a形成,所述线圈300在垂直方向旋转并且缠绕所述磁芯200。磁芯200的导磁率不同于板101至114。也就是说,具有第二导磁率的磁芯200在具有第一导磁率的多个板101至114的中心区中形成,并且线圈300经形成以缠绕所述磁芯。因此,根据本发明的电路保护装置可以改善高频阻抗特性。也就是说,如图4所示,不具有磁芯的电路保护装置A的阻抗特性大约为100MHz,而具有磁芯的电路保护装置B的阻抗特性大约为1GHz。因此表明了具有磁芯的电路保护装置能够改善高频阻抗特性。
图5为根据本发明另一个实施例的电路保护装置的分解透视图。
参考图5,根据本发明另一个实施例的电路保护装置包括:多个板101至114;突出电极400,其形成方法是将导电材料填充到形成于选定的板101、102、103、113、114上的孔101a、102a、103a、113a、114a中;磁芯200,其形成方法是将磁性材料填充到形成于选定的板105至111上的孔105b至111b中;由线圈图案310至390形成的线圈300,所述线圈图案310至390通过填充有导电材料的孔104a至111a互相连接,所述孔104a至111a形成于选定的板104至111上并且与孔105b至111b间隔开;以及外部电极500,所述外部电极连接到暴露在外部的突出电极。并且,所述装置包括上面刻有线圈图案310至390的形状的经图案化的板601至609,所述经图案化的板601至609设置在选定的板104至112上以形成线圈图案310至390。经图案化的板601至609可以由与板101至114相同的材料制成,例如,铁素体陶瓷。
在上部的多个板(例如至少三个板101、102、103)具有在板的中心区形成的孔101a、102a、103a,并且在孔101a、102a、103a中填充金属材料的糊剂。因此,突出电极400在垂直方向上形成,它从内部暴露到外部。也就是说,突出电极400经形成使得它穿过多个板101、102、103的中心区并且暴露在外部。
孔104a形成于板104中。使用设置在板104上的经图案化的板601来形成线圈图案310。所刻出的图案在经图案化的板601中形成为所需形状,并且在所刻出的图案中填充金属材料的糊剂以形成线圈图案310。也就是说,将刻有所需图案的经图案化的板601放置在板104上,通过所需压力和热将经图案化的板601和板104彼此接合,并且在经图案化的板601的刻出图案中填充导电材料以形成线圈图案310。经图案化的板601的大小可以等于板104的大小,并且其厚度可以对应于线圈图案310的厚度。这样,由于板104和形成有线圈图案310的经图案化的板601是分开制备的,因此线圈图案310的厚度可以大于在板104上形成的线圈图案的厚度。此外,可以通过控制经图案化的板601的厚度来调整线圈图案310的厚度。线圈图案310从与板103中的孔103a对应的区开始根据板104的形状在一个方向上形成。例如,线圈图案310从板104的中心区笔直地延伸到外部,例如延伸到板104的一个隅角方向,并且从那里沿着板104的选定侧边形成为所需形状。孔104a形成于线圈图案310的另一末端处,该末端是线圈图案310的终止点。随后,在孔104a中填充金属材料的糊剂。
线圈图案320至380、填充有导电材料的孔105a至111a以及填充有磁性材料的孔105b至111b在多个板105至111中的每个板上形成。经图案化的板602至608设置在所述多个板105至111中的每个板上。所刻出的图案在经图案化的板602至608中形成为所需形状,并且在所刻出的图案中填充金属材料的糊剂以形成线圈图案320至380。也就是说,将刻有所需图案的经图案化的板602至608分别放置在多个板105至111上,通过所需压力和热分别将经图案化的板602至608与板105至111彼此接合,并且在经图案化的板602至608的刻出图案中填充导电材料以分别形成线圈图案320至380。经图案化的板602至608的大小可以等于板105至111的大小,并且其厚度可以对应于线圈图案320至380的厚度。因此,线圈图案320至380的厚度形成为经图案化的板602至608的厚度。这样,由于板105至111和形成有线圈图案320至380的经图案化的板602至608是分开制备的,因此线圈图案320至380的厚度可以大于在板105至111上形成的线圈图案的厚度。此外,可以通过控制经图案化的板602至608的厚度来调整线圈图案320至380的厚度。孔602b至608b形成于经图案化的板602至608的中心区,这些区对应于板105至111中的孔105b至111b并且其中填充了磁性材料。因此,多个板105至111中的孔105b至111b以及经图案化的板602至608中的孔602a至608b(这些孔填充有磁性材料)互相连接以形成磁芯200。孔105a至111a在板105至111中的每个板中的不同位置处形成。例如,孔105a至111a形成于每个板105至111的隅角区中,同时以逆时针方向旋转。在这些孔105a至111a中填充有导电材料。线圈图案320至380从与上部中的每个板104至110中的孔104a至110a对应的区开始沿着每个板105至111的侧边形成为所需形状,并且与填充有磁性材料的孔105b至111b间隔所需距离。例如,线圈图案320至380从孔105a至111b开始沿着板105至111的三个侧边在一个方向(例如在顺时针方向)上形成,从而形成“”状形状。此外,填充有导电材料的孔105a至111a在线圈图案320至380的另一末端中的每个末端处形成。因此,在多个板105至111上形成的线圈图案320至380通过孔105a至111a互相连接,从而缠绕填充有磁性材料的孔105b至111b并且形成具有多个匝的线圈300。也就是说,所述线圈形成后会缠绕磁芯200。
孔112a形成于板112中。使用设置在板112上的经图案化的板609来形成线圈图案390。也就是说,所刻出的图案在经图案化的板609中形成为线圈图案390的形状,并且在所刻出的图案中填充金属材料的糊剂以形成线圈图案390。经图案化的板609的大小可以等于板112的大小,并且其厚度可以对应于线圈图案390的厚度。因此,线圈图案390的厚度形成为经图案化的板609的厚度。线圈图案390从与板111中的孔111a对应的区开始根据板112的形状在一个方向上形成。例如,线圈图案390从板112的一个隅角区开始沿着板112的选定侧边例如在顺时针方向上形成为所需形状,并且从那里延伸到中心区。也就是说,线圈图案390包括沿着板112的三个侧边在顺时针方向上形成为大致“”状形状的区以及从中心区延伸到内部的区。孔112a形成于线圈图案390的另一末端处,该末端是板112的中心区并且线圈图案390终止于此。随后,可以在孔112a中填充金属材料的糊剂。
在下部的多个板(例如至少两个板113和114)具有在所需区形成的孔113a和114a,优选是形成于板的中心区,并且在孔113a和114a中填充有导电材料。因此,形成了突出电极400,它从内部暴露到外部。也就是说,突出电极400经形成使得它穿过多个层压板113和114的中心区并且暴露在外部。
如上所述,根据本发明另一实施例的电路保护装置包括线圈图案310至390,所述线圈图案310至390的形成方法是在板104至112中的每个板上设置刻有所需图案的经图案化的板601至609,并且在经图案化的板601至609的所刻图案中填充导电材料。因此,线圈图案310至390的厚度对应于经图案化的板601至609的厚度。因此,线圈图案310至390的厚度可以大于在板104至111上形成的线圈图案的厚度,这样可以减小串联电阻。
此外,在不使用经图案化的板601至609的情况下线圈图案310至390的厚度也可以增加。例如,如图6所示,具有所需深度的沟槽在板104至112中形成为线圈图案310至390的形状,并且在这些沟槽中填充导电材料以形成线圈图案310至390。在这种情况下,这些沟槽的深度和宽度完全一致,并且可以根据所需阻抗来精确控制。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种电路保护装置,其特征在于其包括:具有经层压的多个板的层压物;设置在所述层压物内的磁芯;线圈,所述线圈设置在所述层压物内并且经配置以在垂直方向上卷绕并且缠绕所述磁芯;突出电极,所述突出电极连接到所述线圈并且突出以暴露在所述层压物的外部;以及外部电极,所述外部电极设置在所述层压物上并且连接到所述突出电极。
2.根据权利要求1所述的电路保护装置,其特征在于所述磁芯的形成方法是将多个选定的所述板中填充有磁性材料的第一孔互相连接。
3.根据权利要求2所述的电路保护装置,其特征在于所述线圈的形成方法是在多个选定的所述板中形成多个线圈图案,以及分别与所述线圈图案连接的、填充有导电材料的第二孔,并且通过填充有所述导电材料的所述第二孔将所述线圈图案互相连接。
4.根据权利要求3所述的电路保护装置,其特征在于所述线圈图案形成于在所述板上形成的经图案化的板中。
5.根据权利要求3所述的电路保护装置,其特征在于所述线圈图案形成于在所述板中形成的沟槽中。
6.根据权利要求3所述的电路保护装置,其特征在于所述线圈图案、填充有磁性材料的第一孔以及填充有导电材料的第二孔各自形成于多个选定的所述板上,填充有所述磁性材料的所述第一孔互相连接而形成所述磁芯,并且所述线圈图案通过填充有所述导电材料的所述第二孔互相连接而形成所述线圈。
7.根据权利要求1所述的电路保护装置,其特征在于所述板和所述磁芯具有不同的导磁率。
8.根据权利要求7所述的电路保护装置,其特征在于所述磁芯的导磁率高于或低于所述板的导磁率。
9.一种电路保护装置,包括:具有经层压的多个板的层压物;在选自所述板的每个板中形成的填充有磁性材料的第一孔;线圈图案;以及填充有导电材料的第二孔,其特征在于:填充有所述磁性材料的所述第一孔互相连接而形成磁芯,并且所述线圈图案通过填充有所述导电材料的所述第二孔互相连接而形成线圈。
10.根据权利要求9所述的电路保护装置,其特征在于所述电路保护装置更包括:突出电极,所述突出电极连接到所述线圈并且穿过所述层压物暴露在外部;以及外部电极,所述外部电极设置在所述层压物上并且连接到所述突出电极。
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