CN103456496A - 片式层压电子元件、用于安装该元件的板及其封装单元 - Google Patents

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Abstract

一种片式层压电子元件，该片式层压电子元件包括：陶瓷本体，该陶瓷本体包括内电极和电介质层；第一外电极和第二外电极，该第一外电极和第二外电极形成为覆盖所述陶瓷本体沿长度方向的两个端部；工作层，该工作层内相对布置有所述内电极并且所述内电极之间布置有所述电介质层，以形成电容；上覆盖层和下覆盖层，该上覆盖层和下覆盖层形成在所述工作层沿厚度方向的上部和下部，所述下覆盖层的厚度大于所述上覆盖层的厚度；以及附加电极层，该附加电极层布置在所述下覆盖层内且布置为与电容的形成无关。

Description

片式层压电子元件、用于安装该元件的板及其封装单元
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年5月30日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.10-2012-0057724和于2012年8月16日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.10-2012-0089521的优先权，在此通过引用将这两个申请的全部内容并入本申请中。
技术领域
本发明涉及一种用于降低由片式层压电子元件所产生的噪声的片式层压电子元件、用于安装该元件的板及其封装单元。
背景技术
多层电容器是一种片式层压电子元件，其包括形成在多个电介质层之间的内电极。
当直流和交流电压施加在多层电容器（该多层电容器具有内电极，且所述内电极与介于所述内电极之间的电介质层重叠）时，在内电极之间会产生压电效应，从而产生振动。
随着电介质层的电容率升高以及基于相同电容的基片的尺寸增大，产生的振动变得更为强烈。产生的振动从多层电容器的外电极转移至安装该多层电容器的印刷电路板（PCB）上。这里，印刷电路板振动产生噪音。
当由于印刷电路板的振动而产生的噪音包括在音频内时，相应的振动声音会使用户感到不适，该声音被称为声噪声。
为了降低噪声，本发明的发明者已经对多层电容器内的内电极的相对于印刷电路板的安装方向进行了研究。作为研究结果，已经认识到，与将多层电容器在印刷电路板上的方向安装为使得多层电容器的内电极与印刷电路板相垂直的情况相比，将多层电容器在印刷电路板上安装为具有使得多层电容器的内电极与印刷电路板水平的方向性可以降低声噪声。
然而，即使在多层电容器在印刷电路板上安装为使得多层电容器的内电极与印刷电路板相水平的情况下，仍可以测量到声噪声并确定为处于一定的噪声水平或更高，所以进一步降低声噪声值得研究。
【现有技术文件】
（专利文件1）日本专利公开号1994-268464
（专利文件2）日本专利公开号1994-215978
（专利文件3）日本专利公开号1996-130160
专利文件1公开了内电极安装成相对于印刷电路板呈水平的方向，但是该内电极具有减小信号线之间的间距以降低高频噪声的技术特征。同时，专利文件2和专利文件3揭示了多层电容器中的不同厚度的上覆盖层和下覆盖层。然而，这些文件没有提出任何降低声噪声的启示或解决方案。此外，这些文件完全没有公开或预示工作层的中心部偏离片式层压电容器的中心部的程度、上覆盖层和下覆盖层之间的比值、下覆盖层与陶瓷本体的厚度之间的比值、以及下覆盖层与工作层的厚度之间的比值等。
发明内容
本发明的一方面提供一种作为片式层压电容器的多层电容器，在该片式层压电容器中，下覆盖层厚于上覆盖层，工作层的中心部设置成处于偏离陶瓷本体中心部的范围之内，且所述下覆盖层包括附加电极层。
本发明的另一方面提供一种用于安装片式层压电子元件的板，片式层压电子元件在所述板上安装为使得该片式层压元件的内电极相对于印刷电路板（PCB）水平，且下覆盖层邻近于所述印刷电路板，以此降低声噪声。
本发明的另一方面提供一种片式层压电子元件的封装单元，在该封装单元中，片式层压电子元件的内电极基于封装片的容纳部的下表面水平布置和定位。
根据本发明的一方面，提供了一种片式层压电子元件，该片式层压电子元件包括：陶瓷本体，该陶瓷本体包括内电极和电介质层；第一外电极和第二外电极，该第一外电极和第二外电极形成为覆盖所述陶瓷本体沿长度方向的两端；工作层，该工作层内相对布置有所述内电极且所述内电极之间布置有所述电介质层，以形成电容；上覆盖层和下覆盖层，该上覆盖层和下覆盖层形成在所述工作层沿厚度方向的上部和下部，所述下覆盖层的厚度大于所述上覆盖层的厚度；以及附加电极层，该附加电极层布置所述下覆盖层内且布置为与电容的形成无关，其中当将所述陶瓷本体的厚度的一半定义为A、所述下覆盖层的厚度定义为B、所述工作层的厚度的一半定义为C以及所述上覆盖层的厚度定义为D时，所述上覆盖层的厚度D满足D≥4μm的范围且所述工作层的中心部偏离所述陶瓷本体的中心部的比值（B+C）/A满足1.069≤（B+C）/A≤1.763的范围。
所述上覆盖层的厚度D与所述下覆盖层的厚度B的比值D/B可以满足0.018≤D/B≤0.372。
所述下覆盖层的厚度B与所述陶瓷本体的厚度的一半A的比值B/A可以满足0.215≤B/A≤1.553。
所述工作层的厚度的一半C与所述下覆盖层的厚度B的比值C/B可以满足0.135≤C/B≤3.987。
所述陶瓷本体的上表面和下表面中的至少一个表面可以形成有用于区分上部和下部的标记。
所述附加电极层可以包括：第一列电极层，该第一列电极层通过沿所述厚度方向层压第一电极图案形成，所述第一电极图案从所述第一外电极沿所述长度方向向内延伸，且所述第一电极图案之间布置有电介质层；以及第二列电极层，该第二列电极层通过沿所述厚度方向层压第二电极图案形成，所述第二电极图案从所述第二外电极沿所述长度方向向内延伸以朝向所述第一电极图案，且所述第二电极图案之间布置有电介质层。
所述附加电极层可以包括浮动电极层，该浮动电极层朝向所述第一外电极和第二外电极并沿所述厚度方向层压
所述附加电极层可以从所述第一外电极或第二外电极沿所述长度方向向内延伸以朝向具有不同极性的第二外电极或第一外电极，并可以沿所述厚度方向层压。
所述附加电极层可以为多个浮动电极层，该多个浮动电极层可以朝向所述第一外电极和第二外电极并沿所述厚度方向层压，并且该多个浮动电极层可以在内部沿所述长度方向相对。
所述附加电极层可以包括：第一列电极层，该第一列电极层通过沿所述厚度方向层压第一电极图案形成，所述第一电极图案从所述第一外电极沿所述长度方向向内延伸，且所述第一电极图案之间布置有电介质层；第二列电极层，该第二列电极层通过沿所述厚度方向层压第二电极图案形成，所述第二电极图案从所述第二外电极沿所述长度方向向内延伸，以朝向所述第一电极图案，且所述第二电极图案之间布置有电介质层；以及浮动电极层，该浮动电极层形成在所述第一列电极层和所述第二列电极层之间，且朝向所述第一列电极层和所述第二列电极层。
所述附加电极层可以包括：第一电极图案和第二电极图案，该第一电极图案和第二电极图案分别从所述第一外电极和第二外电极沿所述长度方向向内延伸且彼此相对；以及浮动电极图案，该浮动电极图案布置在所述第一电极图案和第二电极图案之间，且所述浮动电极图案与所述第一电极图案和第二电极图案之间布置有电介质层。
所述第一电极图案和第二电极图案之间沿所述长度方向形成的间隙可以具有使得所述间隙沿层压方向减小或增大的方向性。
所述附加电极层可以包括：第一电极图案和第二电极图案，该第一电极图案和第二电极图案分别从所述第一外电极和第二外电极沿所述长度方向向内延伸且彼此相对；以及第三电极图案和第四电极图案，该第三电极图案和第四电极图案布置成与所述第一电极图案和第二电极图案相对，且所述第三电极图案和第四电极图案与所述第一电极图案和第二电极图案之间布置有电介质层，所述第三电极图案和第四电极图案分别从所述第一外电极和第二外电极沿所述长度方向向内延伸以彼此相对，其中，所述第一电极图案和第二电极图案之间沿所述长度方向所形成的间隙与所述第三电极图案和第四电极图案之间沿所述长度方向所形成的间隙在层压方向错开。
根据本发明的另一方面，提供一种片式层压电子元件，该片式层压电子元件包括：外电极，该外电极形成在六面体形状的陶瓷本体的沿长度方向的两个端部；工作层，该工作层形成在所述陶瓷本体内且包括布置成彼此相对的多个内电极，所述多个内电极之间布置有电介质层以形成电容；上覆盖层，该上覆盖层形成在所述工作层的最上方的内电极的上部；下覆盖层，该下覆盖层形成在所述工作层的最下方的内电极的下部，且该下覆盖层的厚度大于所述上覆盖层的厚度；以及附加电极层，该附加电极层布置在所述下覆盖层内且布置为与电容的形成无关。
当施加电压时由于所述工作层的中心部所产生的应变与所述下覆盖层上所产生的应变不同，所述陶瓷本体沿所述长度方向的两个端部可以形成有变形拐点，该变形拐点在所述厚度方向上低于所述陶瓷本体的中心部。
当所述陶瓷本体的总厚度的一半定义为A，所述下覆盖层的厚度定义为B，所述工作层的总厚度的一半定义为C时，所述工作层的中心部偏离陶瓷本体的中心部的比值（B+C）/A可以满足1.069≤（B+C）/A≤1.763的范围。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于安装片式层压电子元件的板，该板包括：根据本发明的实施方式的片式层压电子元件；电极极板，所述电极极板通过焊料与所述外电极电连接；以及印刷电路板，该印刷电路板上形成有所述电极极板，且所述片式层压电子元件安装在所述电极极板上以使得所述内电极水平，所述下覆盖层布置在沿所述厚度方向低于所述上覆盖层的位置。
当施加电压时由于所述工作层的中心部所产生的应变与所述下覆盖层上所产生的应变的不同，所述陶瓷本体沿所述长度方向的两个端部所形成的变形拐点可以形成为低于所述焊料的高度。
根据本发明的另一方面，提供了一种封装单元，该封装单元包括：根据本发明的实施方式的片式层压电子元件；以及封装片，该封装片包括用于容纳所述片式层压电子元件的容纳部，其中，所述内电极布置成基于所述容纳部的下表面水平定位。
所述封装单元还可以包括：封装膜，该封装膜连接于所述封装片且覆盖所述片式层压电子元件。
容纳有所述片式层压电子元件的所述封装片可以卷绕成筒状。
容纳在所述容纳部内的各个所述片式层压电子元件可以布置成使得各个所述片式层压电子元件的下覆盖层朝向所述容纳部的下表面。
所述陶瓷本体的上表面可以形成有用于区分上部和下部的标记。
容纳在所述容纳部内的各个所述片式层压电子元件可以具有方向性以使得所述上覆盖层和下覆盖层中的任一个朝向所述容纳部的下表面，且所述陶瓷本体上可以形成有标记，以允许能够从外部识别所述上覆盖层和下覆盖层中的任一个朝向所述容纳部的下表面的方向性。
附图说明
本发明的上述和其它方面、特征和优点将在下面结合附图的详细描述中更加清楚地得到理解，其中：
图1是根据本发明实施方式的片式层压电容器的立体剖切示意图；
图2是沿长度和厚度方向截取的图1中的片式层压电容器的截面图；
图3是沿长度和厚度方向截取的显示有尺寸的图1中的片式层压电容器的截面示意图；
图4是图1中的片式层压电容器安装在印刷电路板（PCB）上的立体示意图；
图5是图4中的安装在印刷电路板上的片式层压电容器的俯视示意图；
图6是显示沿长度方向和厚度方向截取的图4中的安装在印刷电路板上的片式层压电容器的截面图；
图7是图4中的安装在印刷电路板上的片式层压电容器的截面示意图，其中所述片式层压电容器因被施加电压而变形；
图8A是显示当相关技术中的片式层压电容器的内电极垂直和水平地安装在印刷电路板上时声噪声变化与电极极板尺寸的变化关系图；
图8B是显示当根据本发明的实施方式片式层压电容器在印刷电路板上安装为使得内电极与印刷电路板水平、且下覆盖层邻近于印刷电路板时声噪声变化与电极极板尺寸的变化关系图；
图9是显示根据本发明的实施方式片式层压电容器安装到封装单元内的立体示意图；
图10是显示图9中的封装单元卷绕成筒形的截面示意图；
图11是显示根据本发明实施方式的附加电极层的截面示意图；
图12是显示根据本发明实施方式的附加电极层的第一种变型方案的截面图；
图13是显示根据本发明实施方式的附加电极层的第二种变型方案的截面图；
图14是显示根据本发明实施方式的附加电极层的第三种变型方案的截面图；
图15是显示根据本发明实施方式的附加电极层的第四种变型方案的截面图；
图16是显示根据本发明实施方式的附加电极层的第五种变型方案的截面图；
图17是显示根据本发明实施方式的附加电极层的第六种变型方案的截面图；
图18是显示根据本发明实施方式的附加电极层的第七种变型方案的截面图。
具体实施方式
现在，将参考附图对本发明的实施方式进行详细描述。但是，本发明可以通过多种不同的形式实现，并且不应该被理解为局限于此处所述的具体实施方式。相反，本发明提供的具体实施方式的目的在于使得这些公开更加彻底和完整，并将本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。在附图中，出于清楚的目的，部件的形状和尺寸可以放大，并且在全部附图中相同的附图标记用于表示相同或相似的部件。
根据本发明实施方式的片式层压电子元件可以在多层陶瓷电容器、层压变阻器、热敏电阻器、压电元件和多层基片等中使用。该片式层压电子元件使用了电介质层，并具有如下结构：内电极相对布置，且所述内电极之间布置有电介质层。
此外，在各个实施方式的附图中所示的在同样构思的范围内具有相同功能的元件将使用相同的附图标记来描述。
片式层压电容器
图1是显示根据本发明实施方式的片式层压电容器的立体剖切示意图。图2是沿长度和厚度方向截取的图1中的片式层压电容器的截面图。图3显示了沿长度和厚度方向截取的显示有尺寸的图1中的片式层压电容器的截面示意图。
参考图1至图3，片式层压电容器10可以包括陶瓷本体12、外电极40、工作层60、上覆盖层53、下覆盖层55以及附加电极层80。
陶瓷本体12可以通过将导电浆料涂抹在陶瓷基片上以形成内电极20、层压并烧结其上形成有内电极20的陶瓷基片来制成。陶瓷本体12可以通过重复层压多个电介质层52和54以及内电极22和24来形成。
陶瓷本体12可以为六面体形状。当烧结所述基片时，陶瓷粉末收缩，所以陶瓷本体12可以为不具有完全直线的六面体形状，但是它可以大体上为六面体形状。
为了使本发明的实施方式清楚明了，六面体的方向可以定义如下：图1中标示的L、W和T分别代表长度方向、宽度方向和厚度方向。这里，所述厚度方向可以与层压的电介质层的层压方向具有相同的概念。
图1中的实施方式为具有长方体形的片式层压电容器10，其中该片式层压电容器10的长度大于它的宽度和厚度。
陶瓷粉末具有高K电介质（或高介电常数），可以用作电介质层50的材料以获取高电容。对于陶瓷粉末，可以使用例如钛酸钡（BaTiO3)基粉末和钛酸锶（SrTiO3)基粉末等，但本发明不限于此。
第一外电极42和第二外电极44可以由包含金属粉末的导电浆料形成。对于包含在导电浆料中的用作金属粉末的金属，可以使用例如铜（Cu)、镍（Ni)或这两者的合金等，但本发明不特限于此。
内电极20可以包括第一内电极22和第二内电极24，且第一内电极22和第二内电极24可以分别与第一外电极42和第二外电极44电连接。
这里第一内电极22和第二内电极24可以包括第一电极图案部分222和第二电极图案部分242，该第一电极图案部分222和第二电极图案部分242以相对的方式重叠且电介质层54（见图1）布置于该第一电极图案部分222和第二电极图案部分242之间，并且使得第一导线部分224和第二导线部分244分别引出到第一外电极42和第二外电极44。
第一电极图案部分222和第二电极图案部分242可以沿厚度方向连续地层压以构成用于形成陶瓷本体12内的电容的工作层60。
考虑片式层压电容器沿长度方向和厚度方向的截面，其中除了工作层60之外的部分被定义为边缘部分。在所述边缘部分中，工作层60沿厚度方向上、下的边缘部分可以被特别地定义为上覆盖层53和下覆盖层55。
与形成在第一内电极22和第二内电极24之间的电介质层52和54一样，上覆盖层53和下覆盖层55可以形成为被烧结的陶瓷基片。
包括上覆盖层53和下覆盖层55的多个电介质层50处于烧结状态，且相邻的电介质层50可以形成为一体，从而使得在不使用扫描电子显微镜（SEM）时不易看出它们之间的边界。
在本实施方式中，下覆盖层55的厚度大于上覆盖层53的厚度。即通过相对于上覆盖层53增加陶瓷基片的层数，而使得下覆盖层55可以具有大于上覆盖层53的厚度。
因此，上覆盖层53和下覆盖层55形成为非对称结构，如果下覆盖层55中不形成电极，由于工作层60和下覆盖层55烧结而缩小时它们之间的收缩率不同，会增加分层或开裂的缺陷。
因此，内电极层可以增加到下覆盖层55上，以减小工作层60与下覆盖层55之间的收缩率的差异，从而得到降低声噪声的效果并减少分层或开裂现象。
附加电极层80为布置在下覆盖层55内的内电极82，该附加电极层80不具有不同极性的内电极与介于所述内电极之间的电介质层84重叠的结构。因此，除了由于陶瓷本体12沿长度方向的两个端部上的外电极42，44或用于形成电容的工作层60的影响而产生寄生电容之外，附加电极层80不会导致电容的形成。
在本实施方式中，附加电极层80可以是浮动电极层，该浮动电极层沿厚度方向层压且朝向第一外电极42和第二外电极44，并且在下覆盖层53内不与第一外电极42和第二外电极44电接触。
参考图3，可以更清楚地定义根据本发明的实施方式的片式层压电容器。
首先，可以定义陶瓷本体12的总厚度的一半为A，下覆盖层55的厚度为B，工作层60的总厚度的一半为C，以及上覆盖层53的厚度为D。
陶瓷本体12的总厚度不包括覆盖在陶瓷本体12的上表面ST和下表面SB上的外电极40的厚度。在本实施方式中，从陶瓷本体12的上表面ST到下表面SB的距离（厚度）的一半定义为A。
下覆盖层55的厚度B定义为沿厚度方向从工作层60的最下方的内电极的下表面到陶瓷本体12的下表面SB的距离。上覆盖层53的厚度D定义为沿厚度方向从工作层60的最上方的内电极的上表面到陶瓷本体12的上表面ST的距离。
这里，工作层60的总厚度指的是从工作层60的最上方的内电极的上表面到工作层60的最下方的内电极的下表面的距离。C定义为工作层60的总厚度的一半。
在本实施方式中，上覆盖层53的厚度可以满足D≥4μm的范围。当D小于4μm时，所述内电极可能会从陶瓷本体12的上表面ST暴露出来，产生次品。
此外，在本实施方式中，工作层60的中心部偏离陶瓷本体12的中心部的比值（B+C）/A可以满足1.069≤（B+C）/A≤1.763的关系。
这里，所述工作层的中心部可以定义为相对于中心线CLA上、下1μm的范围，其中中心线CLA位于工作层60的最上方的内电极的上表面和工作层60的最下方的内电极的下表面之间的中心位置。
同样，陶瓷本体12的中心部可以定义为陶瓷本体的中心线CLc上、下1μm范围，其中中心线CLc位于陶瓷本体12的上表面ST和下表面SB之间的中心位置。
当不同极性电压施加在形成于片式层压电容器10的两个端部的第一外电极42和第二外电极44上时，由于电介质层50的逆压电效应，陶瓷本体12在厚度方向上会膨胀收缩，同时由于泊松效应，与陶瓷本体12在厚度方向上的膨胀收缩相反，第一外电极42和第二外电极44沿厚度方向的两个端部也会收缩膨胀。
这里，工作层60的中心部在第一外电极42和第二外电极44沿长度方向的两个端部是膨胀伸缩最大的部分，从而引起声噪声。
在本实施方式中，为了降低声噪声，工作层60的中心部限定为处于陶瓷本体12的中心部范围之外。
同时，在本实施方式中，由于施加电压时工作层60的中心部产生的应变与下覆盖层55产生的应变不同，陶瓷本体12长度方向的两个端部会形成变形拐点，该变形拐折点在厚度方向上低于陶瓷本体12的中心部。
为了降低声噪声，在本实施方式中，上覆盖层的厚度(D)与下覆盖层的厚度（B）之间的比值（D/B）可以满足0.018≤D/B≤0.372的关系。
同样，下覆盖层的厚度（B）与陶瓷本体的厚度的一半（A）之间的比值（B/A）可以满足0.215≤B/A≤1.553的关系。
工作层的厚度的一半（C）与下覆盖层的厚度（B）之间的比值（C/B）可以满足0.135≤C/B≤3.987的关系。
同时，为了将厚度大于上覆盖层53的下覆盖层55安装为使得该下覆盖层55邻近于印刷电路板（PCB）的上表面，陶瓷本体12的上表面和下表面中的至少一个上可以形成有用以区分上部和下部的标记。
用于安装片式层压电容器的板
图4是图1中的片式层压电容器安装在印刷电路板（PCB）上时的立体示意图。图5是图4中的片式层压电容器安装在印刷电路板上时的俯视示意图。图6是沿长度方向和厚度方向截取的图4中的安装在印刷电路板上的片式层压电容器的截面图。
根据本发明实施方式的用于将片式层压电容器安装在其上的板100可以包括：片式层压电子元件10、电极极板122和124以及印刷电路板120。
所述片式层压电子元件10可以为上面描述的片式层压电容器，且片式层压电子元件10可以在印刷电路板上安装为使得内电极22和24相对于印刷电路板120水平布置。
此外，片式层压电子元件10可以在印刷电路板120上安装为使得片式层压电容器10的陶瓷本体12内的厚度大于上覆盖层53的下覆盖层55相对于上覆盖层53布置在沿厚度方向的下侧。
当电压施加在安装在印刷电路板120上的片式层压电容器10上时，会产生声噪声。这里，根据电极极板122和124的尺寸可以确定将第一外电极42和第二外电极44分别连接于电极极板122和电极极板124的焊料142和焊料144的用量，并降低声噪声。
图7是显示图4中的安装在印刷电路板上的片式层压电容器的截面示意图，其中，片式层压电容器因被施加电压而变形。
参考图7，片式层压电容器10安装在印刷电路板120上，当具有不同极性的电压施加在形成于片式层压电容器10的两个端部上的外电极42和44上时，由于电介质层50的逆压电效应，陶瓷本体12沿厚度方向会膨胀收缩，同时由于泊松效应，与陶瓷本体12在厚度方向上的膨胀伸缩相反，第一外电极42和第二外电极44沿长度方向的两个端部会收缩膨胀。
同时，在本实施方式中，由于施加电压时工作层60的中心部产生的应变与在下覆盖层55产生的应变不同，陶瓷本体12沿长度方向的两个端部会形成变形拐点PI，该变形拐点在厚度方向上低于陶瓷本体12的中心部。
所述变形拐点为陶瓷本体12的外表面的状态改变的点。所述变形拐点可以形成在等于或者低于焊料142和144的高度的位置，该焊料142和144形成在电极极板122和124上的片式层压电容器10的外电极42和44上。
这里，工作层60的中心部是根据电压的施加而在陶瓷本体12的沿长度方向的两个端部膨胀收缩最大的部分。
由于陶瓷本体12的长度方向的两个端部上的外电极42和外电极44或形成电容的工作层的影响而产生附加电极层80的寄生电容，可以促进陶瓷本体12长度方向的两个端部的变形拐点的形成。
在图7中，可以看出，片式层压电容器10沿长度方向的两个端部膨胀最大，当片式层压电容器10沿长度方向的两个端部膨胀最大时，由于产生的膨胀，力①向外推压焊料142和144的上部，且通过向外推压的力①在焊料142和144的下部产生了推压外电极的收缩力②。
这样，变形拐点可以形成在低于焊料高度的位置。
参考图5，第一电极极板122和第二电极极板124的两个端部之间的距离定义为L1，且片式层压电容器10的第一外电极42的外表面和第二外电极44的外表面之间的距离定义为L2。同样，第一电极极板122的两个端部之间以及第二电极极板124的两个端部之间的距离定义为W1，且第一外电极42和第二外电极44的外表面之间的距离定义为W2。
图8A显示了相关技术中的片式层压电容器的内电极垂直和水平地安装在印刷电路板上时，声噪声变化与电极极板尺寸的变化关系图。
参考图8A，可以看出，当电极极板的尺寸L1/L2减小至等于或小于1.34和1.17时，在片式层压电容器的内电极水平地安装在印刷电路板上的情形中，声噪声降低。
然而，可以看出，在片式层压电容器的内电极垂直地安装在印刷电路板上的情形中，声噪声降低不大。
也就是说，根据片式层压电容器的内电极是水平或垂直地安装在印刷电路板上，电极极板的尺寸在降低声噪声方面有不同的趋势。
图8B显示了声噪声变化与电极极板尺寸的变化关系图，此时，根据本发明的实施方式，片式层压电容器安装在印刷电路板上使得内电极与印刷电路板水平，且下覆盖层邻接于印刷电路板。
参考图8B，可以看出，根据下覆盖层的厚度是否厚于上覆盖层的厚度，声噪声会有不同，甚至当片式层压电容器在印刷电路板上安装为使得内电极与印刷电路板水平时也是如此。因此，为了进一步降低声噪声，可以看出需要考虑另外的参数。
根据本发明的实施例，可以通过控制工作层的中心部偏离片式层压电容器的中心部的程度、上覆盖层与下覆盖层的比值、下覆盖层与陶瓷本体的厚度的比值以及下覆盖层与工作层的厚度的比值等来进一步降低声噪声。
根据本发明的实施例，可以看出工作层60的中心部偏离陶瓷本体12的中心部的比值（（B+C）/A）满足1.069≤（B+C）/A≤1.763的关系时，声噪声可以充分地降低，即使当电极极板很小焊料用量很小时也是如此，并且当电极极板较大时声噪声也可以进一步降低。
也就是说，当工作层60的中心部偏离陶瓷本体12的中心部的比值（（B+C）/A）满足1.069≤（B+C）/A≤1.763的关系时，不管所述电极极板的尺寸为多少，都可以显著降低声噪声。在此，A、B和C分别表示陶瓷本体厚度的一半、下覆盖层的厚度和工作层厚度的一半。
这可以理解成，当工作层60的中心部偏离陶瓷本体12的中心部的比值（（B+C）/A））满足1.069≤（B+C）/A≤1.763的关系时，基于工作层60的中心所述片式层压电容器的最大位移对应于陶瓷本体12的中心部的上部，如此一来，通过焊料传递到印刷电路板上的位移减小，从而导致声噪声的降低。
片式层压电容器的封装单元
图9显示了根据本发明实施方式的在封装单元内安装片式层压电容器的立体示意图，以及图10是显示图9中的封装单元卷绕成筒形的截面示意图。
参考图9，根据本实施方式的用于封装片式层压电容器的封装单元200可以包括具有容纳部224的封装片220，且该容纳部224内容纳有片式层压电容器10。
所述封装片220的容纳部224具有与电子元件10相对应的形状，且内电极可以基于容纳部224的下表面225水平布置。
所述片式层压电容器10保持在如下状态，即片式层压电容器中的内电极通过电子元件定位装置150水平定位，且通过转移装置170移动到封装片220。这样，内电极可以布置成基于容纳部224的下表面225水平。在这种方式下，所有封装片220中的片式层压电容器10可以在封装片220中布置成具有相同的方向。
容纳在容纳部224中的每个片式层压电容器10可以布置成使得下覆盖层55朝向容纳部224的下表面。此外，用来区分上部和下部的标记可以形成在陶瓷本体12的上表面上。
用来封装片式层压电容器的封装单元200可以进一步包括覆盖封装片220的封装膜240，其中封装片220内容纳有电子元件10并使得内电极布置成基于容纳部225的下表面水平。
图10显示了用来封装片式层压电容器的绕成筒形的封装单元200。该封装单元200可以连续地卷绕形成。
实验例
根据本发明的实施方式和对比例的多层陶瓷电容器（MLCC）由如下方法制成。
根据实施例的多层陶瓷电容器通过如下步骤制造。
首先，将包括例如钛酸钡（BaTiO3）等粉末的浆料涂抹在载体膜上，然后干燥以制备多个厚度为1.8μm的陶瓷基片。
接着，通过使用网筛在陶瓷基片上涂敷用于镍内电极的导电浆料，以形成内电极。
将大约三百七十（370）个陶瓷基片层压，且为了形成附加电极层，在形成有内电极的所述陶瓷基片下方层压有附加陶瓷基片，所述附加陶瓷基片各自具有不用于形成电容的内电极图案。这里，可以形成十个到三十个附加电极层。
将上述层压物（或层压体）在85℃下以1000kgf/cm2的压力条件均衡地施压。受压后的陶瓷层压体被切割成单独的基片，并通过将切割的基片保持在230℃的空气气氛中60个小时来进行脱脂处理。
之后，在还原气氛下将所述基片以氧分压为低于Ni/NiO平衡氧分压的10-11atm-10-10atm（atm即标准大气压）的条件进行烧结，从而使得内电极不被氧化。在烧结操作后，片式层压电容器的基片尺寸（长×宽（L×W））为1.64mm×0.88mm（L×W，1608尺寸）。这里，制造公差在长×宽上确定为±0.1mm，且在实验中测量满足制造公差的基片的声噪声。
之后，多层陶瓷电容器经过例如外电极形成工序、电镀工序等工序，以制造多层陶瓷电容器。
【表1】
Figure BDA00002184254500171
Figure BDA00002184254500181
*表示对比例
表1中的数据基于扫描电子显微镜（SEM）拍摄的图像，通过测量从陶瓷本体12沿宽度（W）方向的中心部沿长度方向（L）和厚度方向（T）截取的片式层压电容器10的陶瓷本体12的中心部的截面尺寸来获得。
这里，如上所述，A定义为陶瓷本体的总厚度的一半，B定义为下覆盖层的厚度，C定义为工作层的总厚度的一半，以及D定义为上覆盖层的厚度。
为了测量声噪声，将用于测量声噪声的每个板上单独的样品（片式层压电容器）在竖直方向上区分开并安装在印刷电路板上，然后，所述板安装在测量夹具上。之后，通过使用直流供电电源和信号发生器（或函数发生器）将直流电压和交变电压施加在安装在测量夹具上的样品的两端。声噪声通过直接安装在印刷电路板上方的扩音器来测量。
在表1中，“附加电极层”表示样品是否具有附加电极层。样品1至13为不具有附加电极层的对比例。样品10至15为具有对称的覆盖结构的对比例，这意味着下覆盖层的厚度（B）与上覆盖层的厚度（D）基本相等。
样品17至26为根据本发明的具有例如图11中所示的附加电极层的电极图案的实施方式，且样品16、27和28为具有例如图11中所示的附加电极层的电极图案的对比例。
样品30至40为根据本发明的具有例如图12中所示的附加电极层的电极图案的实施方式，且样品29、41和42为具有例如图12中所示的附加电极层的电极图案的对比例。
本发明的实施方式可以具有厚度（D）等于或大于4μm的上覆盖层。如果上覆盖层的厚度（D）小于4μm，内电极会从陶瓷本体12的上表面ST暴露出来，从而产生次品。
（B+C）/A等于或接近1的情形意味着工作层的中心部几乎不偏离于陶瓷本体的中心部。具有对称的覆盖结构（也就是说，下覆盖层的厚度（B）几乎与上覆盖层的厚度（D）相等）的样品1至3的比值（B+C）/A约等于1。
（B+C）/A大于1的情形意味着工作层的中心部向上偏离于陶瓷本体的中心部，而（B+C）/A小于1的情形意味着工作层的中心部向下偏离于陶瓷本体的中心部。
首先，可以看出，在样品17至26和样品30至40（即本发明的实施方式）中工作层的中心部偏离陶瓷本体的中心部的比值（（B+C）/A））满足1.069≤（B+C）/A≤1.763的关系，且形成了附加电极，该样品17至26和样品30至40显著地使声噪声小于20dB并不会分层或开裂。
可以看出，在样品1、10至15、16和19中工作层的中心部偏离陶瓷本体的中心部的比值（（B+C）/A））小于1.069，这时不管有没有附加电极，样品1、10至15、16和19都具有很高声噪声。
可以看出，在样品2至9中工作层的中心部偏离陶瓷本体的中心部的比值（（B+C）/A））满足1.069≤（B+C）/A≤1.763的范围但是没有形成附加电极，该样品2至9看起来对降低声噪声有效，但这些样品中的一部分出现了分层或开裂的现象。
在样品27、28、41和42中（B+C）/A大于1.763，该样品27、28、41和42电容不足。也就是说，样品27、28、41和42的电容显著地低于目标电容。在表1中，“获取电容”的“NG”（即样品的电容相对于目标电容的比例）意味着当目标电容为100%时，样品的电容小于目标电容的80%。
上覆盖层的厚度（D）与下覆盖层的厚度（B）的比值（D/B）大于0.372的对比例不具有降低声噪声的效果。如果比值D/B小于0.018，则下覆盖层的厚度（B）远远大于上覆盖层的厚度（D），以至于会发生开裂、不可接受的分层或缺少电容现象。
可以看出，在样品17至26和30至40中下覆盖层的厚度（B）与陶瓷本体的厚度的一半（A）的比值（B/A）满足0.215≤B/A≤1.553的关系或工作层的厚度的一半（C）与下覆盖层的厚度（B）的比值（C/B）满足0.135≤C/B≤3.987的关系且形成有附加电极，该样品17至26和30至40极大地降低了声噪声且不会出现分层或开裂现象。
在样品1、10至15、16和29中下覆盖层的厚度（B）与陶瓷本体的厚度的一半（A）的比值（B/A）小于0.215，这时不管有没有附加电极层，样品1、10至15、16和29都不会有降低声噪声的效果。此外，当比值B/A大于1.553时，不能得到与目标电容相关的电容。
在样品1、10至15、16和29中工作层的厚度的一半（C）与下覆盖层的厚度（B）的比值（C/B）大于3.987，不管有没有附加电极层，样品1、10至15、16和29都不会有降低声噪声的效果。此外，当比值C/B小于0.135时，不能得到与目标电容相关的电容。
附加电极层的变型方案
附加电极层可以具有如图11至图18所示的各种形状。
根据图11中的实施方式的附加电极层80可以是沿厚度方向层压且朝向第一外电极42和第二外电极44的浮动电极层，该第一外电极42和第二外电极44不与下覆盖层55内的附加电极层80电接触。
根据图12中的实施方式的附加电极层80可以包括第一列电极层83和第二列电极层85，该第二列电极层85布置成基于陶瓷本体12的沿长度方向的中心部朝向第一列电极层83。
第一列电极层83可以包括第一电极图案832和电介质层834，该第一电极图案832沿长度方向从第一外电极42延伸至陶瓷本体12的内部，这里，第一电极图案832可以沿厚度方向层压且第一电极图案832之间布置有电介质层834。
第二列电极层85可以包括第二电极图案852和电介质层854，该第二电极图案852沿长度方向从第二外电极44延伸至陶瓷本体12的内部以与第一电极图案832相对，这里，第二电极图案852可以沿厚度方向层压且第二电极图案852之间布置有电介质层854。
根据图13中的实施方式的附加电极层80可以从第一外电极42沿长度方向向内延伸以与第二外电极44相对，且可以沿厚度方向层压以成形。
反之，附加电极层80可以从第二外电极44沿长度方向向内延伸以与第一外电极42相对，且可以沿厚度方向层压以成形。
根据图14中的实施方式的附加电极层80可以实施为沿厚度方向层压的多个浮动电极层92和94且朝向第一外电极42和第二外电极44。朝向第一外电极42和第二外电极44的内电极图案922和942可以在陶瓷本体12内沿长度方向彼此相对。
根据图15中的实施方式的附加电极层80可以包括：第一列电极层96、第二列电极层98和浮动电极层97。
第一列电极层96可以包括第一电极图案962和电介质层964，该第一电极图案962从第一外电极42沿长度方向向内延伸，第一电极图案962可以沿厚度方向层压且第一电极图案962之间布置有电介质层964。
第二列电极层98可以包括第二电极图案982和电介质层984，该第二电极图案982从第二外电极44沿长度方向向内延伸以与第一电极图案962相对，第二电极图案982可以沿厚度方向层压且第二电极图案982之间布置有电介质层984。
浮动电极层97可以形成在第一列电极层96和第二列电极层98之间，且该浮动电极层97可以包括与第一列电极层96和第二列电极层98相对的电极图案972以及电介质层974。这里，电极图案972可以沿厚度方向层压且电极图案972之间布置有电介质层984。
根据图16中的实施方式的附加电极层80可以包括第一电极图案172、第二电极图案173以及浮动电极图案175。该第一电极图案172和第二电极图案173分别从第一外电极42和第二外电极44沿长度方向向内延伸并彼此相对，该浮动电极图案175以相对的方式布置在第一电极图案172和第二电极图案173之间，且浮动电极图案175与第一电极图案172和第二电极图案173之间布置有电介质层174。
也就是说，根据本实施方式的附加电极层可以通过将其上形成有第一电极图案172和第二电极图案173的电介质层174以及其上形成有浮动电极层175的电介质层176沿厚度方向层压来形成。
与图16中的附加电极层80一样，根据图17中的实施方式的附加电极层80也可以通过将其上形成有第一电极图案172和第二电极图案173的电介质层174以及其上形成有浮动电极层175的电介质层176沿厚度方向层压来形成。
这里，因第一电极图案172和第二电极图案173沿长度方向相对所形成的间隙G、G’和G”可以沿层压方向增加。
可选择地，间隙G、G’和G”也可以沿层压方向减小。
根据图18中的实施方式的附加电极层80可以包括：第一电极图案182、第二电极图案184、第三电极图案186和第四电极图案188。
第一电极图案182和第二电极图案184可以分别从第一外电极和第二外电极沿长度方向向内延伸以彼此相对。
此外，第三电极图案186和第四电极图案188可以布置成与第一电极图案182和第二电极图案184相对，且第三电极图案186和第四电极图案188与第一电极图案182和第二电极图案184之间布置有电介质层185。第三电极图案186和第四电极图案188可以从第一外电极和第二外电极沿长度方向向内延伸以彼此相对。
这里，沿长度方向在第一电极图案182和第二电极图案184之间形成的间隙G与沿长度方向在第三电极图案186和第四电极图案188之间形成的间隙G’可以在层压方向错开。
如上所述，在根据本发明的实施方式的片式层压电容器和安装该片式层压电容器的板的情况中，不管电极极板的尺寸为多少都可以显著地降低声噪声。
虽然结合实施方式展示并描述了本发明，但是在不脱离所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，对本发明作出修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。

Claims (24)

1.一种片式层压电子元件，该片式层压电子元件包括：
陶瓷本体，该陶瓷本体包括内电极和电介质层；
第一外电极和第二外电极，该第一外电极和第二外电极形成为覆盖所述陶瓷本体沿长度方向的两个端部；
工作层，该工作层内相对布置有所述内电极且所述内电极之间布置有所述电介质层，以形成电容；
上覆盖层和下覆盖层，该上覆盖层和下覆盖层形成在所述工作层沿厚度方向的上部和下部，所述下覆盖层的厚度大于所述上覆盖层的厚度；以及
附加电极层，该附加电极层布置在所述下覆盖层内且布置为与电容的形成无关，
其中当所述陶瓷本体的厚度的一半定义为A、所述下覆盖层的厚度定义为B、所述工作层的厚度的一半定义为C以及所述上覆盖层的厚度定义为D时，所述上覆盖层的厚度D满足D≥4μm的范围且所述工作层的中心部偏离所述陶瓷本体的中心部的比值（B+C）/A满足1.069≤（B+C）/A≤1.763的范围。
2.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述上覆盖层的厚度D与所述下覆盖层的厚度B的比值D/B满足0.018≤D/B≤0.372。
3.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述下覆盖层的厚度B与所述陶瓷本体的厚度的一半A的比值B/A满足0.215≤B/A≤1.553。
4.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述工作层的厚度的一半C与所述下覆盖层的厚度B的比值C/B满足0.135≤C/B≤3.987。
5.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述陶瓷本体的上表面和下表面中的至少一个表面形成有用于区分上部和下部的标记。
6.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述附加电极层包括：
第一列电极层，该第一列电极层通过沿所述厚度方向层压第一电极图案形成，所述第一电极图案从所述第一外电极沿所述长度方向向内延伸，且所述第一电极图案之间布置有电介质层；以及
第二列电极层，该第二列电极层通过沿所述厚度方向层压第二电极图案形成，所述第二电极图案从所述第二外电极沿所述长度方向向内延伸以朝向所述第一电极图案，且所述第二电极图案之间布置有电介质层。
7.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述附加电极层包括浮动电极层，该浮动电极层朝向所述第一外电极和第二外电极并沿所述厚度方向层压。
8.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述附加电极层从所述第一外电极或第二外电极沿所述长度方向向内延伸以朝向具有不同极性的所述第二外电极或第一外电极，并沿所述厚度方向层压。
9.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述附加电极层为多个浮动电极层，该多个浮动电极层朝向所述第一外电极和第二外电极并沿所述厚度方向层压，并且该多个浮动电极层沿所述长度方向朝内部相对。
10.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述附加电极层包括：
第一列电极层，该第一列电极层通过沿所述厚度方向层压第一电极图案形成，所述第一电极图案从所述第一外电极沿所述长度方向向内延伸，且所述第一电极图案之间布置有电介质层；
第二列电极层，该第二列电极层通过沿所述厚度方向层压第二电极图案形成，所述第二电极图案从所述第二外电极沿所述长度方向向内延伸以朝向所述第一电极图案，且所述第二电极图案之间布置有电介质层；以及
浮动电极层，该浮动电极层形成在所述第一列电极层和所述第二列电极层之间，且朝向所述第一列电极层和所述第二列电极层。
11.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述附加电极层包括：
第一电极图案和第二电极图案，该第一电极图案和第二电极图案分别从所述第一外电极和第二外电极沿所述长度方向向内延伸且彼此相对；以及
浮动电极图案，该浮动电极图案以相对的方式布置在所述第一电极图案和第二电极图案之间，且所述浮动电极图案与所述第一电极图案和第二电极图案之间布置有电介质层。
12.根据权利要求11所述的片式层压电子元件，其中，所述第一电极图案和第二电极图案之间沿所述长度方向形成的间隙具有使得所述间隙沿层压方向减小或增大的方向性。
13.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述附加电极层包括：
第一电极图案和第二电极图案，该第一电极图案和第二电极图案分别从所述第一外电极和第二外电极沿所述长度方向向内延伸且彼此相对；以及
第三电极图案和第四电极图案，该第三电极图案和第四电极图案布置成与所述第一电极图案和第二电极图案相对，且所述第三电极图案和第四电极图案与所述第一电极图案和第二电极图案之间布置有电介质层，所述第三电极图案和第四电极图案分别从所述第一外电极和第二外电极沿所述长度方向向内延伸且彼此相对，
其中，所述第一电极图案和第二电极图案之间沿所述长度方向所形成的间隙与所述第三电极图案和第四电极图案之间沿所述长度方向所形成的间隙在层压方向上错开。
14.一种片式层压电子元件，该片式层压电子元件包括：
外电极，该外电极形成在六面体形状的陶瓷本体的沿长度方向的两个端部；
工作层，该工作层形成在所述陶瓷本体内且包括布置成彼此相对的多个内电极，所述多个内电极之间布置有电介质层以形成电容；
上覆盖层，该上覆盖层形成在所述工作层的最上方的内电极的上部；
下覆盖层，该下覆盖层形成在所述工作层的最下方的内电极的下部，且该下覆盖层的厚度大于所述上覆盖层的厚度；以及
附加电极层，该附加电极层布置在所述下覆盖层内且布置为与电容的形成无关。
15.根据权利要求14所述的片式层压电子元件，其中，当施加电压时由于所述工作层的中心部所产生的应变与所述下覆盖层上所产生的应变不同，所述陶瓷本体沿所述长度方向的两个端部形成有变形拐点（PI），该变形拐点在所述厚度方向上低于所述陶瓷本体的中心部。
16.根据权利要求14所述的片式层压电子元件，其中，当所述陶瓷本体的总厚度的一半定义为A，所述下覆盖层的厚度定义为B，所述工作层的总厚度的一半定义为C时，
所述工作层的中心部偏离所述陶瓷本体的中心部的比值（B+C）/A满足1.069≤（B+C）/A≤1.763。
17.一种用于安装片式层压电子元件的板，该板包括：
根据权利要求1或14所述的片式层压电子元件；
电极极板，所述电极极板通过焊料与所述外电极电连接；以及
印刷电路板，该印刷电路板上形成有所述电极极板，且所述片式层压电子元件安装在所述电极极板上以使得所述内电极水平，所述下覆盖层布置在沿所述厚度方向低于所述上覆盖层的位置。
18.根据权利要求17所述的板，其中，当施加电压时由于所述工作层的中心部所产生的应变与所述下覆盖层上所产生的应变的不同，所述陶瓷本体沿所述长度方向的两个端部所形成的变形拐点（PI）形成为低于所述焊料的高度。
19.一种封装单元，该封装单元包括：
根据权利要求1或14所述的片式层压电子元件；以及
封装片，该封装片包括用于容纳所述片式层压电子元件的容纳部，
其中，所述内电极布置成基于所述容纳部的下表面水平定位。
20.根据权利要求19所述的封装单元，该封装单元还包括：
封装膜，该封装膜连接于所述封装片且覆盖所述片式层压电子元件。
21.根据权利要求19所述的封装单元，其中，容纳有所述片式层压电子元件的所述封装片卷绕成筒状。
22.根据权利要求19所述的封装单元，其中，容纳在所述容纳部内的各个所述片式层压电子元件布置成使得各个所述片式层压电子元件的下覆盖层朝向所述容纳部的下表面。
23.根据权利要求22所述的封装单元，其中，所述陶瓷本体的上表面形成有用于区分上部和下部的标记。
24.根据权利要求19所述的封装单元，其中，容纳在所述容纳部内的各个所述片式层压电子元件具有方向性以使得所述上覆盖层和下覆盖层中的任一个朝向所述容纳部的下表面，且所述陶瓷本体上形成有标记，以允许能够从外部识别所述上覆盖层和下覆盖层中的任一个朝向所述容纳部的下表面的方向性。
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