CN103700499A - 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

片式层压电子元件、用于安装该元件的板及其封装单元 Download PDF

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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；外电极，该外电极形成为覆盖所述陶瓷本体的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电介质层插入所述内电极之间，以形成电容；以及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的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。

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9月27日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.10-2012-0108328的优先权，在此通过引用将上述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的多层电容器（该多层电容器），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声。
当由于印刷电路板的振动而产生的噪声包括在音频里时，相应的振动声音会使用户感到不适，该声音被称为噪声。
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水平的情况下，仍可以测量到噪声并确定为仍处于一定的噪声水平或更高的噪声水平，所以进一步降低噪声值得研究。
另外，由于多层电容器的外部颜色为深棕色，难以区分多层电容器的上侧和下侧。因此，也需要研究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。
下述专利文件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公开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增强或降低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本发明的权利要求和实施方式中提出的用于降低噪声的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。
此外，专利文件4和专利文件5公开了在片式层压电容器的上表面上形成标记以区分（或辨别）片式层压电容器的上部和下部的技术，但是并未公开或暗示本发明的权利要求和实施方式中提出的在陶瓷本体内的覆盖层上形成半透明标识层。
【现有技术文件】
（专利文件1）日本专利公开No.1994-268464
（专利文件2）日本专利公开No.1994-215978
（专利文件3）日本专利公开No.1996-130160
（专利文件4）日本专利公开No.2006-203165
（专利文件5）日本专利公开No.1996-330174
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，下覆盖层比上覆盖层厚，工作层的中心部设置为处于偏离陶瓷本体的中心部的范围。
本发明的另一方面提供一种多层电容器，在该多层电容器中，半透明的标识层形成在厚度比上覆盖层厚的下覆盖层上，以使得上覆盖层和下覆盖层彼此区分。
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。
根据本发明的第一种实施方式，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；外电极，该外电极形成为覆盖所述陶瓷本体的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电介质层插入所述内电极之间，以形成电容；以及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的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；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，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1.063≤（B+C）/A≤1.745的范围，所述下覆盖层包括标识层，该标识层的颜色区别于所述上覆盖层的颜色，并且所述标识层的厚度在30μm至与所述下覆盖层的厚度相等的厚度的范围内。
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0.021≤D/B≤0.422。
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0.329≤B/A≤1.522。
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0.146≤C/B≤2.458。
所述标识层可以为白色。
所述标识层的颜色可以比所述上覆盖层的颜色明亮。
所述标识层可以包括表示为ABO3的化合物作为主要成分，其中A包括钡或者包括钙、锆以及锶中的至少一者和钡，B包括钛或者包括锆以及铪中的至少一者和钛，并且相对于100mol的所述主要成分，所述标识层可以包括1.0mol至30mol的硅和铝作为辅助成分。
相对于100mol的所述主要成分，所述标识层可以包括1.0mol至1.5mol的硅和0.2mol至0.8mol的铝作为辅助成分。
相对于100mol的所述主要成分，所述标识层可以包括0mol至2mol的镁和0mol至0.09mol的锰。
相对于100mol的所述主要成分，镁的含量和锰的含量可以分别小于0.001mol。
相对于100mol的所述主要成分，所述标识层可以包括1mol或更少的从钙和锆中选择的一种添加剂。
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：根据第一种实施方式的片式层压电子元件；电极极板，该电极极板通过焊料与所述外电极连接；以及印刷电路板，该印刷电路板中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，所述下覆盖层布置为沿所述厚度方向低于所述上覆盖层。
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，所述陶瓷本体的沿所述长度方向的两个端部所形成的变形拐点可以形成在等于或者低于所述焊料的高度的位置。
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：根据第一种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，所有容纳在所述容纳部中的所述片式层压电子元件的内电极布置为相对于所述容纳部的下表面水平，并且所有容纳在容纳部中的所述片式层压电子元件的下覆盖层面对所述容纳部的下表面。
容纳有所述片式层压电子元件的所述封装片可以卷绕成卷。
根据本发明的第二种实施方式，提供了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插入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所述内电极的上部；以及下覆盖层，该下覆盖层形成在所述工作层的最下方的所述内电极的下部，且所述下覆盖层的厚度大于所述上覆盖层的厚度，其中，所述下覆盖层包括标识层，该标识层的颜色区别于所述上覆盖层的颜色，并且所述标识层的厚度在30μm至所述下覆盖层的厚度的范围内。
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，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，以及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1.063≤（B+C）/A≤1.745。
当所述上覆盖层的厚度定义为D时，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0.021≤D/B≤0.422。
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0.329≤B/A≤1.522。
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0.146≤C/B≤2.458。
所述标识层可以为白色。
所述标识层的颜色可以比所述上覆盖层的颜色明亮。
所述标识层可以包括表示为ABO3的化合物作为主要成分，其中A包括钡或者包括钙、锆以及锶中的至少一者和钡，B包括钛或者包括锆以及铪中的至少一者和钛，并且相对于100mol的所述主要成分，所述标识层可以包括1.0mol至30mol的硅和铝作为辅助成分。
相对于100mol的所述主要成分，所述标识层可以包括1.0mol至1.5mol的硅和0.2mol至0.8mol的铝作为辅助成分。
相对于100mol的所述主要成分，所述标识层可以包括0mol至2mol的镁和0mol至0.09mol的锰。
相对于100mol的所述主要成分，镁的含量和锰的含量可以分别小于0.001mol。
相对于100mol的所述主要成分，所述标识层可以包括1mol或更少的从钙和锆中选择的至少一种添加剂以及0.2mol或更少的从钾、硼和锂中选择的至少一种添加剂。
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：根据第二种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，并且所述下覆盖层布置为沿所述厚度方向低于所述上覆盖层。
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：根据第二种实施方式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，所有容纳在所述容纳部中的所述片式层压电子元件的内电极布置为相对于所述容纳部的下表面水平，并且所有容纳在容纳部中的所述片式层压电子元件的下覆盖层面对所述容纳部的下表面。
容纳有所述片式层压电子元件的所述封装片可以卷绕成卷。
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是图1中的片式层压电容器的沿长度和厚度方向截取的截面图；
图3是图1中的片式层压电容器的沿长度和厚度方向截取的显示尺寸的截面示意图；
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是图4中的安装在印刷电路板上的片式层压电容器的沿长度方向和厚度方向截取的截面图；
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的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卷形的截面示意图。
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，并具有内电极与插在该内电极之间的电介质层相对的结构。
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是图1中的片式层压电容器的沿长度和厚度方向截取的截面图。图3是图1的片式层压电容器的沿长度和厚度方向截取的显示尺寸的示意性截面图。
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、以及上覆盖层53和下覆盖层55。
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。
具有高K电介质（或高介电常数）的陶瓷粉末可以用作电介质层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。对于用作包含在导电浆料中的金属粉末的金属，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以相对的方式与插入到第一电极图案部分222和第二电极图案部分242之间的电介质层54（请参见图1）重叠，并且第一导线部分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在陶瓷本体12内的形成电容的工作层60。
基于片式层压电容器的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。在所述边缘部中，工作层60的沿厚度方向上边缘部和下边缘部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。
下覆盖层55可以包括识别层30，该识别层30的颜色区别于陶瓷本体12内的上覆盖层53的颜色。
在进行烧制之后，识别层30的厚度在30μm至与下覆盖层55的厚度相等的厚度的范围内。例如，识别层30可以通过层压至少八个或更多的厚度均为4μm的陶瓷基片而形成。
识别层30可以包括表示为ABO3的化合物（compound）以作为主要成分。这里，A可以包括钡（Ba）或者包括钙（Ca）、锆（Zr）以及锶（Sr）中的至少一者和钡（Ba）。具体地，A可以为钡（Ba）或者可以包括钙（Ca）、锆（Zr）以及锶（Sr）中的至少一者再加上钡（Ba）。同样，B可以包括钛（Ti）或者包括锆（Zr）以及铪（Hf）中的至少一者和钛（Ti）。即，B可以为钛（Ti）、钛（Ti）和锆（Zr）、钛（Ti）和铪（Hf），或者钛（Ti）、锆（Zr）和铪（Hf）。
这里，相对于100mol的所述主要成分，识别层30可以包含1.0mol至30mol的硅（Si）和铝（Al）作为辅助成分。
具体地，在包含钡（Ba）、硅（Si）和铝（Al）的辅助成分中，相对于100mol的所述主要成分，硅（Si）的含量可以为1.0mol至1.5mol，而相对于100mol的所述主要成分，铝（Al）的含量可以为0.2mol至0.8mol。此外，在具有噪声衰减效应的低介电常数（或低K）产品的情况下，在包含钡（Ba）、硅（Si）和铝（Al）的辅助成分中，相对于100mol的所述主要成分，硅（Si）和铝（Al）的含量可以升至30mol。
此外，根据本发明的实施方式，相对于100mol的所述主要成分，识别层30可以包含0mol至2mol的镁（Mg）和0mol至0.09mol的锰（Mn）。
这里，诸如镁（Mg）和锰（Mn）的添加剂的收缩率可以与其他电介质层50的原料的收缩率相近，以降低由于与电介质层50的原料的不同而产生的开裂或分层。
当使通过将包含硅（Si）和铝（Al）的辅助成分加入到BaTiO3基粉末中并且添加少量的镁（Mg）或锰（Mn）作为添加剂而制成的陶瓷基片在1150℃的温度下烧结时，烧结的陶瓷基片可以为白色。
具体地，镁（Mg）和锰（Mn）的量可以减少以使得更好地呈现出白色，在这种情况下，相对于100mol的所述主要成分，识别层30可以包含0.001mol的镁（Mg）和0.001mol锰（Mn）。
一般的不含诸如根据本发明的实施方式的辅助成分和添加剂的成分的陶瓷基片在实施烧结后呈暗褐色。通过实施烧结操作后的颜色的不同，可以将白色基的识别层30与暗褐色的工作层60或上覆盖层53区分（或辨别）开来。即，识别层30的颜色可以比工作层60或上覆盖层53的颜色更亮。
颜色的差别在通过将下覆盖层55安装为毗邻印刷电路板的上表面以减小噪声方面起着重要的作用。
此外，相对于100mol的所述主要成分，识别层30可以包含1mol或更少的从钙（Ca）和锆（Zr）中选择的至少一种添加剂，并且相对于100mol的所述主要成分，识别层30可以包含0.2mol或更少的从钾（K）、硼（B）和锂（Li）中选择的一种添加剂。这里，作为无色添加剂的添加剂可以有助于玻璃状态的形成。
下述表1显示在识别层30形成在下覆盖层55上之后通过调整识别层的厚度以使下覆盖层55安装为邻近PCB的上表面的实验例。
[表1]
Figure BDA00002695114300121
Figure BDA00002695114300131
根据识别层30的厚度，下覆盖层55安装为不与印刷电路板邻近的实例被认定为是有缺陷的，参考表1，当识别层30的厚度为至少30μm或更大时，从外部可以辨识识别层30的厚度。
参考图3，可以更清楚地定义根据本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，导致次品产生。
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1.063≤（B+C）/A≤1.745的关系。
这里，所述工作层的中心部可以限定为距离中心线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处。
同样，陶瓷本体12的中心部可以限定为距离陶瓷本体的中心线CLc上、下1μm范围内，其中中心线CLc位于陶瓷本体12的上表面ST和下表面SB之间的中心位置处。
当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（inversepiezoelectric effect），陶瓷本体12在厚度方向上会膨胀和收缩，同时由于泊松效应，与陶瓷本体12在厚度方向上的膨胀和收缩相反，第一外电极42和第二外电极44的两个端部也会沿厚度方向收缩和膨胀。
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处膨胀和收缩最大，从而引起噪声。
在本实施方式中，为了降低噪声，工作层60的中心部限定为处于陶瓷本体12的中心部之外。
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沿长度方向的两个端部可能会形成变形拐点，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0.021≤D/B≤0.422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0.329≤B/A≤1.522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0.146≤C/B≤2.458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，下覆盖层55的白色的标识层30可以面对印刷电路板的上表面。
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是图4中的安装在印刷电路板上的片式层压电容器的沿长度方向和厚度方向截取的截面图。
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上安装为使得在片式层压电容器10的陶瓷本体12中的厚度比上覆盖层53大的下覆盖层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，会产生噪声。这里，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，并可以降低噪声。
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沿厚度方向会膨胀和收缩，同时由于泊松效应，与陶瓷本体12在厚度方向上的膨胀和收缩相反，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和膨胀。
同时，在本实施方式中，由于工作层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（phase）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形成在位于电极极板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的中心部是在陶瓷本体12的沿长度方向的两个端部根据电压的施加膨胀和收缩最大的部分。
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，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，当电极极板的尺寸即L1/L2和W1/W2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，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，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噪声方面有不同的趋势。
图8B显示了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大于上覆盖层的厚度，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1.063≤（B+C）/A≤1.745的关系时，噪声可以充分地降低，即使当电极极板很小且焊料用量也很小时也是如此，并且当电极极板较大时噪声可以进一步降低。
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1.063≤（B+C）/A≤1.745的关系时，不管所述电极极板的尺寸为多少，都可以显著降低噪声。这里，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1.063≤（B+C）/A≤1.745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，从而导致噪声的降低。
片式层压电容器的封装单元
图9是显示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卷形的截面示意图。
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用于容纳片式层压电容器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保持在片式层压电容器10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的状态。这样，内电极可以布置成基于容纳部224的下表面225水平。以这种方式，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。
每个容纳在容纳部224中的片式层压电容器10可以布置成使得下覆盖层55朝向容纳部224的下表面。这里，当下覆盖层55包括标识层30时，陶瓷本体12的上部和下部可以容易地彼此区分。在这种情况下，所有的容纳在容纳部224中的片式层压电子元件可以面对容纳部的下表面。当片式层压电子元件以这种方式容纳在容纳部中时，有利于下覆盖层55之后面对PCB安装。
用于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用于容纳电子元件10并使得内电极基于容纳部225的下表面水平布置。
图10显示了用来封装片式层压电容器的绕成卷形的封装单元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）通过如下步骤制成。
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，这里，比位于其上形成有内电极的陶瓷基片上方的陶瓷基片的数量更多的其上不具有内电极的陶瓷基片层压在其上形成有内电极的陶瓷基片的下方。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°C的空气气氛中60个小时来进行去粘合（debinding）处理。
之后，在不会使内电极氧化的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的条件进行烧结。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，以制成多层陶瓷电容器。
[表2]
Figure BDA00002695114300201
Figure BDA00002695114300211
*表示对比例
表2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。
为了测量噪声，将用于测量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。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2中，样品1至3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4至13为具有上覆盖层的厚度（D）大于下覆盖层的厚度（B）的厚度的结构的对比例。样品14、15和35至37为具有下覆盖层的厚度（B）的厚度大于上覆盖层的厚度（D）的厚度的结构的对比例。样品16至34为本发明的实施方式。
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53。如果上覆盖层的厚度（D）小于4μm，内电极可能会从陶瓷本体12的上表面ST暴露出来，从而导致次品产生。
（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（即，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16至34（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1.063≤（B+C）/A≤1.745的关系，该样品16至34显著地使噪声小于20dB。
样品1至15具有工作层的中心部几乎不偏离陶瓷本体的中心部或向下偏离陶瓷本体的中心部的结构，其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1.063。可以看出样品1至15（其中比值（（B+C）/A））小于1.063）不具有降低噪声的效果。
在样品35至37中（B+C）/A的比值大于1.745，该样品35至37电容不足。也就是说，样品35至37的电容显著地低于目标电容。在表1中，“获取电容”（即样品的电容相对于目标电容的比例）的“NG”意味着当目标电容为100%时，样品的电容小于目标电容的80%。
此外，可以看出在上覆盖层的厚度（D）与下覆盖层的厚度（B）的比值（D/B）满足0.021≤D/B≤0.422的实施方式中，噪声显著地降低。
上覆盖层的厚度（D）与下覆盖层的厚度（B）的比值（D/B）大于0.422的对比例不具有降低噪声的效果。如果比值D/B小于0.21，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、不可接受的分层或者会发生缺少电容现象。
可以看出，在样品19至34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0.329≤B/A≤1.522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0.146≤C/B≤2.458的关系，该样品19至34使得噪声相对地进一步降低至小于18dB。
在样品35至37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）大于1.522或者工作层的厚度的一半（C）与下覆盖层的厚度（B）的比值（C/B）小于0.146，该样品35至37的电容不足。
如上所述，在根据本发明的实施方式的片式层压电容器和用于安装该电容器的板的情形下，可以显著地降低噪声。
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 (31)

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；
外电极，该外电极形成为覆盖所述陶瓷本体的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电介质层插入所述内电极之间，以形成电容；以及
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的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；
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，
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1.063≤（B+C）/A≤1.745的范围，
所述下覆盖层包括标识层，该标识层的颜色区别于所述上覆盖层的颜色，并且
所述标识层的厚度在30μm至与所述下覆盖层的厚度相等的厚度的范围内。
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0.021≤D/B≤0.422。
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0.329≤B/A≤1.522。
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0.146≤C/B≤2.458。
5.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述标识层为白色。
6.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述标识层的颜色比所述上覆盖层的颜色明亮。
7.根据权利要求1所述的片式层压电子元件，其中，所述标识层包括表示为ABO3的化合物作为主要成分，其中A包括钡或者包括钙、锆以及锶中的至少一者和钡，B包括钛或者包括锆以及铪中的至少一者和钛，并且相对于100mol的所述主要成分，所述标识层包括1.0mol至30mol的硅和铝作为辅助成分。
8.根据权利要求7所述的片式层压电子元件，其中，相对于100mol的所述主要成分，所述标识层包括1.0mol至1.5mol的硅和0.2mol至0.8mol的铝作为辅助成分。
9.根据权利要求7所述的片式层压电子元件，其中，相对于100mol的所述主要成分，所述标识层包括0mol至2mol的镁和0mol至0.09mol的锰。
10.根据权利要求7所述的片式层压电子元件，其中，相对于100mol的所述主要成分，镁的含量和锰的含量分别小于0.001mol。
11.根据权利要求7所述的片式层压电子元件，其中，相对于100mol的所述主要成分，所述标识层包括1mol或更少的从钙和锆中选择的一种添加剂。
12.一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所述的片式层压电子元件；
电极极板，该电极极板通过焊料与所述外电极连接；以及
印刷电路板，该印刷电路板中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，所述下覆盖层布置为沿所述厚度方向低于所述上覆盖层。
13.根据权利要求12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，所述陶瓷本体的沿所述长度方向的两个端部所形成的变形拐点形成在等于或者低于所述焊料的高度的位置。
14.一种封装单元，该封装单元包括：
根据权利要求1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，所有容纳在所述容纳部中的所述片式层压电子元件的内电极布置为相对于所述容纳部的下表面水平，并且
所有容纳在容纳部中的所述片式层压电子元件的下覆盖层面对所述容纳部的下表面。
15.根据权利要求14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卷。
16.一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插入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所述内电极的上部；以及
下覆盖层，该下覆盖层形成在所述工作层的最下方的所述内电极的下部，且所述下覆盖层的厚度大于所述上覆盖层的厚度，
其中，所述下覆盖层包括标识层，该标识层的颜色区别于所述上覆盖层的颜色，并且所述标识层的厚度在30μm至所述下覆盖层的厚度的范围内。
17.根据权利要求16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，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，以及
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1.063≤（B+C）/A≤1.745。
18.根据权利要求16所述的片式层压电子元件，其中，当所述上覆盖层的厚度定义为D时，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0.021≤D/B≤0.422。
19.根据权利要求16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0.329≤B/A≤1.522。
20.根据权利要求16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0.146≤C/B≤2.458。
21.根据权利要求16所述的片式层压电子元件，其中，所述标识层为白色。
22.根据权利要求16所述的片式层压电子元件，其中，所述标识层的颜色比所述上覆盖层的颜色明亮。
23.根据权利要求16所述的片式层压电子元件，其中，所述标识层包括表示为ABO3的化合物作为主要成分，其中A包括钡或者包括钙、锆以及锶中的至少一者和钡，B包括钛或者包括锆、铪中的至少一者和钛，并且
相对于100mol的所述主要成分，所述标识层包括1.0mol至30mol的硅和铝作为辅助成分。
24.根据权利要求23所述的片式层压电子元件，其中，相对于100mol的所述主要成分，所述标识层包括1.0mol至1.5mol的硅和0.2mol至0.8mol的铝作为辅助成分。
25.根据权利要求23所述的片式层压电子元件，其中，相对于100mol的所述主要成分，所述标识层包括0mol至2mol的镁和0mol至0.09mol的锰。
26.根据权利要求23所述的片式层压电子元件，其中，相对于100mol的所述主要成分，镁的含量和锰的含量分别小于0.001mol。
27.根据权利要求23所述的片式层压电子元件，其中，相对于100mol的所述主要成分，所述标识层包括1mol或更少的从钙和锆中选择的至少一种添加剂以及0.2mol或更少的从钾、硼和锂中选择的至少一种添加剂。
28.一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16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，并且所述下覆盖层布置为沿厚度方向低于所述上覆盖层。
29.根据权利要求28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所产生的应变的不同，所述陶瓷本体沿长度方向的两个端部所形成的变形拐点形成为低于所述焊料的高度。
30.一种封装单元，该封装单元包括：
根据权利要求16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，所有容纳在所述容纳部中的所述片式层压电子元件的内电极布置为相对于所述容纳部的下表面水平，并且
所有容纳在所述容纳部中的所述片式层压电子元件的下覆盖层面对所述容纳部的下表面。
31.根据权利要求30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卷。
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