CN104112593B - 多层陶瓷电容器及其安装板 - Google Patents

Abstract

提供了一种多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器包括：陶瓷体，第一和第二个电容器部件，第一和第二内部连接导体，以及第一至第四外部电极，其中所述第一个电容器部件与所述第一内部连接导体串联连接，并且所述第二电容器部件与所述第二连接导体串联连接，所述第二连接导体与所述第一连接导体串联连接。

Description

多层陶瓷电容器及其安装板

相关申请的交叉引用

该申请要求2013年4月22日于韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2013-0044154的优先权，其公开的内容通过引用的方式合并于此。

技术领域

本发明涉及多层陶瓷电容器及其安装板

背景技术

多层陶瓷电容器、多层芯片（chip）电子组件是一个安装在各种电子产品（例如：显示设备，如液晶显示器（LCD），等离子显示器（PDP）等，和电脑、智能手机、移动电话等）的印制电路板上的片状（chip-shaped）电容器，用以在其中执行充电和放电。

因为这种多层陶瓷电容器（MLCC）具有体积小、电容高、易安装等优势，所以这种多层陶瓷电容器可以被用作多种电子设备中的组件。

多层陶瓷电容器可以具有一结构，在该结构中，多个电介质层和具有不同极性的内部电极交替堆叠（stack），内部电极被插入到电介质层之间。

尤其是，在如电脑之类的中央处理器（CPU）的电源供给设备中，由于在提供低电平的过程期间负载电流级中的快速改变而可能产生电压噪声

因此，多层电容器已被广泛用作去藕电容器以抑制这种电源供给设备中的电压噪声。

相符于工作频率的增加已经提出了对去藕陶瓷电容器具备低等效串联电感（ESL）的要求，并且已经积极开展用于降低ESL的技术的研究。

此外，为更稳定的供电，已经提出了对去藕多层陶瓷电容器具备可控的等效串联电阻（ESR）特性的要求。

在多层陶瓷电容器具有比所期望的ESR级别更低的ESR级别的情况下，多层陶瓷电容器的ESL和因微处理器封装（package）的平面电容（plane capacitance）而生成的并联共振频率中的阻抗峰值可能会增加，而多层陶瓷电容器的串联共振频率中的阻抗却可能会显著降低。

因此，多层陶瓷去藕电容器的ESR特性极可以被很容易的控制和改善，如此用户可以实现配电网络中的平稳阻抗（flat impedance）特性。

关于ESR的控制，可以考虑使用具有高电阻的材料制作外部电极和内部电极。使用具有高电阻的材料可以具备许多优点，其中，如在相关技术的情况下，保持低ESL结构的同时，提供高ESR性能。

然而，在将具有高级别电阻的材料用于内部电极的情况下，因针孔导致的电流传导（channeling）现象引起的局部热点被产生。而且，在将使用具有高级别电阻的材料用于内部电极的情况下，内部电极材料需要被持续改变以根据高电容来匹配陶瓷材料。

因此，由于根据相关技术控制ESR的方法具有上述缺点，所以考虑控制ESR的多层陶瓷电容器的研究仍然是必要的。

而且，近年随着移动终端（如平板电脑，超级本等）的快速发展，微处理器已转化为具有小尺寸的高度集成产品。

因此，因为印制电路板的面积被减小，并且在其中用于安装去藕电容器的空间也有限，因此需要能够克服此类缺点的多层陶瓷电容器。

[相关技术文件]

（专利文件1）日本专利公开No.JP2012-138415。

发明内容

本发明的一方面提供了一种多层陶瓷电容器及其安装板。

根据该发明的一方面，提供一种多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器包括：陶瓷体，该陶瓷体包括多个电介质层并具有面向彼此的第一和第二主面、面向彼此的第一和第二侧面、以及面向彼此的第一和第二端面；第一电容器部件和第二个电容器部件，该第一电容器部件形成在陶瓷体内并且包括暴露于第一端面的第一内部电极和具有暴露于第一侧面的引线（lead）部分的第二内部电极，第二电容器部件包括暴露于第一端面的第三内部电极和具有暴露于第二侧面的引线部分的第四内部电极；第一和第二内部连接导体，该第一和第二内部连接导体被布置为具有插入其间的各自的电介质层并且具有至少一个极性；第一至第四外部电极，该第一至第四外部电极形成在在陶瓷体外表面上，并且被电连接至第一至第四内部电极及第一和第二内部连接导体，其中，第一个电容器部件被串联连接至第一连接导体，并且第二个电容器部件被串联连接至第二个连接导体，第二连接导体被串联连接至第一连接导体。

第一与第二外部电极可以被布置在陶瓷体的面向彼此的第一和第二端面上，并且第三和第四外部电极可以被布置在陶瓷体的面向彼此的第一和第二侧面上。

第一内部连接导体可以被暴露于第一侧面和第二端面，并可以通过第三外部电极被连接至第二内部电极。

第二内部连接导体可以被暴露于第一侧面和第二侧面，并可以通过第四外部电极被连接至第四内部电极。

第二内部连接导体可以被暴露于第一侧面和第二侧面，并可以通过第三外部电极被连接第二内部电极。

第二内部连接导体可以通过第三外部电极被连接至第一内部连接导体。

第一个电容器部件与第二个电容器部件可以并联连接。

多层陶瓷电容器的等效串联电阻（ESR）可由第一内部连接导体控制。

根据本发明的另一方面，提供一种多层陶瓷电容器的安装板，该安装板包括：具有安装在其上的第一电极和第二电极垫的印制电路板；以及安装在印制电路板上的多层陶瓷电容器，其中该多层陶瓷电容器包括：包含多个电介质层的陶瓷体，并且该陶瓷主体具有面向彼此的第一和第二主面、面向彼此的第一和第二侧面、面向彼此的第一和第二端面；第一电容器部件和第二电容器部件，该第一电容器部件形成在陶瓷体内，且包括暴露于第一端面的第一内部电极和具有暴露于第一侧面的引线部分的第二内部电极，第二电容器部件包括暴露于第一端面的第三内部电极和具有暴露于第二侧面的引线部分的第四内部电极；第一和第二内部连接导体被布置为具有插入其间的各自的电介质层，并且具有至少一个极性；以及第一至第四外部电极，该第一至第四外部电极形成在陶主体的外表面上，并被电连接至第一至第四内部电极及第一和第二内部连接导体，并且第一个电容器部件被串联连接至第一连接导体，及第二个电容器部件被串联连接至第二连接导体，第二连接导体被串联连接至第一连接导体。

第一和第二个外部电极可以被布置在陶瓷体的面向彼此的第一和第二端面上，并且第三和第四外部电极可以被布置在陶瓷体的面向彼此的第一和第二侧面上。

第一内部连接导体可以被暴露于第一侧面和第二端面，并可以通过第三外部电极被连接至第二内部电极。

第二内部连接导体可以被暴露于第一侧面和第二侧面，并可以通过第四外部电极被连接至第四内部电极。

第二内部连接导体可以被暴露于第一侧面和第二侧面，并可以通过第三外部电极被连接至第二内部电极。

第二内部连接导体可以通过第三外部电极被连接至第一内部连接导体。

第一电容器部件和第二电容器部件可以并联连接。

多层陶瓷电容器的等效串联电阻（ESR）可由第一内部连接导体控制。

附图说明

本发明的上述和其他方面、特征和其他优点将根据以下结合附图而进行的详细描述被更加清楚的理解，其中：

图1为根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器的透视图；

图2为沿图1中的线A-A'进行切割的横截面图；

图3为示出在图1所示的多层陶瓷电容器可采用的第一和第二内部连接导体的平面图；

图4为示出能够与图3所示的第一和第二内部连接导体一起使用的第一至第四内部电极的平面图；

图5为图1所示的多层陶瓷电容器等效电路图；

图6为示出图1所示的多层陶瓷电容器被安装在印制电路板上的状态的透视图；

图7为示出图6的多层陶瓷电容器和印制电路板的按长度方向切割的横截面图；以及

图8为以阻抗的角度比较本发明的发明示例与对比示例的的曲线图。

具体实施方式

现在，本发明实施方式将将参考附图而被详细描述。

本发明实施方式可以以多种不同的形式被修改，并且本发明的范围不应被限制在于此所述的实施方式。

然而，提供这些实施方式以使得本公开是全面彻底的，并将向本领域的技术人员充分表达本发明的范围。

在附图中，处于清楚的目的，元件的形状和尺寸可被放大。

此外，在贯穿每个实施方式的附图中，具有相似功能的组件由类似的参考标号来表示。

为了清楚地描述本发明的实施方式，在定义六面体每条边的时候，图中标识L、W和T分别表示长度方向、宽度方向和厚度方向。于此，厚度方向可以被用作与电介质层堆叠方向相同的意思。

多层陶瓷电容器

文后，该发明的优秀实施方式将配合图纸进行详细描述：

图1为根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器的透视图。

图2为沿图1中所示A-A'方向进行的横截面图。

图3为示出图1中所示多层陶瓷电容器中可采用的第一和第二内部连接导体的平面图。

图4为示出能够以图3种所示的第一和第二内部连接导体一起使用的第一至第四内部电极平面图。

参考图1至图4，根据该发明实施方式的多层陶瓷电容器100可以包括陶瓷体110，该陶瓷体110包括多个绝缘层111且具有面向彼此的第一和第二主面、面向彼此的第一和第二侧面、面向彼此的第一和第二端面。

根据该发明的实施方式，陶瓷体110可以具有面向彼此的第一主面5和第二主面6、将第一主面和第二主面连接至彼此的第一侧面3和第二侧面4，以及第一端面1和第二端面2。

陶瓷体110在形状上不被特别限制，但可以具有如图所示的六面体的形状。

陶瓷体110可通过堆叠多个电介质层而被形成，并且多个内部电极121、122、123和124（依次对应第一至第四内部电极）可以被彼此相间隔地布置为在陶瓷体110中，具有插入其间的各自的电介质层。

配置陶瓷体110的多个电介质层111可以是处于烧结（sinter）状态，并且相邻电介质层111之间边界可以被集成，如此它们可能不容易被辨别。

电介质层111可以通过烧结包含陶瓷粉、有机溶剂、有机粘接剂的陶瓷生片（ceramic green sheet）而被形成。作为陶瓷粉，基于钛酸钡的材料、基于钛酸锶的材料等的高介电常数（k）材料可以被使用。然而，陶瓷粉并不局限于此。

多层陶瓷电容器100可以包括第一电容器部件CI和第二电容器部件CII，CI包括暴露于陶瓷体110的第一端面1的第一内部电极121和具有暴露于陶瓷体110第一侧面3的引线部分122a的第二内部电极122，CII包括暴露于第一端面1的第三内部电极123和具有暴露于第二侧面4的引线部分124a的第四内部电极124。

根据该发明的实施方式，第一至第四电极121、122、123和124可以由含导电金属的导电胶构成。

导电金属可以是但并不局限于镍（Ni）、铜（Cu）、钯（Pd）、或它们的合金。

内部电极层可以通过使用如丝网印刷方法或凹版印刷方法的印刷方法使用导电胶而被印刷在构成电介质层的陶瓷生片上。

具有印刷至其上的内部电极层的陶瓷生片的多个层可交替堆叠并从而烧结形成陶瓷体。

此外，多层陶瓷电容器100可以包括第一和第二内部连接导体125和126该第一和第二内部连接导体125和126被布置为具有在陶瓷体110中被插入于其间的各自的电介质层111并且具有至少一个极性。

第一和第二内部连接导体125和126不被特别地限制，例如，可由包含导电金属的导电性胶构成，类似于第一至第四内部电极121、122、123和124。

导电性金属可以是但并不局限于镍（Ni）、铜（Cu）、钯（Pd）、或它们的合金。

此外，多层陶瓷电容器100可以包括第一至第四外部电极131、132、133和134，该第一至第四外部电极131、132、133和134形成于陶瓷体110外表面并电路连接到第一至第四内部电极121、122、123和124以及第一和第二内部连接导体125和126。

第一和第二外部电极131和132可以被布置于陶瓷体110的面向彼此的第一端面1和第二端面2上，并且第三和第四外部电极133和134可以被布置在陶瓷体110的面向彼此的第一侧面3和第二侧面4上。

根据该发明的实施方式，除了作为外部终端被用于与电源线连接的第一外部电极131和第二外部电极132外的外部电极133和134可用来控制等效串联电阻（ESR）。

然而，用作外部终端的第一和第二外部电极可以根据期望的ESR特性而被随意地选择，并因此不被特别地限制。

第一至第四外部电极131、132、133和134可由包含导电金属的导电胶构成。

导电性金属可以是但并不局限于镍（Ni）、铜（Cu）、钯（Pd）、或它们的合金。

导电性胶可进一步包括绝缘材料，并且该绝缘材料不被特别限制，但例如，可以是玻璃。

形成第一至第四外部电极131、132、133和134的方法并不被特别地限制，也就是说，第一至第四外部电极可以通过浸渍陶瓷体或通过使用诸如镀覆等其他方法而被形成。

多层陶瓷电容器100可以是具有四个外部电极的四-终端（four-terminal）电容器，但本发明并不局限于此。

下文中，根据该发明的实施方式的多层陶瓷电容器100的内部电极121、122、123和124、第一和第二内部连接导体125和126、以及外部电极131、132、133和134的配置将参考图2至图4进行详细描述。

第一电容器部件CI可以包括暴露于陶瓷体110的第一端面1的第一内部电极121和具有暴露于陶瓷体110的第一侧面3的引线部分122a的第二内部电极122从而形成电容。

此外，第二电容器部件CII可以包括暴露于陶瓷体110的第一端面1的第三内部电极123和具有暴露于陶瓷体110的第二侧面4的引线部分124a的第四内部电极124，以形成电容。

第一电容器部件CI和第二电容器部件CII可以不受特殊限制而被布置于陶瓷体110内，可堆叠多个第一电容器部件和多个第二电容器部件，以为了实现目标电容。

根据本发明的实施方式，第一电容器部件CI和第二电容器部件CII可在多层陶瓷电容器中并联连接。

第一至第四内部电极121、122、123和124及第一和第二内部连接导体125、126可被交替地布置为具有插入其间的各自的电介质层111。第一和第三内部电极121和123可具有相同极性，并且第二和第四内部电极122和124及第一和第二内部连接导体125和126可以具有相同极性，该极性与第一和第三内部电极121和123的极性相反。

第一和第三内部连接导体125和126中的每一个可以如图3所示，但也可提供具有至少一个极性的多个内部连接导体。

类似于内部连接导体，第一至第四内部电极121、122、123和124中的每一个也可以如图4所示，但实际上在具体实施例（C1、C1’、C2或C2’）中可使用多个内部电极。

同时，如图3和4所示，内部连接导体和内部电极可按A1-A2-CA-C1’-C2-C2’顺序被堆叠，但可按需求以不同类型的顺序被堆叠。

例如，如图2所示，将第一和第二内部连接导体125和126可以被布置以被放置在第一电容器部件CI和第二电容器部件CII之间，或第一内部连接导体125和第二连接导体126可以彼此相间隔。

具体地说，期望的ESR特性可通过改变第一和第二内部连接导体125和126的宽度、长度和层的数量而被精确地控制。

根据本发明的实施方式，内部连接导体125可以被暴露于第三侧面3和第二端面2，并可以通过第三外部电极133被连接至第二内部电极122，但本发明并不局限于此。

第一内部连接导体125可以通过各自的引线部分125a和125b而被暴露于第一侧面3和第二端面2。

根据本发明的实施方式，第二内部连接导体126可以被暴露于第一侧面3和第二侧面4，并可以通过第四外部电极134被连接至第四内部电极124。

根据本发明的实施方式，第二内部连接导体126可以被暴露于第一侧面3和第二侧面4，并可以通过第三外部电极133被连接至第二内部电极122。

第二内部连接导体126可以通过各自的引线部分被暴露于第一侧面3和第二侧面4。

此外，第二内部连接导体126可通过第三外部电极133被连接至第一内部连接导体125。

如图3所示的第一内部连接导体125和第二内部连接导体126的图案形状仅根据该发明实施方式以示例性方式而提供的。因此，为控制ESR，内部连接导体可有多种图案形状。

例如，如图3所示的第一内部连接导体125和第二内部连接导体126可具有与图4所示的第一至第四内部电极121、122、123和124的图案形状相同的图案形状。

根据本发明的实施方式，多层陶瓷电容器的ESR可由第一内部连接导体125和第二内部连接导体126控制，具体来说，多层陶瓷电容器的ESR可由第一内部连接导体完全控制。

也就是说，如下描述，包括第一内部电极121和第二内部电极122的第一电容器部件CI与包括第三内部电极123和第四内部电极124的第二电容器部件CII可以并联连接，具体来说，第二电容器部件CII可以被串联连接至第二个内部连接导体126。

此外，第一内部连接导体125可与第一电容器部件CI和第二电容器部件CII串联连接。

由于如上所述的连接，多层陶瓷电容器的ESR可由第一内部连接导体125和第二内部连接导体126控制，具体来说，多层陶瓷电容器的ESR可由第一个内部连接导体完全控制。

此外，根据本发明的实施方式，第一外部电极131和第二外部电极132可被用作外部终端以连接电源线，例如，第一外部电极131可以被连接至电源，而第二外部电极132可以被接地。

同时，第三外部电极133和第四外部电极134（除了第一外部电极131和第二外部电极132的两个外部电极）可以被用于控制ESR，并可以是非接触式终端。

图5为图1所示的多层陶瓷电容器的等效电路图。

参考图5，包括第一内部电极121和第二内部电极122的第一电容器部件CI与包括第三内部电极123和第四内部电极124的第二电容部件CII可以并联连接，具体来说，第二电容器部件CII可与第二内部连接导体126串联连接。

如上所述，根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器可以具有两种类型的ESR和电容器部分，它们的值被分别控制。

如上所述，根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器可以具有包括内部电极121、122、123和124、内部连接导体125和126、及外部电极的结构，从而与根据相关技术的多层陶瓷电容器的情况相比，可以有利于较大频带中的阻抗的降低及其控制，并且由于部件的减少，有效的安装控件和安装成本可以被降低。

此外，在多层陶瓷电容器中，设计电源集成的主要组件，ESR可以被控制以提供电源集成的有效设计。

多层陶瓷电容器承载板

图6为示出图1中多层陶瓷电容器被安装在印制电路板上的状态的透视图。

图7为示出图6的多层陶瓷电容器和印制电路板按长度方向切断的横截面图。

参考图6和图7，根据本发明实施方式的用于多层陶瓷电容器100的安装板200可以包括：具有安装于其上以使与此并联的多层陶瓷电容器100的印制电路板210，以及形成在印制电路板210上以使彼此相间隔的第一电极垫221和第二电极垫222。

此处，多层陶瓷电容器100可以通过焊接230被电连接至印制电路板210，而第一外部电极131和第二外部电极132被分别布置成与第一外部电极垫221和第二外部电极垫222接触。

除了上述描述之外，与根据本发明前述实施方式的多层陶瓷电容器的描述重叠的描述将被省略。

图8为以阻抗的角度比较本发明的发明示例与对比示例的曲线图。

参考图8，与根据相关技术的对比示例的多层陶瓷电容器相比，在根据本发明实施方式的发明示例的多层陶瓷电容器中，阻抗可以在较宽的频带内被降低。

如上所述，根据本发明的实施方式，其值被分别控制的两种类型的ESR和电容器部件可以被提供。

因此，与根据相关技术的多层陶瓷电容器的情况相比，在较大的频带中可以有利于阻抗的降低及其控制，并且由于组件的减少，有效安装控件和安装成本可以被降低。

此外，在多层陶瓷电容器中，设计电源集成的主要组件，可控制ESR以提供电源集成的有效设计。

尽管本发明已经结合实施方式被示出和描述，对于本领域技术人员很明显地是，在不脱离随附权利要求书所定义的本发明的精神和范围的情况下可以进行修改和变型。

Claims (14)

1.一种多层陶瓷电容器，包括：

陶瓷体，该陶瓷体包括多个电介质层且具有面向彼此的第一和第二主面、面向彼此的第一和第二侧面、及面向彼此的第一和第二端面；

第一电容器部件和第二电容器部件，所述第一电容器部件形成在所述陶瓷体内，并且包括暴露于所述第一端面的第一内部电极和具有暴露于所述第一侧面的引线部分的第二内部电极，所述第二电容器部件包括暴露于所述第一端面的第三内部电极和具有暴露于所述第二侧面的引线部分的第四内部电极；

第一和第二内部连接导体，该第一和第二内部连接导体被布置为具有插入其间的各自的电介质层并且具有至少一个极性；以及

第一至第四外部电极，该第一至第四外部电极被形成在所述陶瓷体外表面上，并且被电连接至所述第一至第四内部电极以及所述第一和第二内部连接导体，

其中所述第一电容器部件与所述第一内部连接导体串联连接，并且所述第二电容器部件与所述第二内部连接导体串联连接，所述第二内部连接导体与所述第一内部连接导体串联连接，并且所述第二内部连接导体通过所述第三外部电极与所述第一内部连接导体连接。

2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述第一和第二外部电极被布置在所述陶瓷体的面向彼此的所述第一和第二端面上，并且所述第三和第四外部电极被布置在所述陶瓷体的面向彼此的所述第一和第二侧面上。

3.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述第一内部连接导体被暴露于所述第一侧面和所述第二端面，并且通过所述第三外部电极与所述第二内部电极连接。

4.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述第二内部连接导体被暴露于所述第一侧面和所述第二侧面，并且通过所述第四外部电极与所述第四内部电极连接。

5.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述第二内部连接导体被暴露于所述第一侧面和所述第二侧面，并且通过所述第三外部电极与所述第二内部电极连接。

6.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述第一电容器部件和所述第二电容器部件并联连接。

7.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述多层陶瓷电容器的等效串联电阻(ESR)由所述第一内部连接导体控制。

8.一种多层陶瓷电容器的安装板，所述安装板包括：

印刷电路板，该印刷电路板具有安装于其上的第一和第二电极垫；以及

多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器安装在所述印刷电路板上，

其中所述多层陶瓷电容器包括：陶瓷体，该陶瓷器包括多个电介质层且具有面向彼此的第一和第二主面、面向彼此的第一和第二侧面、以及面向彼此的第一和第二端面；第一电容器部件和第二电容器部件，该第一电容器部件形成在所述陶瓷体内，并且包括暴露于所述第一端面的第一内部电极和具有暴露于所述第一侧面的引线部分的第二内部电极，所述第二电容器部件包括暴露于所述第一端面的第三内部电极和具有暴露于所述第二侧面的引线部分的第四内部电极；第一和第二内部连接导体，该第一和第二内部连接导体被布置为具有插入其间的各自的电介质层并且具有至少一个极性；以及第一至第四外部电极，该第一至第四外部电极形成在所述陶瓷体的外表面上，并且与所述第一至第四内部电极及所述第一和第二内部连接导体电连接，以及

所述第一电容器部件与所述第一内部连接导体串联连接，并且所述第二电容器部件与所述第二内部连接导体串联连接，所述第二内部连接导体与所述第一内部连接导体串联连接，并且所述第二内部连接导体通过所述第三外部电极与所述第一内部连接导体连接。

9.根据权利要求8所述的安装板，其中所述第一和第二外部电极被布置在所述陶瓷体的面向彼此的所述第一和第二端面上，并且所述第三和第四外部电极被布置在所述陶瓷体的面向彼此的所述第一和第二侧面上。

10.根据权利要求8所述的安装板，其中所述第一内部连接导体被暴露于所述第一侧面和所述第二端面，并且通过所述第三外部电极与所述第二内部电极连接。

11.根据权利要求8所述的安装板，其中所述第二内部连接导体被暴露于所述第一侧面和所述第二侧面，并且通过所述第四外部电极与所述第四内部电极连接。

12.根据权利要求8所述的安装板，其中所述第二内部连接导体被暴露于所述第一侧面和所述第二侧面，并且通过所述第三外部电极与所述第二内部电极连接。

13.根据权利要求8所述的安装板，其中所述第一电容器部件和所述第二电容器部件并联连接。

14.根据权利要求8所述的安装板，其中所述多层陶瓷电容器的等效串联电阻(ESR)由所述第一内部连接导体控制。