CN104112595B - 多层陶瓷电容器和用于安装该多层陶瓷电容器的板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多层陶瓷电容器和用于安装该多层陶瓷电容器的板。一种多层陶瓷电容器，包括：陶瓷主体，包括多个介电层并且具有彼此相对的第一和第二主表面、彼此相对的第一和第二侧表面以及彼此相对的第一和第二端面；第一和第二电容器部件，第一电容器部件形成在陶瓷主体中并且包括暴露给第一端面的第一内部电极和具有暴露给第二侧表面的引出部分的第二内部电极，第二电容器部件包括具有暴露给第一侧表面的引出部分的第三内部电极和暴露给第二端面的第四内部电极；内部连接导体，形成在陶瓷主体中并且暴露给第一侧表面和第二侧表面；以及第一到第四外部电极，形成在陶瓷主体的外表面上并且电连接第一到第四内部电极和内部连接导体，其中内部连接导体串联连接到第一和第二电容器部件。

Description

多层陶瓷电容器和用于安装该多层陶瓷电容器的板
相关申请的交叉引用
本申请要求在2013年4月22日提交于韩国知识产权局的、韩国专利申请号为No.10-2013-0044158的优先权，其披露的内容通过引用被合并于此。
技术领域
本发明涉及多层陶瓷电容器和安装所述多层陶瓷电容器的板。
背景技术
多层陶瓷电容器，一种多层片式（chip）电子元件，是安装在例如显示设备、计算机、智能电话、移动电话等的各种电子产品的印刷电路板上以用于充电和放电的片状电容器，所述显示设备例如为液晶显示器（LCD）、等离子显示板（PDP）等。
因为这种多层陶瓷电容器（MLCC）具有诸如尺寸小、电容量高、易安装等优点，所以这种多层陶瓷电容器可以被用作各种电子设备中的部件。
多层陶瓷电容器可具有这样的结构，即多个介电层和极性不同的内部电极交替地堆叠，而且介电层插在内部电极之间。
最近，在多层陶瓷电容器被用在汽车和医学领域的情况下，更加需要高度可靠性和相对长的寿命。
另外，已经进一步要求用于预先防止设备功能中的突发故障或装置或电子电路中的性能退化的措施，并且在被用在其中的无源元件中，已经要求将失败安全机制或过载检测功能作为预防初始失败或元件被暴露在意想不到的应力下的情况的安全措施。
因此，已经需要研究对性能恶化具有很少影响和具有极好的过载检测功能的多层陶瓷电容器。
更特别地，即使在多层陶瓷电容器被安装在装置中之后由于热冲击或机械应力而在多层主体中产生破裂的情况中，仍然需要对电子电路的操作具有显著减少的影响的多层陶瓷电容器。
另外，已经需求能够被用于检测电容器的泄漏电流或防止电容器过电流或过电压的多层陶瓷电容器。
[相关技术文件]
日本专利公开号No.2006-049840
发明内容
本发明的一个方面提供多层陶瓷电容器和用于安装该多层陶瓷电容器的板。
根据本发明的一个方面，提供一种多层陶瓷电容器，包括：陶瓷主体，该陶瓷主体包括多个介电层并且具有彼此相对的第一主表面和第二主表面、彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及彼此相对的第一端面和第二端面；第一电容器部件，该第一电容器部件形成在陶瓷主体中并且包括暴露给第一端面的第一内部电极和具有暴露给第二侧表面的引出部分的第二内部电极，以及第二电容器部件，该第二电容器部件包括具有暴露给第一侧表面的引出部分的第三内部电极和暴露给第二端面的第四内部电极；内部连接导体，该内部连接导体形成在陶瓷主体中并且暴露给第一侧表面和第二侧表面；以及第一外部电极到第四外部电极，该第一外部电极到第四外部电极形成在陶瓷主体的外表面上并且电连接第一内部电极到第四内部电极和内部连接导体，其中内部连接导体串联连接到第一电容器部件和第二电容器部件。
第一外部电极和第二外部电极可以被布置在陶瓷主体的第一端面和第二端面上并彼此相对，以及第三外部电极和第四外部电极可以被布置在陶瓷主体的第一侧表面和第二侧表面上并彼此相对。
内部连接导体可以通过第四外部电极被连接到第二内部电极。
内部连接导体可以通过第三外部电极被连接到第三内部电极。
多层陶瓷电容器的等效串联电阻（ESR）可以被内部连接导体控制。
多层陶瓷电容器的等效串联电阻（ESR）可以是0.1Ω到5Ω。
第一电容器部件和第二电容器部件可以在多层陶瓷电容器中彼此串联连接。
根据本发明的一个方面，提供一种用于安装多层陶瓷电容器的板，该板包括：印刷电路板，该印刷电路板具有形成在该印刷电路板上的第一电极焊盘和第二电极焊盘；以及多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器安装在印刷电路板上，其中多层陶瓷电容器包括陶瓷主体、第一电容器部件、第二电容器部件、内部连接导体以及第一外部电极到第四外部电极，所述陶瓷主体包括多个介电层并且具有彼此相对的第一主表面和第二主表面、彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及彼此相对的第一端面和第二端面，所述第一电容器部件形成在陶瓷主体中并且包括暴露给第一端面的第一内部电极和具有暴露给第二侧表面的引出部分的第二内部电极，所述第二电容器部件包括具有暴露给第一侧表面的引出部分的第三内部电极和暴露给第二端面的第四内部电极，所述内部连接导体形成在陶瓷主体中并且暴露给第一侧表面和第二侧表面，所述第一外部电极到第四外部电极形成在陶瓷主体的外表面上并且电连接第一内部电极到第四内部电极和内部连接导体，内部连接导体串联连接到第一电容器部件和第二电容器部件。
第一外部电极和第二外部电极可以被布置在陶瓷主体的第一端面和第二端面上并彼此相对，以及第三外部电极和第四外部电极可以被布置在陶瓷主体的第一侧表面和第二侧表面上并彼此相对。
内部连接导体可以通过第四外部电极被连接到第二内部电极。
内部连接导体可以通过第三外部电极被连接到第三内部电极。
多层陶瓷电容器的等效串联电阻（ESR）可以被内部连接导体控制。
多层陶瓷电容器的等效串联电阻（ESR）可以是0.1Ω到5Ω。
第一电容器部件和第二电容器部件可以在多层陶瓷电容器中彼此串联连接。
附图说明
本发明的上述和其它方面、特征和其他优点从随后结合附图的详细描述中将更加清楚地被理解，其中：
图1是示出根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器的透视图；
图2是沿图1的线A-A’的横截面图；
图3是示出可适用于图1示出的多层陶瓷电容器的内部连接导体的平面图；
图4是示出可与图3示出的内部连接导体一起使用的第一到第四内部电极的平面图；
图5是图1示出的多层陶瓷电容器的等效电路图；
图6是示出图1的多层陶瓷电容器在印刷电路板上的一种安装形式的透视图；以及
图7是在长度方向上截取的印刷电路板和图6的多层陶瓷电容器的横截面图。
具体实施方式
在下文中，本发明的实施方式将根据附图被详细描述。然而本发明可以被以不同方式实施并且不应被解释为限于在此列出的实施方式。
相反的，这些实施方式被提供以致该公开将是彻底的和完整的，并且将给那些本领域的技术人员充分转达本发明的范围。
为了清楚地描述本发明的实施方式，将定义六面体的方向。附图中示出的L、W和T分别指代长度方向、宽度方向和厚度方向。在此，厚度方向可以与堆放介电层的方向相同。
多层陶瓷电容器
在下文中，本发明的实施方式将根据附图被详细描述。
图1是示出根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器的透视图。
图2是沿图1的线A-A’的横截面图。
图3是示出可适用于图1示出的多层陶瓷电容器的内部连接导体的平面图。
图4是示出可与图3示出的内部连接导体一起使用的第一到第四内部电极的平面图。
如图1到图4所示，根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器100可以包括陶瓷主体110，该陶瓷主体110包括多个介电层111并且具有彼此相对的第一主表面和第二主表面、彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及彼此相对的第一端面和第二端面。
在本实施方式中，陶瓷主体110可以具有彼此相对的第一主表面5和第二主表面6、将第一主表面和第二主表面彼此连接的第一侧表面3和第二侧表面4以及第一端面1和第二端面2。
陶瓷主体110的形状无特别地限制，但可以是如图1所示的六面体形。
陶瓷主体110可以通过堆叠多个介电层形成，并且多个内部电极121到124（依序为第一内部电极到第四内部电极）可以被布置成彼此分开，并且它们之间插入介电层。
配置陶瓷主体110的多个介电层111可以在烧结状态中并且可以被彼此集成以致彼此相邻的介电层之间的边界不容易被辨认。
介电层111可以通过烧结包括陶瓷粉、有机溶剂以及有机粘合剂的陶瓷生片（green sheet）形成。可以将基于钛酸钡（BaTiO3）的材料、基于钛酸锶（SrTiO3）的材料或者相似的材料用作为高k材料的陶瓷粉。然而，陶瓷粉不限于此。
多层陶瓷电容器100可以包括第一电容器部件CI以及第二电容器部件CII，第一电容器部件CI形成在陶瓷主体110内并且包括暴露给第一端面1的第一内部电极121和具有暴露给第二侧表面4的引出部分122a的第二内部电极122，第二电容器部件CII包括具有暴露给第一侧表面3的引出部分123a的第三内部电极123和暴露给第二端面2的第四内部电极124。
根据本发明的实施方式，第一内部电极121到第四内部电极124可以由包括导电金属的导电胶形成。
导电金属无特别地限制，但是可以是镍（Ni）、铜（Cu）、钯（Pd）、或它们的合金。
内部电极层可以使用导电胶、通过如丝网印刷术或凹版印刷术的印刷方法被印刷在配置介电层的陶瓷生片上。
可以交替地堆叠并烧制其上印刷有内部电极的陶瓷生片，以形成陶瓷主体。
另外，多层陶瓷电容器100可以包括布置在陶瓷主体110内的内部连接导体125，在内部连接导体125之间具有介电层111。
内部连接导体125无特别地限制，但可以由例如包括导电金属的导电胶形成，类似于第一内部电极121到第四内部电极124。
导电金属无特别地限制，但可以是镍（Ni）、铜（Cu）、钯（Pd）、或它们的合金。
另外，多层陶瓷电容器100可以包括第一外部电极131到第四外部电极134，该第一外部电极131到第四外部电极134形成在陶瓷主体110的外表面上并且电连接第一内部电极121到第四内部电极124和内部连接导体125。
第一外部电极131和第二外部电极132可以被布置在陶瓷主体110的第一端面1和第二端面2上并并彼此相对，以及第三外部电极133和第四外部电极134可以被布置在第一侧表面3和第二侧表面4上并彼此相对。
根据本发明的实施方式，可以理解的是，除了被用作用于连接电源线的外部端子的第一外部电极131和第二外部电极132以外的两个外部电极133和134被用作用于控制等效串联电阻（ESR）的外部电极。
然而，由于被用作外部端子的第一外部电极和第二外部电极可以被随意地挑选以便适于所需的ESR特性，因此第一外部电极和第二外部电极无特别地限制。
另外，第三外部电极133和第四外部电极134，即用于控制ESR的电极，可以被连接到检测电路以藉此被用来检测泄漏电流。
第一外部电极131到第四外部电极134可以由包括导电金属的导电胶形成。
导电金属可以是镍（Ni）、铜（Cu）、锡（Sn）、或它们的合金，但是不限于此。
导电胶还可以包括绝缘材料。绝缘材料可以是例如玻璃，但不限于此。
形成第一外部电极131到第四外部电极134的方法无特别地限制。也就是说，第一外部电极131到第四外部电极134可以通过浸渍陶瓷主体形成或通过如电镀法或相似的方法形成。
多层陶瓷电容器100是具有总共4个外部电极的四端子电容器，但本发明不限于此。
在下文中，在根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器100的配置中，内部电极121到内部电极124、内部连接导体125以及外部电极131到外部电极134将参考附图2-4被详细描述。
第一电容器部件CI可以被形成在陶瓷主体110中并且包括暴露给第一端面1的第一内部电极121和具有暴露给第二侧表面4的引出部分122a的第二内部电极122，以形成电容。
另外，第二电容器部件CII可以包括具有暴露给第一侧表面3的引出部分123a的第三内部电极123和暴露给第二端面2的第四内部电极，以形成电容。
第一电容器部件CI和第二电容器部件CII可以被布置在陶瓷主体110内但无特别地限制，以及为了实现目标电容值，可以堆叠多个第一电容器部件和第二电容器部件。
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可以在多层陶瓷电容器100内彼此串联连接。
第一内部电极121到第四内部电极124可以与内部连接导体125一起被交替地布置，并且在它们之间插入介电层111。
尽管图3示出了一个内部连接导体125，但是可以提供多个具有至少一个极性的内部连接导体。
同样的，图4示出的第一内部电极121到第四内部电极124各自的数量是一个，但是事实上，特定组的内部电极可以被提供多个。
同时，图3和图4示出的内部电极和内部连接导体可以依序堆叠或者根据需要以各样的顺序堆叠。
例如，如图2所示，内部连接导体125可以被布置在第一电容器部件CI和第二电容器部件CII之间。
特别地，所需的ESR特性可以通过改变内部连接导体125的宽度、长度和层数而被更精确地控制。
根据本发明的实施方式，内部连接导体125可以通过第四外部电极134被连接到第二内部电极122。
另外，根据本发明的实施方式，内部连接导体125可以通过第三外部电极133被连接到第三内部电极123。
根据本实施方式，多层陶瓷电容器100的ESR可以通过内部连接导体被控制。
根据本实施方式，多层陶瓷电容器100的ESR可以是0.1Ω到5Ω。
如上文所述，多层陶瓷电容器100的ESR被控制到0.1Ω到5Ω，以便高频率范围内的阻抗可以不增加，从而允许不减少波纹去除效果或噪声去除效果。
另外，ESR可以具有完美的效果，因为阻抗具有泄漏电流或过电流可以被轻易地检测出的范围。
在多层陶瓷电容器100的ESR小于0.1Ω的情况中，泄漏电流或过电流不可以被检测到。
另外，在多层陶瓷电容器100的ESR大于5Ω的情况中，高频率范围内的阻抗可以被增加，波纹去除效果或噪声去除效果可以被减少。
图3示出的内部连接导体125的图案形状仅仅是根据本发明的实施方式的一个例子，并且为了控制ESR，内部连接导体125可以有多种图案形状。
例如，内部连接导体125可以与那些图4示出的第一内部电极121到第四内部电极124具有相同的图案形状。
根据本发明的实施方式，多层陶瓷电容器的ESR可以被内部连接导体125控制。特别地，内部连接导体125可以被连接到检测电路以从而被用于检测泄漏电流。
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和包括第三内部电极123和第四内部电极124的第二电容器部件CII可以彼此串联连接。
另外，内部连接导体125可以串联连接到第一电容器部件CI和第二电容器部件CII。
由于如上文描述的连接，多层陶瓷电容器的ESR可以被内部连接导体125控制，并且内部连接导体125可以被连接到检测电路以从而被用于检测泄漏电流。
另外，在本实施方式，由于第一电容器部件CI和第二电容器部件CII被彼此串联布置，所以即使在其中一个电容器部件的绝缘电阻被减少时，绝缘电阻仍然可以被维持以便可靠性可以是完美的。
另外，根据现有技术，为了检测泄漏电流，在外部需要有单独的电阻器，但是根据本发明的实施方式，由于可以使用多层陶瓷电容器100中的内部电阻器来检测泄漏电流，因此组件的制造花费和安装空间可以被减少。
图5是图1示出的多层陶瓷电容器的等效电路图。
如图5所示，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和包括第三内部电极123和第四内部电极124的第二电容器部件CII可以彼此串联连接。
另外，内部连接导体125可以串联连接到第一电容器部件CI和第二电容器部件CII。
如上文描述的，根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器可以有两种类型的电容器和一种类型的电阻器并且控制它们各自的值。
根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器具有上文描述的由内部电极121到124、内部连接导体125以及外部电极配置的结构，从而泄漏电流可以被多层陶瓷电容器的内部电阻器轻易地检测出，并且即使当由于外部应力或相似的因素导致的破裂使得绝缘电阻突然减少，可靠性仍然可以不减少，从而得到完美的可靠性，这不同于现有技术的结构。
也就是说，根据本发明的实施方式，由于电容器被串联布置，所以即使当一个电容器的绝缘电阻减少时，绝缘电阻仍然可以被维持，以便可靠性可以是完美的。
另外，根据现有技术，为了检测泄漏电流，在外部需要单独的电阻器，但是根据本发明的实施方式，由于可以使用多层陶瓷电容器100中的内部电阻器来检测泄漏电流，因此组件的制造花费和安装空间可以被减少。
用于安装多层陶瓷电容器的板
图6是示出图1的多层陶瓷电容器在印刷电路板上的一种安装形式的透视图。
图7是在长度方向上截取的图6的多层陶瓷电容器和印刷电路板的横截面图。
如图6和图7所示，根据本发明实施方式的用于安装多层陶瓷电容器100的板200可以包括印刷电路板210以及形成在印刷电路板210上以被彼此隔开的第一电极焊盘221和第二电极焊盘222，多层陶瓷电容器100被水平地安装在印刷电路板210上。
在此情况下，在第一外部电极131和第二外部电极132被分别地放置在第一电极焊盘221和第二电极焊盘222上以便彼此接触的状态中，多层陶瓷电容器100可以通过焊料230被电连接到印刷电路板210。
多层陶瓷电容器100可以包括：陶瓷主体，该陶瓷主体包括多个介电层并且具有彼此相对的第一主表面和第二主表面、彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及彼此相对的第一端面和第二端面；第一电容器部件以及第二电容器部件，该第一电容器部件形成在陶瓷主体中并且包括暴露给第一端面的第一内部电极和具有暴露给第二侧表面的引出部分的第二内部电极，第二电容器部件包括具有暴露给第一侧表面的引出部分的第三内部电极和暴露给第二端面的第四内部电极；内部连接导体，该内部连接导体形成在陶瓷主体中并且暴露给第一侧表面和第二侧表面；以及第一外部电极到第四外部电极，该第一外部电极到第四外部电极形成在陶瓷主体的外表面上并且电连接第一内部电极到第四内部电极和内部连接导体，其中第一内部电极到第四内部电极和内部连接导体经由第一外部电极至第四外部电极彼此电连接。
除了上文的描述，与上面提到的根据本发明的实施方式的多层陶瓷电容器的那些描述相重叠的特征的描述将被省略。
如上文所述，根据本发明的实施方式，泄漏电流可以被多层陶瓷电容器的内部电阻器轻易地检测出，并且即使当由于外部应力或相似的因素导致的破裂使得绝缘电阻突然减少，可靠性仍然可以不减少，以便可靠性可以是完美的。
换句话说，根据本发明的实施方式，由于电容器被串联布置，所以即使当一个电容器的绝缘电阻减少时，绝缘电阻仍然可以被保持，以便可靠性可以是完美的。
另外，根据现有技术，为了检测泄漏电流，在外部需要单独的电阻器，但是根据本发明的实施方式，由于可以使用多层陶瓷电容器100中的内部电阻器来检测泄漏电流，因此组件的制造花费和安装空间可以被减少。
虽然本发明根据实施方式被展示和描述，但是对那些本领域的技术人员显然的是，在不违背附加的权利要求定义的发明精神和范围的情况下，能够做出修改和变化。

Claims (14)

1.一种多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器包括：陶瓷主体，该陶瓷主体包括多个介电层并且具有彼此相对的第一主表面和第二主表面、彼此相对的第一侧表面和第二侧表面、以及彼此相对的第一端面和第二端面；
第一电容器部件以及第二电容器部件，该第一电容器部件形成在所述陶瓷主体中并且包括暴露给所述第一端面的第一内部电极和具有暴露给所述第二侧表面的引出部分的第二内部电极，所述第二电容器部件包括具有暴露给所述第一侧表面的引出部分的第三内部电极和暴露给所述第二端面的第四内部电极；
内部连接导体，该内部连接导体形成在所述陶瓷主体中并且暴露给所述第一侧表面和所述第二侧表面；以及
第一外部电极到第四外部电极，该第一外部电极到第四外部电极形成在所述陶瓷主体的外表面上并且电连接所述第一内部电极到所述第四内部电极和所述内部连接导体，
其中所述内部连接导体串联连接到所述第一电容器部件和所述第二电容器部件，并且
所述第一外部电极和所述第二外部电极用作用于与电源线连接的外部端子，所述第一外部电极连接到所述第一电容器部件，所述第二外部电极连接到所述第二电容器部件。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述第一外部电极和所述第二外部电极被布置在所述陶瓷主体的所述第一端面和所述第二端面上并彼此相对，以及所述第三外部电极和所述第四外部电极被布置在所述陶瓷主体的所述第一侧表面和所述第二侧表面上并彼此相对。
3.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述内部连接导体通过所述第四外部电极被连接到所述第二内部电极。
4.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中所述内部连接导体通过所述第三外部电极被连接到所述第三内部电极。
5.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被所述内部连接导体控制。
6.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是0.1Ω到5Ω。
7.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在所述多层陶瓷电容器中彼此串联连接。
8.一种用于安装多层陶瓷电容器的板，该板包括：印刷电路板，该印刷电路板上形成有第一电极焊盘和第二电极焊盘；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：陶瓷主体，该陶瓷主体包括多个介电层并且具有彼此相对的第一主表面和第二主表面、彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及彼此相对的第一端面和第二端面；第一电容器部件以及第二电容器部件，该第一电容器部件形成在所述陶瓷主体中并且包括暴露给所述第一端面的第一内部电极和具有暴露给所述第二侧表面的引出部分的第二内部电极，所述第二电容器部件包括具有暴露给所述第一侧表面的引出部分的第三内部电极和暴露给所述第二端面的第四内部电极；内部连接导体，该内部连接导体形成在所述陶瓷主体中并且暴露给所述第一侧表面和所述第二侧表面；以及第一外部电极到第四外部电极，该第一外部电极到第四外部电极形成在所述陶瓷主体的外表面上并且电连接所述第一内部电极到所述第四内部电极和所述内部连接导体，所述内部连接导体串联连接到所述第一电容器部件和所述第二电容器部件，并且
所述第一外部电极和所述第二外部电极用作用于与电源线连接的外部端子，所述第一外部电极连接到所述第一电容器部件，所述第二外部电极连接到所述第二电容器部件。
9.根据权利要求8所述的板，其中所述第一外部电极和所述第二外部电极被布置在所述陶瓷主体的所述第一端面和所述第二端面上并彼此相对，以及所述第三外部电极和所述第四外部电极被布置在所述陶瓷主体的所述第一侧表面和所述第二侧表面上并彼此相对。
10.根据权利要求8所述的板，其中所述内部连接导体通过所述第四外部电极被连接到所述第二内部电极。
11.根据权利要求8所述的板，其中所述内部连接导体通过所述第三外部电极被连接到所述第三内部电极。
12.根据权利要求8所述的板，其中所述多层陶瓷电容器的等效串联电阻被所述内部连接导体控制。
13.根据权利要求8所述的板，其中所述多层陶瓷电容器的等效串联电阻是0.1Ω到5Ω。
14.根据权利要求8所述的板，其中所述第一电容器部件和所述第二电容器部件在所述多层陶瓷电容器中彼此串联连接。
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