CN104637682A - 多层陶瓷电子组件和具有该多层陶瓷电子组件的板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层陶瓷电子组件和具有该多层陶瓷电子组件的板，该多层陶瓷电子组件可以包括：陶瓷主体，具有堆叠在陶瓷主体中的多个介电层；多个有效层，包括设置为交替地暴露到陶瓷主体的端表面的第一内部电极和第二内部电极，介电层设置在第一内部电极和第二内部电极之间；虚设层，设置在有效层之间。
Description
本申请要求于2013年11月8日在韩国知识产权局提交的第10-2013-0135332号韩国专利申请的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用被包含于此。
技术领域
本公开涉及一种多层陶瓷电子组件和一种具有该多层陶瓷电子组件的板。
背景技术
利用陶瓷材料的电子组件包括电容器、电感器、压电元件、压敏电阻器和热敏电阻器等。
在陶瓷电子组件之中，多层陶瓷电容器(MLCC)具有诸如紧凑、保证高的电容和易于安装的优点。
此类MLCC是安装在各种电子产品的电路板上以用于充电和放电的芯片型电容器，所述电子产品包括诸如液晶显示器(LCD)和等离子体显示面板(PDP)等的显示装置，也包括计算机、个人数字助理(PDA)和移动电话等。
MLCC可以包括：多个堆叠的介电层；内部电极，具有不同的极性并且彼此相对，介电层设置在它们之间；外部电极，电连接到内部电极。
由于介电层具有压电和电致伸缩的性质，所以当给多层陶瓷电容器施加直流(DC)或交流(AC)电压时，在内部电极之间发生压电现象，从而会产生振动。
这些振动会通过多层陶瓷电容器的外部电极传输到其上安装有多层陶瓷电容器的板，使得整个板成为声辐射表面，从而产生振动声音(噪音)。
振动声音可以在20Hz至20000Hz的音频范围内，这会导致听者不适并被称为噪声。
发明内容
本公开的方面可以提供一种多层陶瓷电子组件，其使由于压电现象导致的振动所引起的噪声有效地减小。
根据本公开的一方面，多层陶瓷电子组件包括：陶瓷主体，具有堆叠在陶瓷主体中的多个介电层；多个有效层，包括设置为交替地暴露到陶瓷主体的两个端表面的第一内部电极和第二内部电极，介电层设置在第一内部电极和第二内部电极之间；虚设层，设置在有效层之间。
每个有效层可以包括多个第一内部电极和多个第二内部电极。
每个有效层可以仅包括单个第一内部电极和单个第二内部电极。
虚设层可以通过堆叠陶瓷主体的多个介电层形成。
用于形成虚设层的材料可以包括作为顺电物质提供的(Ca,Sr)(Ti,Zr)O3、BaO-TiO2-Nd2O3和CaTiO3-MgTiO3以及作为铁电物质提供的(Ba1-xCax)m(Ti1-yZry)O3、BaTiO3、PbTiO3和SrTiO3的固溶体。
每个虚设层可以具有5μm至200μm的厚度。
每个虚设层可以具有等于设置在有效层中的单个介电层的厚度的1.5倍或更大的厚度。
各虚设层可以具有彼此相同的厚度。
各虚设层可以具有不同的厚度。
上覆盖层和下覆盖层可以分别形成在陶瓷主体的上部和下部上。
上覆盖层和下覆盖层可以通过堆叠陶瓷主体的多个介电层形成。
所述多层陶瓷电子组件还可以包括形成在陶瓷主体的两个端表面上并且分别电连接到第一内部电极和第二内部电极的第一外部电极和第二外部电极。
根据本公开的另一方面，具有多层陶瓷电子组件的板可以包括：基板，具有形成在基板上的第一电极焊盘和第二电极焊盘；所述多层陶瓷电子组件，安装在第一电极焊盘和第二电极焊盘上。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和其它优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电容器(MLCC)的部分剖视透视图；
图2是沿着图1的A-A'线截取的剖视图；
图3是示出根据本公开的另一示例性实施例的MLCC的沿着其长度和厚度方向截取的剖视图；
图4是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电容器(MLCC)被安装在板上的状态的部分剖视透视图；
图5是示出图4的板的沿着其长度和厚度方向截取的剖视图；
图6是示意性地示出当给安装在板上的MLCC施加电压时，在图4中示出的MLCC各有效层收缩的形式的剖视图；以及
图7是示意性地示出当给安装在板上的MLCC施加电压时，在图4中示出的MLCC的各有效层膨胀的形式的剖视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。
然而，本公开可以以很多不同的形式来例举，而不应该被解释为受限于在此阐述的特定实施例。而是提供这些实施例使得本公开将是彻底的且完整的，这些实施例将把本公开的范围充分地传达给本领域的技术人员。
在附图中，为了清楚起见，可能夸大了元件的形状和尺寸，并且相同的附图标记将被始终用于指示相同或相似的元件。
在下文中，将通过示例的方式把根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件描述为多层陶瓷电容器，但是本公开不限于此。
多层陶瓷电容器(MLCC)
图1是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电容器(MLCC)的部分剖视透视图。
参照图1，根据示例性实施例的多层陶瓷电容器(MLCC)100可以包括：陶瓷主体110；有效层111，包括多个第一内部电极121和第二内部电极122；虚设层112，设置在有效层111之间。
第一外部电极131和第二外部电极132可以形成在陶瓷主体110的两个端表面上，以分别电连接到第一内部电极121和第二内部电极122。
陶瓷主体110通过沿着厚度方向堆叠多个介电层并且随之将其烧结而形成，陶瓷主体110的形状和尺寸以及堆叠的介电层的数量可以不限于在示例性实施例中示出的情况。
另外，形成陶瓷主体110的多个介电层在烧结状态下可以成一体，使得它们之间的边界在不利用扫描电子显微镜(SEM)的情况下不会很明显。
陶瓷主体110可以具有例如六面体的形状，但是陶瓷主体110的形状不被具体地限制。
在示例性实施例中，陶瓷主体110的在厚度方向上彼此相对的表面将被定义为主表面，陶瓷主体110的连接两个主表面并且在长度方向上彼此相对的表面将被定义为端表面，陶瓷主体110的连接到其两个端表面以与两个端表面垂直并且在宽度方向上彼此相对的表面将被定义为侧表面。
将对陶瓷主体110的方向进行限定以清楚地描述本公开的示例性实施例。在附图中示出的L、W和T分别指陶瓷主体110的长度方向、宽度方向和厚度方向。
这里，厚度方向可以被使用为具有与介电层堆叠所沿的方向的概念相同的概念。
图2是沿着图1的A-A'线截取的剖视图。
参照图2，作为有助于电容器的电容形成的部分的每个有效层111可以包括形成为交替地暴露于陶瓷主体110的两个端表面的多个第一内部电极121和第二内部电极122，其中，介电层设置在第一内部电极121和第二内部电极122之间。
在示例性实施例中，每个有效层111可以包括两个第一内部电极121和两个第二内部电极122，但是本公开不限于此。
每个虚设层112可以设置在有效层111之间。
另外，至少两个虚设层112可以沿着厚度方向设置在陶瓷主体110内。
在这种情况下，虚设层112可以通过堆叠构成陶瓷主体110的有效层111的至少一个或更多个介电层形成。
另外，根据需要，用于形成虚设层112的材料可以包括作为顺电物质提供的(Ca,Sr)(Ti,Zr)O3、BaO-TiO2-Nd2O3和CaTiO3-MgTiO3以及作为铁电物质提供的(Ba1-xCax)m(Ti1-yZry)O3、BaTiO3、PbTiO3和SrTiO3的固溶体。
另外，每个虚设层112可以具有等于或大于5μm的厚度，并且优选地，可以具有5μm至200μm的厚度。另外，虚设层112的厚度可以是包括在有效层111中的单个介电层的厚度的1.5倍或更大。
另外，各虚设层112可以具有彼此相同的厚度，或者虚设层112的一部分或整个虚设层112可以具有不同的厚度。
同时，陶瓷主体110可以具有分别形成在最上面的有效层111的上部和最下面的有效层111的下部上的上覆盖层113和下覆盖层114。
上覆盖层113和下覆盖层114可以由相同的材料形成，并且除了不包括内部电极之外，上覆盖层113和下覆盖层114具有与有效层111的介电层的构造相同的构造。
另外，上覆盖层113和下覆盖层114可以通过沿着厚度方向在最上面的有效层111的上表面和最下面的有效层111的下表面上堆叠单个介电层或者两个或更多个介电层来形成。上覆盖层113和下覆盖层114基本上可以用来防止由于物理或化学应力而对第一内部电极121和第二内部电极122造成损坏。
具有不同极性的第一内部电极121和第二内部电极122可以通过在相应的介电层111上以预定的厚度印刷包括导电金属的导电糊来形成。
在这种情况下，第一内部电极121和第二内部电极122在具有设置在它们之间的介电层的同时，可以形成为沿着介电层的堆叠方向交替地暴露于陶瓷主体110的两个端表面。在这种情况下，第一内部电极121和第二内部电极122可以通过设置在它们之间的介电层彼此电绝缘。
另外，第一内部电极121和第二内部电极122可以通过它们交替地暴露到陶瓷主体110的两个端表面的部分电连接到第一外部电极131和第二外部电极132。
因此，当给第一外部电极131和第二外部电极132施加电压时，在彼此相对的第一内部电极121和第二内部电极122之间积累电荷，在这种情况下，MLCC100的电容可以与第一内部电极121和第二内部电极122在各有效层111中彼此叠置的区域的面积成正比。
第一内部电极121和第二内部电极122的厚度可以根据其使用目的确定。例如，考虑到陶瓷主体110的尺寸，可以将第一内部电极121和第二内部电极122的厚度确定在例如0.2μm至1.0μm的范围内，但是本公开不限于此。
另外，包含在用于形成第一内部电极121和第二内部电极122的导电糊中的导电金属可以由银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、镍(Ni)和铜(Cu)中的一种或者它们的合金等形成，但是本公开不限于此。
另外，作为导电糊的印刷方法，可以使用丝网印刷方法或凹版印刷方法等，但是本公开不限于此。
第一外部电极131和第二外部电极132可以形成在陶瓷主体110的两个端表面上，并且可以与第一内部电极121和第二内部电极122的暴露部分接触以电连接到第一内部电极121和第二内部电极122。
第一外部电极131和第二外部电极132可以由包括导电金属的导电糊形成，导电金属可以是Ag、Ni、Cu或它们的合金，但是本公开不限于此。
同时，第一镀覆层和第二镀覆层(未示出)可以根据需要形成在第一外部电极131和第二外部电极132上。
当MLCC100通过焊接被安装在板上时，可以设置第一镀覆层和第二镀覆层来增加MLCC100和板之间的结合强度。
例如，第一镀覆层和第二镀覆层可以具有包括形成在第一外部电极131和第二外部电极132上的镍(Ni)镀覆层及形成在镍镀覆层上的锡(Sn)镀覆层的结构，但是本公开不限于此。
在示例性实施例中，每个有效层111可以被构造为包括多个第一内部电极121和多个第二内部电极122，但是本公开不限于此。
例如，如图3中所示，根据另一示例性实施例，在每个有效层111中可以仅包括单个第一内部电极121和单个第二内部电极122，并且陶瓷主体110可以通过交替地堆叠有效层111来构造，其中，虚设层112设置在有效层111之间。
这里，由于第一外部电极131和第二外部电极132以及上覆盖层113和下覆盖层114的形成结构可以与如上所述的前面示例性实施例的形成结构相同，所以为了避免冗余，将省略其详细的描述。
具有MLCC的板
图4是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电容器(MLCC)被安装在板上的状态的部分剖视透视图。图5是示出图4的板的沿着其长度和厚度方向截取的剖视图。
参照图4和图5，根据示例性实施例的具有MLCC100的板200可以包括基板210以及第一电极焊盘221和第二电极焊盘222，基板210上水平地安装有MLCC100，第一电极焊盘221和第二电极焊盘222形成在基板210的上表面上以彼此分隔开。
这里，在MLCC100的下覆盖层114向下设置并且第一外部电极131和第二外部电极132位于第一电极焊盘221和第二电极焊盘222上以与它们接触的状态中，MLCC100可以通过焊接部分230电连接到基板210。
在将MLCC100安装在基板210上的状态下，当给MLCC100施加电压时，会产生噪声。
这里，第一电极焊盘221和第二电极焊盘222的尺寸可以被用作用于确定连接MLCC100的第一外部电极131和第二外部电极132与第一电极焊盘221和第二电极焊盘222的焊接部分230的量的指示器，可以根据焊接部分230的量来调节噪声的大小。
图6是示意性地示出当给安装在板上的MLCC施加电压时，在图4中示出的MLCC的各有效层111收缩的形式的剖视图，图7是示意性地示出当给安装在板上的MLCC施加电压时，在图4中示出的MLCC的各有效层111膨胀的形式的剖视图。
参照图6和图7，在MLCC100被安装在基板210上的状态下，当给形成在MLCC100的两个端表面上的第一外部电极131和第二外部电极132施加具有不同极性的电压时，由于构成有效层111的介电层的逆压电效应，陶瓷主体110可以沿着厚度方向膨胀和收缩，同时由于泊松效应，其上形成有第一外部电极131和第二外部电极132的陶瓷主体110的两个端表面可以以与陶瓷主体110沿着厚度方向膨胀和收缩的方式相反的方式收缩和膨胀。
参照图6，当MLCC100的有效层111具有沿着长度方向的膨胀力③时，有效层111受到沿着厚度方向的收缩力①，另一方面，由于有效层111和虚设层112之间的介电常数的差异，虚设层112具有沿着长度方向的收缩力④，因此，虚设层112受到沿着厚度方向的膨胀力②。
参照图7，当MLCC100的有效层111具有沿着长度方向的收缩力⑥时，有效层111受到沿着厚度方向的膨胀力⑤，另一方面，由于有效层111和虚设层112之间的介电常数的差异，虚设层112具有沿着长度方向的膨胀力⑦，因此，虚设层112受到沿着厚度方向的收缩力⑤。
因此，在示例性实施例中，当给MLCC100施加电压时，MLCC100的有效层111和虚设层112可以以相反的方式膨胀和收缩，使有效层111和虚设层112之间的应力相互抵消，从而减小了噪声。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，可以形成陶瓷主体，使得包括内部电极的有效层和不具有内部电极的虚设层交替地堆叠，因此，由有效层中产生的压电行为引起的膨胀和收缩应力可以被在虚设层中以与有效层的方式相反的方式产生的应力抵消，从而可以减小在MLCC中产生的振动，因此，可以减小由于从MLCC传输到板的振动而产生的噪声。
虽然上面已经示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员来说将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以进行修改和变化。
Claims (14)
1.一种多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：
陶瓷主体，具有堆叠在陶瓷主体中的多个介电层；
多个有效层，包括设置为交替地暴露到陶瓷主体的端表面的第一内部电极和第二内部电极，介电层设置在第一内部电极和第二内部电极之间；以及
虚设层，设置在有效层之间。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，每个有效层包括多个第一内部电极和多个第二内部电极。
3.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，每个有效层仅包括单个第一内部电极和单个第二内部电极。
4.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，虚设层通过堆叠陶瓷主体的所述多个介电层形成。
5.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，用于形成虚设层的材料包括作为顺电物质提供的(Ca,Sr)(Ti,Zr)O3、BaO-TiO2-Nd2O3和CaTiO3-MgTiO3以及作为铁电物质提供的(Ba1-xCax)m(Ti1-yZry)O3、BaTiO3、PbTiO3和SrTiO3的固溶体。
6.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，每个虚设层具有5μm至200μm的厚度。
7.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，每个虚设层具有等于设置在有效层中的单个介电层的厚度的1.5倍或更大的厚度。
8.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，至少两个虚设层被设置在陶瓷主体内。
9.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，各虚设层具有彼此相同的厚度。
10.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，各虚设层具有不同的厚度。
11.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，上覆盖层和下覆盖层分别形成在陶瓷主体的上部和下部上。
12.根据权利要求11所述的多层陶瓷电子组件，其中，上覆盖层和下覆盖层通过堆叠陶瓷主体的所述多个介电层形成。
13.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件还包括形成在陶瓷主体的两个端表面上并且分别电连接到第一内部电极和第二内部电极的第一外部电极和第二外部电极。
14.一种具有多层陶瓷电子组件的板，所述具有多层陶瓷电子组件的板包括：
基板，具有形成在基板上的第一电极焊盘和第二电极焊盘；以及
如权利要求1至13中任意一项所述的多层陶瓷电子组件，安装在第一电极焊盘和第二电极焊盘上。
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