CN106548868B - 复合电子元件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了复合电子元件及其制备方法,该复合电子元件通过在陶瓷体的第一端面和第二端面中的至少一个表面上附着电阻层,电阻层与第一侧电极和第二侧电极中的至少一个电连接,陶瓷体内的每个第一电极层至少一处与第一侧电极电连接,每个第二电极层至少有一处与第二侧电极电连接,从而形成具有电容和电阻串联的结构。实现了把电容和电阻集成到单个元件中,尺寸较小。
Description
技术领域
本发明涉及电子元件技术领域,尤其是涉及一种复合电子元件及其制备方法。
背景技术
电容器可用于隔直通交、滤波及储能等,在输电、配电、用电等场合中具有广泛的应用。在许多电路应用中,需要使用电阻和电容串联结构的电路时,一般使用分立元件,即在电容的外面贴装电阻,贴装效率较低,形成单个电阻和单个电容,这样占用较多的电路空间,不利于整机的小型化。
发明内容
基于此,有必要提供一种尺寸较小复合电子元件及其制备方法。
一种复合电子元件,包括陶瓷体、第一侧电极、第二侧电极、第一端电极、第二端电极以及电阻层;
所述陶瓷体为长方体,所述陶瓷体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,所述陶瓷体内部填充有陶瓷介质,所述陶瓷介质中穿插有多个第一电极层和多个第二电极层,所述第一电极层与所述第二电极层交替层叠,并且所述第一电极层在所述第二电极层上的投影与所述第二电极层具有重叠部分,所述第一电极层与所述第二电极层之间填充有所述陶瓷介质;
所述第一侧电极和所述第二侧电极分别附着在所述第一侧表面或者所述第二侧表面上,所述第一侧电极与所述第二侧电极绝缘,每个所述第一电极层至少一处与所述第一侧电极电连接,每个所述第二电极层至少有一处与所述第二侧电极电连接;
所述电阻层附着在所述第一端面和所述第二端面中的至少一个表面上,所述电阻层与所述第一侧电极和所述第二侧电极中的至少一个电连接;
所述第一端电极附着在所述第一端面或所述电阻层上,所述第二端电极附着在所述第二端面或所述电阻层上,并且所述第一端电极和所述第二端电极中的至少一个附着在所述电阻层上。
在一个实施方式中,所述电阻层附着在所述第一端面上,并在与所述第一端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离。
在一个实施方式中,所述第一端电极附着在所述电阻层上,所述电阻层与所述第一侧电极电连接,所述第一端电极在与所述第一端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离,所述第一端电极在四个表面上的延伸距离小于所述电阻层在四个表面上的延伸距离。
在一个实施方式中,所述电阻层包括第一电阻层和第二电阻层两个独立的电阻层,其中所述第一电阻层附着在所述第一端面上,并且所述第一电阻层在与所述第一端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离,所述第一电阻层与所述第一侧电极电连接;所述第二电阻层附着在所述第二端面上,并且所述第二电阻层在与所述第二端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离,所述第二电阻层与所述第二侧电极电连接。
在一个实施方式中,所述第一端电极附着在所述第一电阻层上,所述第一端电极在与所述第一端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离,所述第一端电极在四个表面上的延伸距离小于所述第一电阻层在四个表面上的延伸距离;所述第二端电极附着在所述第二电阻层上,所述第二端电极在与所述第二端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离,所述第二端电极在四个表面上的延伸距离小于所述第二电阻层在四个表面上的延伸距离。
在一个实施方式中,所述第一侧电极包括第一连接电极和第二连接电极,所述第一连接电极附着在所述第一侧表面上,所述第二连接电极附着在所述第二侧表面上,所述第一电极层与所述第一连接电极和所述第二连接电极中的至少一个电连接;所述第二侧电极包括第三连接电极和第四连接电极,所述第三连接电极附着在所述第一侧表面上,所述第四连接电极附着在所述第二侧表面上,所述第二电极层与所述第三连接电极和所述第四连接电极中的至少一个电连接;所述第一连接电极、所述第二连接电极、所述第三连接电极以及所述第四连接电极相互绝缘。
在一个实施方式中,所述第一电极层和所述第二电极层相对且平行设置。
上述的复合电子元件的制备方法,包括以下步骤:
提供陶瓷体,其中,所述陶瓷体为长方体,所述陶瓷体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,所述陶瓷体内部填充有陶瓷介质,所述陶瓷介质中穿插有多个第一电极层和多个第二电极层,所述第一电极层与所述第二电极层交替层叠,并且所述第一电极层在所述第二电极层上的投影与所述第二电极层具有重叠部分,所述第一电极层与所述第二电极层之间填充有所述陶瓷介质,每个所述第一电极层至少有一处外露于所述第一侧表面或者第二侧表面,每个所述第二电极层至少有一处外露于所述第一侧表面或者第二侧表面;
在所述陶瓷体的第一侧表面或者第二侧表面上覆盖电极浆料形成第一侧电极和所述第二侧电极,其中,所述第一侧电极与所述第二侧电极相互间隔,并且每个所述第一电极层至少一处与所述第一侧电极电连接,每个所述第二电极层至少有一处与所述第二侧电极电连接;
在所述陶瓷体的第一端面和所述第二端面中的至少一个表面上覆盖电阻浆料形成电阻层,所述电阻层与所述第一侧电极和所述第二侧电极中的至少一个有重叠部分;以及
在所述陶瓷体的第一端面或所述电阻层上覆盖电极浆料形成第一端电极,在所述陶瓷体的第二端面或所述电阻层上覆盖电极浆料形成第二端电极,并且所述第一端电极和所述第二端电极中的至少一个附着在所述电阻层上,得到所述复合电子元件。
在一个实施方式中,所述陶瓷体采用如下方法制备:
将陶瓷粉、粘合剂以及有机溶剂混合后得到陶瓷浆料,以所述陶瓷浆料为原料流延形成多个陶瓷介质膜;
在预设数量的所述陶瓷介质膜上印刷电极浆料,分别得到印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜;
将印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜交替层叠得到层叠体,其中所述层叠体中所述第一电极层与所述第二电极层交替层叠,并且所述第一电极层在所述第二电极层上的投影与所述第二电极层具有重叠部分,所述第一电极层与所述第二电极层之间填充有所述陶瓷介质膜;以及
将所述层叠体压合,烧结后得到所述陶瓷体。
在一个实施方式中,所述陶瓷浆料按质量份数计包括10份陶瓷粉、3份~5份粘合剂和4份~6份有机溶剂。
上述复合电子元件,通过在陶瓷体的第一端面和第二端面中的至少一个表面上附着电阻层,电阻层与第一侧电极和第二侧电极中的至少一个电连接,陶瓷体内的每个第一电极层至少一处与第一侧电极电连接,每个第二电极层至少有一处与第二侧电极电连接,从而形成具有电容和电阻串联的结构。实现了把电容和电阻集成到单个元件中,尺寸较小,通过调节电阻层的电阻率以及第一端电极和第一侧电极的间距或者第二端电极和第二侧电极的间距可以方便地获得不同的电阻值,通过调节第一电极层和第二电极层的相对面积、第一电极层和第二电极层的间距以及陶瓷介质的介电常数可以方便地获得不同的电容量,能够为整机电路节约空间。
附图说明
图1为一实施方式的复合电子元件的结构示意图;
图2为如图1所示的复合电子元件的陶瓷体的结构示意图;
图3为如图1所示的复合电子元件平行于第一侧表面的一个剖面图;
图4为如图1所示的复合电子元件平行于第一主表面的一个剖面图;
图5为如图1所示的复合电子元件平行于第一主表面的另一个剖面图;
图6为如图1所示的复合电子元件的等效电路图;
图7为另一实施方式的复合电子元件的结构示意图;
图8为如图7所示的复合电子元件平行于第一侧表面的一个剖面图;
图9为如图7所示的复合电子元件平行于第一主表面的一个剖面图;
图10为如图7所示的复合电子元件平行于第一主表面的另一个剖面图;
图11为如图7所示的复合电子元件的等效电路图;
图12为再一实施方式的复合电子元件的结构示意图;
图13为如图12所示的复合电子元件平行于第一侧表面的一个剖面图;
图14为如图12所示的复合电子元件平行于第一主表面的一个剖面图;
图15为如图12所示的复合电子元件平行于第一主表面的另一个剖面图;
图16为如图12所示的复合电子元件的等效电路图;
图17为一实施方式的复合电子元件的制备方法的流程图;
图18为一实施方式的陶瓷体的制备方法的流程图;
图19为如图1所示的复合电子元件的第一电极层和第二电极层的丝网图案;
图20为如图7和图12所示的复合电子元件的第一电极层和第二电极层的丝网图案。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1,一实施方式的复合电子元件100,包括陶瓷体10、第一侧电极201、第二侧电极202、第一端电极221、第二端电极222以及电阻层20。
陶瓷体10为长方体,陶瓷体10的结构请参阅图2,陶瓷体10具有彼此相对的第一主表面01和第二主表面02、彼此相对的第一侧表面03和第二侧表面04以及彼此相对的第一端面05和第二端面06。
需要说明的是,本文中,第一主表面01、第二主表面02、第一侧表面03、第二侧表面04、第一端面05以及第二端面06的命名及编号仅是为了描述的方便,并不是对空间结构的限定。陶瓷体10为长方体,长方体由六个面组成的,相对的面面积相等,六个面中可以有两个面、四个面或六个面为正方形,也可以是六个面中可以有两个面、四个面或六个面为长方形。
具体的,第一主表面01和第二主表面02相对且平行,第一侧表面03和第二侧表面04相对且平行,第一端面05和第二端面06相对且平行。
请参阅图3,复合电子元件100平行于第一侧表面03的一个剖面图,陶瓷体10内部填充有陶瓷介质11,陶瓷介质11中穿插有多个第一电极层101和多个第二电极层102,第一电极层101与第二电极层102交替层叠,并且第一电极层101在第二电极层102上的投影与第二电极层102具有重叠部分,第一电极层101与第二电极层102之间填充有陶瓷介质11。
具体的,陶瓷介质11可以是烧结的状态并彼此集成以致无法确认相邻陶瓷介质11之间的边界。第一电极层101与第二电极层102穿插在陶瓷介质11之间,并且第一电极层101与第二电极层102之间填充有陶瓷介质11,从而形成多个电容。
具体的,陶瓷介质11的材料主要有钛酸钡陶瓷。钛酸钡陶瓷具有较高的介电常数,使得可制备的复合电子元件100的电容量范围较宽。
具体的,第一电极层101和第二电极层102相对且平行设置。进一步的,第一电极层101和第二电极层102平行于第一主表面01和第二主表面02。平行设置有利于增加第一电极层101和第二电极层102的相对面积,提高电容量。
第一侧电极201和第二侧电极202分别附着在第一侧表面03或者第二侧表面04上,第一侧电极201与第二侧电极202绝缘,每个第一电极层101至少一处与第一侧电极201电连接,每个第二电极层102至少有一处与第二侧电极202电连接。
具体的,可以是第一侧电极201和第二侧电极202均附着在第一侧表面03上,也可以是第一侧电极201和第二侧电极202均附着在第二侧表面04上。也可以是第一侧电极201附着在第一侧表面03,第二侧电极202附着在第二侧表面04上。或者第一侧电极201附着在第二侧表面04,第二侧电极202附着在第第一侧表面03上等等。
本实施方式中,第一侧电极201包括第一连接电极2011和第二连接电极2012。第一连接电极2011附着在第一侧表面03上,第二连接电极2012附着在第二侧表面04上,第一电极层101与第一连接电极2011和第二连接电极2012中的至少一个电连接。第二侧电极202包括第三连接电极2013和第四连接电极2014,第三连接电极2013附着在第一侧表面03上,第四连接电极2014附着在第二侧表面04上,第二电极层102与第三连接电极2013和第四连接电极2014中的至少一个电连接。第一连接电极2011、第二连接电极2012、第三连接电极2013以及第四连接电极2014相互间隔。在第一侧表面03以及第二侧表面04上均设置侧电极,便于定位侧电极,同时第一电极层101和第二电极层102能够自由的选择一处或多处与侧电极形成电连接,从而调节符合复合电子元件100的电阻值。
本实施方式中,第一连接电极2011与第二连接电极2012相对且平行,第三连接电极2013和第四连接电极2014相对且平行。第一连接电极2011比第三连接电极2013更靠近第一端面05,第二连接电极2012比第四连接电极2014更靠近第一端面05。
电阻层20附着在陶瓷体10的部分表面上,并且第一端面05和第二端面06中的至少一个表面上附着有电阻层20,电阻层20与第一侧电极201和第二侧电极202中的至少一个电连接。第一端电极221附着在第一端面05或电阻层20上,第二端电极222附着在第二端面06或电阻层20上,并且第一端电极221和第二端电极222中的至少一个附着在电阻层20上。
第一端电极221和第二端电极222中的至少一个附着在电阻层20上,电阻层20与第一侧电极201和第二侧电极202中的至少一个电连接,每个第一电极层101至少一处与第一侧电极201电连接,每个第二电极层102至少有一处与第二侧电极202电连接。当第一端电极221和第二端电极222和与外部电源连接后,陶瓷体10的多个第一电极层101和多个第二电极层102形成多个并联连接的复合电容,即为多层陶瓷电容器。电阻层20在第一端电极221到第一侧电极201之间的部分与多层陶瓷电容器组成串联结构或者在第二端电极222到第二侧电极202之间的部分与多层陶瓷电容器组成串联结构,相当于在第一端电极221到第一侧电极201之间或者第二端电极222到第二侧电极202之间至少有一处连接有电阻。因此复合电子元件100实现了把电容和电阻集成到单个元件中,尺寸较小,能够为整机电路节约空间。通过调节第一电极层101和第二电极层102的正对面积、第一电极层101和第二电极层102的间距以及陶瓷体10的介电常数可以方便地获得不同的电容量,并且组成复合电子元件100的多层陶瓷电容器能够提供较高的电容量。通过调节电阻层20的电阻率以及第一端电极221和第一侧电极201的间距可以方便地获得不同的电阻值。
具体的,当第一端电极221直接附着在第一端面05上时,第一端电极221与第一侧电极201电连接。第二端电极222直接附着在第二端面06上时,第二端电极222与第二侧电极202电连接。第一端电极221和第二端电极222相互绝缘。
进一步的,电阻层20附着在第一端面05上,并在与第一端面05邻接的第一主表面01、第二主表面02、第一侧表面03以及第二侧表面04四个表面上各延伸一段距离,延伸的距离在图1中表示为D1,电阻层20与第一侧电极201电连接。电阻层20完全覆盖第一端面05便于设置第一端电极221,第一端电极221可覆盖电阻层20上。电阻层20与第一端面05相邻的四个表面上延伸一段距离,便于与第一侧电极201形成部分覆盖,从而与第一侧电极201形成电连接。
本实施方式中,电阻层20附着在第一端面05上,第一端电极221附着在电阻层20上,第一端电极221在与第一端面05邻接的第一主表面01、第二主表面02、第一侧表面03以及第二侧表面04四个表面上各延伸一段距离,延伸的距离在图1中表示为D2。第一端电极221在四个表面上的延伸距离小于电阻层20在四个表面上的延伸距离,即D2的长度小于D1的长度。这样便于电阻层20与第一侧电极201相互连接并可以形成部分覆盖,而第一端电极221与第一侧电极201没有连接。本实施方式中,电阻层20与第一连接电极2011和第二连接电极2012均有部分覆盖。第二端电极222直接附着在第二端面06上,第二端电极222在与第二端面06邻接的第一主表面01、第二主表面02、第一侧表面03以及第二侧表面04四个表面上各延伸一段距离,第二端电极222与第二侧电极202电连接。
请参阅图4和图5,图4为复合电子元件100平行于第一主表面01的一个剖面图,图5为复合电子元件100平行于第一主表面01的另一个剖面图。本实施方式中,第一电极层101中有一处与第一侧电极201电连接,第二电极层102中有一处与第二侧电极202电连接。具体的,本实施方式的复合电子元件100的等效电路图如图6所示,相当于第一端电极(V1)与电阻(R)串联后再与电容(C)连接,电容(C)与第二端电极(V2)连接,电容(C)包括多个并联的子电容。即第一电极层101与第二连接电极2012电连接,第二连接电极2012与电阻层20具有重叠部分,电阻层20与第一端电极221电连接,从而形成具有电容和电阻串联的结构。实现了把电容和电阻集成到单个元件中,尺寸较小。
在另一个实施方式中,请参阅图7~图10,复合电子元件100的结构与图1所示的复合电子元件100相似,不同的是,复合电子元件100陶瓷体10内部的的第一电极层101有两处与第一侧电极201电连接。第二电极层102有两处与第二侧电极202电连接。
具体的,第一电极层101分别与第一连接电极2011和第二连接电极2012电连接,第二电极层102分别与第三连接电极2013和第四连接电极2014电连接。该实施方式的复合电子元件100的等效电路图如图11所示。相当于第一端电极(V1)与两个并联的电阻(R)连接,然后与电容(C)串联连接,电容(C)与第二端电极(V2)连接,电容(C)包括多个并联的子电容。这种结构的复合电子元件100,通过一层电阻层20,实现第一端电极221与第一侧电极201之间连接并联的两个电阻,可以灵活的调节电阻值,使得复合电子元件100的应用更加广泛。
再一个实施方式中,请参阅图12~图15,复合电子元件100的结构与图1所示的复合电子元件100相似,不同的是,电阻层20包括第一电阻层21和第二电阻层22两个独立的电阻层,其中第一电阻层21附着在第一端面05上,并且第一电阻层21在与第一端面05邻接的第一主表面01、第二主表面02、第一侧表面03以及第二侧表面04四个表面上各延伸一段距离,延伸的距离在图12中表示为D3。第一电阻层21与第一侧电极201电连接。第二电阻层22附着在第二端面06上,并且第二电阻层22在与第二端面06邻接的第一主表面01、第二主表面02、第一侧表面03以及第二侧表面04四个表面上各延伸一段距离,延伸的距离在图12中表示为D4。第二电阻层22与第二侧电极202电连接。在一端面05和第二端面06两个端面上均形成电阻层20,可以更加灵活的调节电阻值。
进一步的,第一端电极221附着在第一电阻层21上,第一端电极221在与第一端面05邻接的第一主表面01、第二主表面02、第一侧表面03以及第二侧表面04四个表面上各延伸一段距离,延伸的距离在图12中表示为D5。第一端电极221在四个表面上的延伸距离小于第一电阻层21在四个表面上的延伸距离。即D5小于D3。第二端电极222附着在第二电阻层22上,第二端电极222在与第二端面06邻接的第一主表面01、第二主表面02、第一侧表面03以及第二侧表面04四个表面上各延伸一段距离,延伸的距离在图12中表示为D6。第二端电极222在四个表面上的延伸距离小于第二电阻层22在四个表面上的延伸距离,即D6小于D4。
具体的,复合电子元件100陶瓷体10内部的第一电极层101有两处与第一侧电极201电连接。第二电极层102有两处与第二侧电极202电连接。进一步的,第一电极层101分别与第一连接电极2011和第二连接电极2012电连接,第二电极层102分别与第三连接电极2013和第四连接电极2014电连接。该实施方式的复合电子元件100的等效电路图如图16所示。相当于第一端电极(V1)与两个并联的电阻(R)连接,然后与电容(C)串联连接,电容(C)与两个并联的电阻(R)连接,再与第二端电极(V2)连接,电容(C)包括多个并联的子电容。这种结构的复合电子元件100,通过第一电阻层21和第二电阻层22,实现第一端电极221与第一侧电极201之间连接并联的两个电阻,第二端电极222与第二侧电极202之间连接并联的两个电阻,可以更加灵活的调节电阻值,使得复合电子元件100的应用更加广泛。
上述复合电子元件100,通过在陶瓷体10的第一端面05和第二端面06中的至少一个表面上附着电阻层20,电阻层20与第一侧电极201和第二侧电极202中的至少一个电连接。陶瓷体10内的每个第一电极层101至少一处与第一侧电极201电连接,每个第二电极层102至少有一处与第二侧电极202电连接,从而形成具有电容和电阻串联的结构。实现了把电容和电阻集成到单个元件中,尺寸较小,通过调节电阻层20的电阻率以及第一端电极221和第一侧电极201的间距或者第二端电极222和第二侧电极202的间距可以方便地获得不同的电阻值,通过调节第一电极层101和第二电极层102的相对面积、第一电极层101和第二电极层102的间距以及陶瓷介质11的介电常数可以方便地获得不同的电容量,能够为整机电路节约空间。
此外,本发明还提供上述复合电子元件100的制备方法。
一实施方式的复合电子元件的制备方法的流程图如图17所示,包括以下步骤S110~S140。
S110、提供陶瓷体。
其中,该陶瓷体为长方体,陶瓷体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。陶瓷体内部填充有陶瓷介质,陶瓷介质中穿插有多个第一电极层和多个第二电极层,第一电极层与第二电极层交替层叠,并且第一电极层在第二电极层上的投影与第二电极层具有重叠部分。第一电极层与第二电极层之间填充有陶瓷介质,每个第一电极层至少有一处外露于第一侧表面或者第二侧表面,每个第二电极层至少有一处外露于第一侧表面或者第二侧表面。
第一电极层至少有一处外露于第一侧表面或者第二侧表面,每个第二电极层至少有一处外露于第一侧表面或者第二侧表面,便于第一电极层与第二电极层与侧电极形成电连接。
S120、在陶瓷体的第一侧表面或者第二侧表面上覆盖电极浆料形成第一侧电极和第二侧电极,其中,第一侧电极与第二侧电极相互间隔,并且每个第一电极层至少一处与第一侧电极电连接,每个第二电极层至少有一处与第二侧电极电连接。
具体的,可通过浸渍、涂覆或印刷等方式将电极浆料覆盖在第一侧表面或者第二侧表面上,从而形成第一侧电极和第二侧电极。
形成第一侧电极和第二侧电极的电极浆料可以为金属浆料,具体可以为银金属浆料等。
根据需要,第一侧电极和第二侧电极可以分布在第一侧表面和第二侧表面两面上,也可以是第一侧电极和第二侧电极都分布在第一侧表面或者第一侧电极和第二侧电极都分布在第二侧表面等。
具体的,第一侧电极包括附着在第一侧表面上的第一连接电极和附着在第二侧表面上的第二连接电极。第二侧电极包括附着在第一侧表面上的第三连接电极和附着在第二侧表面上的第四连接电极。第一连接电极、第二连接电极、第三连接电极以及第四连接电极相互间隔。
S130、在陶瓷体的第一端面和第二端面中的至少一个表面上覆盖电阻浆料形成电阻层,电阻层与第一侧电极和第二侧电极中的至少一个有重叠部分。
具体的,电阻浆料可以为钌系电阻浆料。电阻浆料覆盖在第一端面和第二端面中的至少一个表面上。
可通过浸渍、涂覆或印刷等方式将电极浆料覆盖在第一端面和第二端面中的至少一个表面上。
本实施方式中,通过将陶瓷体的第一端面和/或第二端面浸渍在电阻浆料中,从而形成电阻层,浸渍的方式可以使得电阻浆料同时在与第一端面或者第二端面邻接的四个表面上均形成延伸部,提高生产效率。在第一侧面和/或第二侧面上覆盖银金属浆料形成侧电极后,通过调整电阻浆料的浸渍的深度,可以调节银金属浆料和电阻浆料在陶瓷体表面上的覆盖范围,即可以控制电阻层与第一侧电极和/或第二侧电极的覆盖面积,从而实现电连接。
具体的,如图1所示的复合电子元件以及如图7所示的复合电子元件通过将第一端面浸渍在电阻浆料中从而获得电阻层。如图12所示的复合电子元件通过将第一端面和第二端面分别浸渍在电阻浆料中从而获得两个独立的电阻层。
S140、在陶瓷体的第一端面或电阻层上覆盖电极浆料形成第一端电极,在陶瓷体的第二端面或电阻层上覆盖电极浆料形成第二端电极,并且第一端电极和第二端电极中的至少一个附着在电阻层上,得到复合电子元件。
可通过浸渍、涂覆或印刷等方式将电极浆料覆盖在第一端面、第二端面或电阻层。
具体的,可以将电极浆料直接覆盖在第一端面或者第二端面上形成第一端电极和第二端电极。当第一端面上已附着有电阻层时,在电阻层上覆盖电极浆料从而形成第一端电极。当第二端面上已附着有电阻层时,在电阻层上覆盖电极浆料从而形成第二端电极。
形成第一端电极和第二端电极的电极浆料可以为金属浆料,具体可以为银金属浆料等。
本实施方式中,通过将陶瓷体的第一端面和/或第二端面浸渍在电阻浆料中,从而形成电阻层,浸渍的方式可以使得电阻浆料同时在与第一端面或者第二端面邻接的四个表面上均形成延伸部,提高生产效率。在第一侧面和/或第二侧面上覆盖银金属浆料形成侧电极后,通过调整电阻浆料的浸渍的深度,可以调节银金属浆料和电阻浆料在陶瓷体表面上的覆盖范围,即可以控制电阻层与第一侧电极和/或第二侧电极的覆盖面积,从而实现电连接。
具体的,如图1所示的复合电子元件和如图7所示的复合电子元件通过将第一端面浸渍在电阻浆料中从而获得电阻层,然后再将形成有电阻层的第一端面浸渍在电极浆料中从而形成第一端电极,将第二端面浸渍在电极浆料中从而形成第二端电极。如图12所示的复合电子元件通过将第一端面和第二端面分别浸渍在电阻浆料中从而获得两个独立的电阻层,然后分别将形成有电阻层的第一端面和第二端面分别浸渍在电极浆料中从而形成第一端电极和第二端电极。
进一步的,在陶瓷体上覆盖电阻浆料以及电极浆料后,将电阻浆料以及电极浆料烧结,烧结的操作具体为在空气氛围下和840℃~850℃下烧结银金属浆料和电阻浆料。
具体的,一实施方式的陶瓷体的制备方法的流程图如图18所示,包括以下步骤S210~S240。
S210、将陶瓷粉、粘合剂以及有机溶剂混合后得到陶瓷浆料,以陶瓷浆料为原料流延形成多个陶瓷介质膜。
具体的,粘合剂的用量为使陶瓷粉具有足够可塑性的用量,有机溶剂的用量为足够使陶瓷粉湿润混匀的用量。
本实施方式中,将陶瓷粉、粘合剂以及有机溶剂混合均匀的操作为:采用球磨法将陶瓷粉、粘合剂以及有机溶剂混合均匀。
具体的,球磨时间为12h~16h。
具体的,陶瓷浆料按质量份数计包括10份陶瓷粉、3份~5份粘合剂和4份~6份有机溶剂。
陶瓷粉可以为钛酸钡陶瓷,钛酸钡陶瓷具有较高的介电常数,使得可制备的复合电子元件的电容量范围较宽。
进一步的,粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛,有机溶剂为质量份数比为1:1~1.5:1的甲苯和乙醇的混合溶剂。
以陶瓷浆料为原料制备得到陶瓷介质膜的操作中,可以采用流延法将陶瓷浆料形成陶瓷介质膜。
S220、在预设数量的陶瓷介质膜上印刷电极浆料,分别得到印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜。
得到陶瓷介质膜后,根据需要选择一部分进行印刷电极浆料,从而分别得到印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜。
具体的,形成第一电极层和第二电极层的电极浆料可以为银金属浆料、钯金属浆料或者任意银钯比例的银钯合金金属浆料。
具体的,可通过丝网印刷工艺在陶瓷介质膜上印刷电极浆料。
进一步的,如图1所示的复合电子元件的第一电极层和第二电极层的丝网图案如图19所示,阴影部分表示印刷电极浆料处。具体可沿图19中的多条切割线进行纵横切割,从而得到预设形状的第一电极层和第二电极层。如图7和图12所示的复合电子元件的第一电极层和第二电极层的丝网图案如图20所示,阴影部分表示印刷电极浆料处。具体可沿图20中的多条切割线进行纵横切割,从而得到预设形状的第一电极层和第二电极层。
印刷电极浆料后,在陶瓷膜上形成电极图案,烘干后即可得到印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜。
S230、将印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜交替层叠得到层叠体。
其中,层叠体中第一电极层与第二电极层交替层叠,并且第一电极层在第二电极层上的投影与第二电极层具有重叠部分,第一电极层与第二电极层之间填充有陶瓷介质膜。
具体的,将印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜交替层叠,从而形成多层层叠的电容结构。根据需要,还可以在印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜之间层叠至少一个陶瓷介质膜,以便调节电容量。
进一步的,还可以在层叠体相对的两个表面分别层叠多个陶瓷介质膜以形成分别覆盖层叠体相对的两个侧面的保护层。
S240、将层叠体压合,烧结后得到陶瓷体。
一般的,可将层叠体用等静压法压合,使层叠体内各膜层紧密粘接;然后按预定尺寸纵横切割层叠体,得到多个长方体的层叠体。
具体的,层叠体压合后还包括排粘的操作,排粘的具体过程为:在空气氛围下,将层叠体加热至350℃~450℃并保温1小时~3小时以排除粘合剂。
烧结的具体过程为:在空气氛围下,将排粘后的层叠体加热至900℃~1320℃并保温2小时~3小时进行烧结,烧结完成后得到陶瓷体。
这种方法制备的陶瓷体电容量高,适应性强,储能效果好。当然,可以理解,在其他实施方式中,也可以采用不同的方法来制备陶瓷体,只要保证陶瓷体的结构和性能符合要求即可。
上述复合电子元件的制备方法操作简单易行,可用于大规模的工业生产。制备得到的复合电子元件尺寸较小,并且可方便地获得不同的电阻值和电容量,能够为整机电路节约空间。
以下为具体实施例部分。
实施例1
制备复合电子元件
1)制备陶瓷体:将陶瓷粉、粘合剂以及有机溶剂混合后得到陶瓷浆料,以陶瓷浆料为原料流延形成多个陶瓷介质膜。其中,陶瓷浆料按质量份数计包括10份陶瓷粉、4份粘合剂和5份有机溶剂。陶瓷粉为钛酸钡陶瓷,粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛,有机溶剂为质量份数比为1:1的甲苯和乙醇的混合溶剂。在多个陶瓷介质膜上印刷电极浆料,分别得到印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜。第一电极层和第二电极层的丝网图案如图19所示,阴影部分表示印刷电极浆料处。将印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜交替层叠得到层叠体。将层叠体压合,烧结后得到陶瓷体。
2)在陶瓷体上形成侧电极:在陶瓷体的第一侧表面和第二侧表面上分别涂覆电极浆料,形成第一连接电极、第二连接电极、第三连接电极和第四连接电极。其中,第一电极层中有一处与第一侧电极电连接,第二电极层中有一处与第二侧电极电连接。
3)在陶瓷体上形成电阻层:将第一端面浸渍在电阻浆料中从而获得电阻层,电阻层部分覆盖第一连接电极和第二连接电极。
4)在陶瓷体上形成端电极:将形成有电阻层的第一端面浸渍在电极浆料中从而形成第一端电极,第一端电极覆盖在电阻层上。将第二端面浸渍在电极浆料中从而形成第二端电极。
该实施例的复合电子元件具体结构如图1、图3、图4及图5所示,等效电路如图6所示。
实施例2
本实施例复合电子元件的制备的方法与实施例1类似,不同的是,制备陶瓷体中,在多个陶瓷介质膜上印刷电极浆料,分别得到印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜的操作中,丝网印刷第一电极层和第二电极层的丝网图案如图20所示,阴影部分表示印刷电极浆料处。在陶瓷体上形成侧电极时,第一电极层分别与第一连接电极和第二连接电极电连接,第二电极层分别与第三连接电极和第四连接电极电连接。
该实施例的复合电子元件具体结构如图7~图10所示,等效电路如图11所示。
实施例3
本实施例复合电子元件的制备的方法与实施例1类似,不同的是,制备陶瓷体中,在多个陶瓷介质膜上印刷电极浆料,分别得到印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜的操作中,丝网印刷第一电极层和第二电极层的丝网图案如图20所示,阴影部分表示印刷电极浆料处。在陶瓷体上形成侧电极时,第一电极层分别与第一连接电极和第二连接电极电连接,第二电极层分别与第三连接电极和第四连接电极电连接。在陶瓷体上形成电阻层时,将第一端面和第二端面分别浸渍在电阻浆料中从而获得两个独立的电阻层,然后分别将形成有电阻层的第一端面和第二端面分别浸渍在电极浆料中从而形成第一端电极和第二端电极。一个电阻层部分覆盖第一连接电极和第二连接电极。另一个电阻层部分覆盖第三连接电极和第四连接电极。
该实施例的复合电子元件具体结构如图12~图15所示,等效电路如图16所示。
测试上述实施例1~实施例3的复合电子元件的电容量和电阻值,测试仪器使用安捷伦E4980A精密LCR表,测试频率为1.0KHz,测试电压为1.0Vrms。测试结果如表1所示。
表1:测试结果
标称电容量 | 实测电容量 | 标称电阻值 | 实测电阻值 | |
实施例1 | 4.3μF | 4.67μF | 22Ω | 21.1Ω |
实施例2 | 4.3μF | 4.13μF | 10Ω | 10.8Ω |
实施例3 | 4.3μF | 4.26μF | 4.7Ω | 4.46Ω |
由表1可知,实施例1~实施例3的复合电子元件电容量高,通过结构的改变可获得不同的电阻值的复合电子元件。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种复合电子元件,其特征在于,包括陶瓷体、第一侧电极、第二侧电极、第一端电极、第二端电极以及电阻层;
所述陶瓷体为长方体,所述陶瓷体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,所述陶瓷体内部填充有陶瓷介质,所述陶瓷介质中穿插有多个第一电极层和多个第二电极层,所述第一电极层与所述第二电极层交替层叠,并且所述第一电极层在所述第二电极层上的投影与所述第二电极层具有重叠部分,所述第一电极层与所述第二电极层之间填充有所述陶瓷介质;
所述第一侧电极附着在所述第一侧表面和/或所述第二侧表面上,所述第二侧电极附着在所述第一侧表面和/或所述第二侧表面上,所述第一侧电极与所述第二侧电极绝缘,每个所述第一电极层至少一处与所述第一侧电极电连接,每个所述第二电极层至少有一处与所述第二侧电极电连接;
所述电阻层附着在所述第一端面和所述第二端面中的至少一个表面上,所述电阻层与所述第一侧电极和所述第二侧电极中的至少一个电连接;
所述第一端电极附着在所述第一端面或所述电阻层上,所述第二端电极附着在所述第二端面或所述电阻层上,并且所述第一端电极和所述第二端电极中的至少一个附着在所述电阻层上。
2.根据权利要求1所述的复合电子元件,其特征在于,所述电阻层附着在所述第一端面上,并在与所述第一端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离。
3.根据权利要求2所述的复合电子元件,其特征在于,所述第一端电极附着在所述电阻层上,所述电阻层与所述第一侧电极电连接,所述第一端电极在与所述第一端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离,所述第一端电极在四个表面上的延伸距离小于所述电阻层在四个表面上的延伸距离。
4.根据权利要求1所述的复合电子元件,其特征在于,所述电阻层包括第一电阻层和第二电阻层两个独立的电阻层,其中所述第一电阻层附着在所述第一端面上,并且所述第一电阻层在与所述第一端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离,所述第一电阻层与所述第一侧电极电连接;所述第二电阻层附着在所述第二端面上,并且所述第二电阻层在与所述第二端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离,所述第二电阻层与所述第二侧电极电连接。
5.根据权利要求4所述的复合电子元件,其特征在于,所述第一端电极附着在所述第一电阻层上,所述第一端电极在与所述第一端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离,所述第一端电极在四个表面上的延伸距离小于所述第一电阻层在四个表面上的延伸距离;所述第二端电极附着在所述第二电阻层上,所述第二端电极在与所述第二端面邻接的所述第一主表面、所述第二主表面、所述第一侧表面以及所述第二侧表面四个表面上各延伸一段距离,所述第二端电极在四个表面上的延伸距离小于所述第二电阻层在四个表面上的延伸距离。
6.根据权利要求1所述的复合电子元件,其特征在于,所述第一侧电极包括第一连接电极和第二连接电极,所述第一连接电极附着在所述第一侧表面上,所述第二连接电极附着在所述第二侧表面上,所述第一电极层与所述第一连接电极和所述第二连接电极中的至少一个电连接;所述第二侧电极包括第三连接电极和第四连接电极,所述第三连接电极附着在所述第一侧表面上,所述第四连接电极附着在所述第二侧表面上,所述第二电极层与所述第三连接电极和所述第四连接电极中的至少一个电连接;所述第一连接电极、所述第二连接电极、所述第三连接电极以及所述第四连接电极相互间隔。
7.根据权利要求1所述的复合电子元件,其特征在于,所述第一电极层和所述第二电极层相对且平行设置。
8.如权利要求1~7中任一项所述的复合电子元件的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供陶瓷体,其中,所述陶瓷体为长方体,所述陶瓷体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,所述陶瓷体内部填充有陶瓷介质,所述陶瓷介质中穿插有多个第一电极层和多个第二电极层,所述第一电极层与所述第二电极层交替层叠,并且所述第一电极层在所述第二电极层上的投影与所述第二电极层具有重叠部分,所述第一电极层与所述第二电极层之间填充有所述陶瓷介质,每个所述第一电极层至少有一处外露于所述第一侧表面或者第二侧表面,每个所述第二电极层至少有一处外露于所述第一侧表面或者第二侧表面;
在所述陶瓷体的第一侧表面和/或第二侧表面上覆盖电极浆料形成第一侧电极,在所述陶瓷体的第一侧表面和/或第二侧表面上覆盖电极浆料形成第二侧电极,其中,所述第一侧电极与所述第二侧电极相互间隔,并且每个所述第一电极层至少一处与所述第一侧电极电连接,每个所述第二电极层至少有一处与所述第二侧电极电连接;
在所述陶瓷体的第一端面和所述第二端面中的至少一个表面上覆盖电阻浆料形成电阻层,所述电阻层与所述第一侧电极和所述第二侧电极中的至少一个有重叠部分;以及
在所述陶瓷体的第一端面或所述电阻层上覆盖电极浆料形成第一端电极,在所述陶瓷体的第二端面或所述电阻层上覆盖电极浆料形成第二端电极,并且所述第一端电极和所述第二端电极中的至少一个附着在所述电阻层上,得到所述复合电子元件。
9.根据权利要求8所述的复合电子元件的制备方法,其特征在于,所述陶瓷体采用如下方法制备:
将陶瓷粉、粘合剂以及有机溶剂混合后得到陶瓷浆料,以所述陶瓷浆料为原料流延形成多个陶瓷介质膜;
在预设数量的所述陶瓷介质膜上印刷电极浆料,分别得到印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜;
将印刷有第一电极层的陶瓷介质膜和印刷有第二电极层的陶瓷介质膜交替层叠得到层叠体,其中所述层叠体中所述第一电极层与所述第二电极层交替层叠,并且所述第一电极层在所述第二电极层上的投影与所述第二电极层具有重叠部分,所述第一电极层与所述第二电极层之间填充有所述陶瓷介质膜;以及将所述层叠体压合,烧结后得到所述陶瓷体。
10.根据权利要求9所述的复合电子元件的制备方法,其特征在于,所述陶瓷浆料按质量份数计包括10份陶瓷粉、3份~5份粘合剂和4份~6份有机溶剂。
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