CN109903992B - 复合电子组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合电子组件，所述复合电子组件包括：多层电容器，包括电容器主体以及设置在电容器主体的相对端上的第一外电极和第二外电极，电容器主体包括彼此面对的第一内电极和第二内电极以及分别介于第一内电极与第二内电极之间的多个介电层；高刚性片，包括设置在多层电容器的下侧上的基板以及设置在基板上并彼此分开的第一放电电极和第二放电电极，第一放电电极包括第一放电部分并且连接到第一外电极，第二放电电极包括第二放电部分并且连接到第二外电极，第一放电部分和第二放电部分延伸到基板的上表面或下表面；以及密封部，覆盖第一放电电极和第二放电电极并且包括设置在第一放电部分和第二放电部分之间的空间部分。

Description

复合电子组件
本申请基于并要求在2017年12月8日向韩国知识产权局提交的第10-2017-0168112号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种复合电子组件。
背景技术
近来，随着电动车辆已经变得普遍，对电子组件的静电放电(ESD)的抵抗以及对在故障情况下由于短路而引起的过电流的抵抗方面的可靠性的需求已经增加。
为了改善对ESD的抵抗，需要防止施加ESD时的内电极的层间击穿，为此可调节多层电容器的内电极的层间间隔，以使其增大。
另外，为了解决短路缺陷，可增大由于外力而经常出现裂纹的外电极部分的长方向的边缘，使得即使在出现裂纹的情况下也不会发生内电极之间的短路。
然而，如果内电极之间的层间间隔增大或者内电极与外部表面之间的边缘增大，则可能会减小作为多层电容器的主要特性的电容。
另外，当多层电容器安装在板上时，由于板的弯曲而导致多层电容器中可能会出现弯曲裂纹。
同时，当多层电容器安装在板上时，就介电质的特性而言，由于基于压电现象的振动可能会产生声学噪声。
发明内容
本公开的一方面可提供一种复合电子组件，该复合电子组件能够提高ESD耐久性、防止由于故障情况下的短路导致的过电流问题和弯曲裂纹并且减小声学噪声，同时减少电容的减小。
根据本公开的一方面，一种复合电子组件可包括：多层电容器，所述多层电容器包括电容器主体以及设置在所述电容器主体的相对端上的第一外电极和第二外电极，所述电容器主体包括彼此面对的第一内电极和第二内电极以及分别介于所述第一内电极与所述第二内电极之间的多个介电层；高刚性片，包括设置在所述多层电容器的下侧上的基板以及设置在所述基板上并彼此分开的第一放电电极和第二放电电极，所述第一放电电极包括第一放电部分并且连接到第一外电极，所述第二放电电极包括第二放电部分并且连接到第二外电极，所述第一放电部分和所述第二放电部分延伸到所述基板的上表面或下表面；以及密封部，覆盖所述第一放电电极和所述第二放电电极并且包括设置在所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的空间部分。
所述电容器主体可包括彼此相对的第一表面和第二表面、连接到所述第一表面和所述第二表面并彼此相对的第三表面和第四表面以及连接到所述第一表面至所述第四表面并彼此相对的第五表面和第六表面，所述第一内电极中的每个可具有暴露于所述第三表面的一端，所述第二内电极中的每个可具有暴露于所述第四表面的一端，所述第一外电极可包括设置在所述电容器主体的所述第三表面上的第一连接部分以及从所述第一连接部分延伸到所述电容器主体的所述第一表面的一部分、所述第二表面的一部分、所述第五表面的一部分和所述第六表面的一部分的第一带部分，所述第二外电极可包括设置在所述电容器主体的所述第四表面上的第二连接部分以及从所述第二连接部分延伸到所述电容器主体的所述第一表面的一部分、所述第二表面的一部分、所述第五表面的一部分和所述第六表面的一部分的第二带部分，所述第一连接部分和所述第二连接部分分别连接到所述第一放电电极和所述第二放电电极。
所述复合电子组件还可包括：第一端子电极，覆盖所述第一连接部分、设置在所述电容器主体的所述第一表面上的所述第一带部分、所述密封部的一个端表面以及所述密封部的下表面的一部分；以及第二端子电极，覆盖所述第二连接部分、设置在所述电容器主体的所述第一表面上的所述第二带部分、所述密封部的另一端表面以及所述密封部的所述下表面的一部分。
所述高刚性片可使用氧化铝形成。
所述第一放电部分的一部分和所述第二放电部分的一部分可设置在所述基板的下表面上。
所述第一放电部分的一部分和所述第二放电部分的一部分可设置在所述基板的上表面上。
所述复合电子组件还可包括：静电放电(ESD)功能构件，设置在所述空间部分中并连接所述第一放电部分和所述第二放电部分。
所述第一放电部分的一部分、所述第二放电部分的一部分以及所述ESD功能构件的一部分可设置在所述基板的下表面上。
所述第一放电部分的一部分、所述第二放电部分的一部分以及所述ESD功能构件的一部分可设置在所述基板的上表面上。
在所述空间部分中的所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的间隙可以为1μm至20μm。
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中的第一示例性实施例的复合电子组件的透明透视图；
图2是沿图1的线I-I'截取的截面图；
图3A和图3B是分别示出图1的第一内电极和第二内电极的平面图；
图4是示意性地示出根据本公开中的第二示例性实施例的复合电子组件的截面图；
图5是示意性地示出根据本公开中的第三示例性实施例的复合电子组件的透明透视图；
图6是沿图5的线II-II'截取的截面图；
图7是示意性地示出根据本公开中的第四示例性实施例的复合电子组件的截面图；
图8是示出现有技术的复合电子组件的声学噪声与本示例性实施例的复合电子组件的声学噪声之间的比较的图；
图9和图10是示出现有技术的复合电子组件的弯曲强度测试的结果的照片；以及
图11和图12是示出本示例性实施例的复合电子组件的弯曲强度测试的结果的照片。
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。
图1是示意性地示出根据本公开中的第一示例性实施例的复合电子组件的透明透视图，图2是沿图1的线I-I'截取的截面图，以及图3A和图3B是分别示出图1的第一内电极和第二内电极的平面图。
在下文中，将参照附图描述本公开中的优选示例性实施例。
这里，附图中的X、Y和Z分别被定义为电容器主体的长度方向、宽度方向和厚度方向。此外，厚度方向可用作具有与介电层的堆叠方向相同的概念。
参照图1至图3，根据本公开中的第一示例性实施例的复合电子组件包括多层电容器100、高刚性片200和包封部(也可称作密封部)180。
多层电容器100包括电容器主体110以及第一外电极131和第二外电极132。
电容器主体110包括多个介电层111以及第一内电极121和第二内电极122，第一内电极121和第二内电极122堆叠为彼此面对并且介电层111介于第一内电极121与第二内电极122之间。
在本公开中的一个示例性实施例中，电容器主体110的形状不受限制，而可以是如所示的六面体形状。
电容器主体110包括在Z方向上彼此相对的第一表面和第二表面、连接到第一表面和第二表面并在X方向上彼此相对的第三表面和第四表面以及连接到第一表面和第二表面、连接到第三表面和第四表面并在Y方向上彼此相对的第五表面和第六表面。这里，电容器主体110的第一表面(下表面)可以是面对安装方向的表面。
构成电容器主体110的多个介电层111处于烧结状态，并且相邻的介电层111可以成为一体，使得相邻的介电层111之间的边界可以不容易明显。
介电层111可通过烧结包括陶瓷粉末、有机溶剂和有机粘合剂的陶瓷生片来形成。
陶瓷粉末(具有高介电常数的材料)可使用钛酸钡(BaTiO3)基材料、钛酸锶(SrTiO3)基材料等形成，但不限于此。
第一内电极121的一端和第二内电极122的一端可分别暴露于电容器主体110的第三表面和第四表面。
第一内电极121和第二内电极122可使用包含导电金属的导电膏形成。
导电金属可以是但不限于镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)或其合金。
第一内电极121和第二内电极122可经过诸如丝网印刷方法或凹版印刷方法的印刷方法通过在形成介电层111的陶瓷生片上印刷导电膏来形成。电容器主体110可通过交替地层叠其上印刷有内电极的陶瓷生片并且对它们进行烧结来形成。
第一外电极131和第二外电极132设置在电容器主体110的在X方向上的相对端处。
第一外电极131包括设置在电容器主体110的第三表面上的第一连接部分131a以及从第一连接部分131a延伸到电容器主体110的第一表面的一部分和第二表面的一部分的第一带部分131b，第二外电极132包括设置在电容器主体110的第四表面上的第二连接部分132a以及从第二连接部分132a延伸到电容器主体110的第一表面的一部分和第二表面的一部分的第二带部分132b。
第一带部分131b和第二带部分132b还可延伸到电容器主体110的第五表面的一部分和第六表面的一部分。
高刚性片200包括设置在多层电容器100的下侧上的基板150以及第一放电电极161和第二放电电极162。
在下文中，出于描述的目的，在本公开中的示例性实施例的以下描述中，高刚性片200和密封部180的分别面向与电容器主体110的六个表面的方向相同的方向的表面被定义为相同的表面。
基板150可使用高刚性材料形成，例如，氧化铝(Al2O3)。
这里，基板150的长度和宽度可比多层电容器100的长度和宽度小0.1mm至0.3mm，并且基板150的厚度可以为0.05mm至0.15mm。
第一放电电极161包括第一连接部分161a和第一放电部分161b，第二放电电极162包括第二连接部分162a和第二放电部分162b。
第一连接部分161a和第二连接部分162a可覆盖基板150的在X方向上的相对端，并且可分别电连接到在第一外电极131和第二外电极132的下侧的第一带部分131b和第二带部分132b。
这里，第一连接部分161a和第二连接部分162a与第一带部分131b和第二带部分132b可使用导电树脂等导电粘合剂来粘合。
第一放电部分161b是从第一连接部分161a延伸到基板150的上表面或下表面的部分，第二放电部分162b是从第二连接部分162a延伸到基板150的上表面或下表面的部分，并且第一放电部分161b和第二放电部分162b形成为在X方向上彼此分开。
第一放电部分161b和第二放电部分162b可布置成在同一平面上在X方向上彼此面对。在此示例性实施例中，示出了第一放电部分161b和第二放电部分162b设置在基板150的下表面上。
这里，设置在第一放电部分161b和第二放电部分162b之间的空间部分170(稍后将描述)用于旁路ESD。
空间部分170中的第一放电部分161b和第二放电部分162b之间的间隙用于确定ESD导通电压并且可以是1μm至20μm。这里，导通电压是指由于ESD而导致的高电压静电流向引线电极的电压。
在具有高电压的电流流入电子组件(即，电容器)但其不流向引线电极的情况下，电容器承受施加到其的ESD的程度与电容器的内电极之间的距离有关。这里，如果电容器承受的ESD电压比第一放电部分161b和第二放电部分162b的导通电压低，则电容器中可能会发生诸如裂纹的损坏。
第一放电电极161和第二放电电极162可使用包含导电金属的导电膏形成。
导电金属可包括铜(Cu)、银(Ag)、钯(Pd)、锡(Sn)、镍(Ni)和金(Au)中的至少一种或其组合物，但不限于此。
第一放电电极161和第二放电电极162可使用激光划片设备形成在基板150上。
同时，尽管未示出，但是还可通过镀覆在第一放电电极161和第二放电电极162的外侧上形成镍/锡(Ni/Sn)镀层。
密封部180覆盖第一放电电极161和第二放电电极162，并且使将第一放电部分161b和第二放电部分162b彼此分开的空间部分170位于密封部180中。
密封部180用于保护包括基板150以及第一放电电极161和第二放电电极162的高刚性片200免受外部环境的影响。
密封部180可包括例如作为绝缘材料的环氧树脂，并且密封部180的材料不受限制。
本示例性实施例的复合电子组件还可包括第一端子电极141和第二端子电极142。
第一端子电极141可覆盖第一外电极131的第一连接部分131a、第一外电极131的设置在电容器主体110的第二表面上的第一带部分131b以及密封部180的一个端表面和密封部180的下表面的一部分。也就是说，第一端子电极141可覆盖密封部180的一个下角部。
第二端子电极142可覆盖第二外电极132的第二连接部分132a、第二外电极132的设置在电容器主体110的第二表面上的第二带部分132b以及密封部180的另一端表面和密封部180的下表面的一部分。也就是说，第二端子电极142可覆盖密封部180的另一下角部。
第一端子电极141和第二端子电极142可使用包含导电金属的导电膏形成。
导电金属可以是但不限于镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)或其合金。
第一端子电极141和第二端子电极142可通过浸渍来形成，但是也可使用诸如镀覆的任何其它方法。
此外，尽管未示出，但是还可在第一端子电极141和第二端子电极142的外侧上设置基于镀覆的镍/锡(Ni/Sn)镀层。
参照图4，第一放电电极161的第一放电部分161b从第一连接部分161a延伸到基板150的上表面，第二放电电极162的第二放电部分162b从第二连接部分162a延伸到基板150的上表面，并且空间部分170'在基板150的上表面上连接到第一放电部分161b和第二放电部分162b。
同时，根据本公开中的另一示例性实施例，ESD功能构件190可设置在空间部分中以连接第一放电部分161b和第二放电部分162b。
ESD功能构件190可用于增强ESD耐久性并调整ESD导通电压。ESD功能构件可以是ESD抑制器，但不限于此。
ESD功能构件190可包括但不限于导电聚合物。当信号从连接器、电源端子的IC块或通信线路传输到系统或IC所经过的信号接口输入的信号电压处于额定电压(电路电压)水平时，导电聚合物具有非导体的性能，但是当瞬时发生诸如ESD的过电压时，导电聚合物具有导体的性能。
当发生诸如ESD的过电压时，第一放电部分161b和第二放电部分162b可能会由于ESD功能构件190具有导体的性能而彼此短路。参照图5和图6，第一放电部分161b和第二放电部分162b可布置在基板150的下表面上，ESD功能构件190可在基板150的下表面上连接到第一放电部分161b和第二放电部分162b。
参照图7，第一放电部分161b和第二放电部分162b可形成在基板150的上表面上，ESD功能构件190'可布置为在基板150的上表面上连接到第一放电部分161b和第二放电部分162b。
多层电容器是直流(DC)电源中的开路。然而，当由于外部环境而在电容器主体中出现裂纹时，内电极可能会彼此叠置或者可能会出现电流路径，从而由于短路而引起故障。
由于短路导致的故障引起过电流流向不期望的线路，从而不利地影响其它组件。在现有技术中，设计为使得易于由于外力而破裂的外电极的边缘增大，使得尽管出现裂纹，内电极的两个电极之间也不会发生短路。然而，在这种情况下，边缘的增大使实现电容的内电极的面积相对减小。根据本公开，具有放电电极的高刚性片附着到多层电容器的下表面，以提供用于旁路ESD的ESD抑制器，由此可在不改变多层电容器的内电极的设计的情况下实现ESD保护功能。
表1示出了根据对比示例的具有不包括高刚性片的传统MLCC结构的10个样品在25kV下的ESD耐久性的测试结果。表2示出了根据发明示例的本公开的10个复合电子组件在25kV下的ESD耐久性的测试结果。在此，使用全部具有16mm×8mm的长度和宽度的MLCC。在此，#1至#10(“对比示例1”)和#21至#30(“发明示例1”)为1nF产品，#11至#20(“对比示例2”)和#31至#40(“发明示例2”)是10nF产品。
[表1]
Figure BDA0001803123740000081
Figure BDA0001803123740000091
[表2]
Figure BDA0001803123740000092
参照表1和表2，在对比示例的情况下，IR在测试之后下降并且在很多情况下发生短路。在发明示例的情况下，在所有样品中，IR在测试之前和测试之后是良好的。也就是说，根据本示例性实施例，可以预期改善ESD耐久性并防止短路的效果。
在复合电子组件安装在板上的状态下，当将具有相反极性的电压施加到形成在复合电子组件的在长度方向上的相对侧上的端子时，电容器主体由于介电层的逆压电效应而在厚度方向Z上膨胀和收缩，端子的相对侧部分由于泊松效应(Poisson effect)而与电容器主体的在厚度方向上的膨胀和收缩相反地收缩和膨胀。
这里，由于根据本公开中的示例性实施例的复合电子组件包括设置在电容器主体的下表面上的高刚性片，高刚性片减小从多层电容器传递到板的应力，所以当复合电子组件安装在板上时，而减少由于电容器主体的逆压电性能导致的振动传递到板，结果减小声学噪声。
参照图8，可以看出，与不包括高刚性片的对比示例的电子组件相比，本示例性实施例的复合电子组件具有12dB至13dB的声学噪声降低效果。对比示例1和发明示例1表示1nF模型，对比示例2和发明示例2表示10nF模型。
另外，根据本公开，由于设置在多层电容器的下表面上的高刚性片防止当多层电容器安装在板上时由于板的弯曲而导致的多层电容器的弯曲裂纹的出现，因此实现开路故障模型(open failure mode)。
在此测试中，分别在15mm和10秒的条件下，使用1005尺寸的20个MLCC，对对比示例和发明示例中的每个执行弯曲强度测试。在对比示例中，在所有20个样品中出现裂纹和短路，如图9和图10中所示，在发明示例的情况下，仅在20个样品中的6个样品中氧化铝片部分的焊料脱落而导致开路缺陷(open defect)，如图11和图12中所示，而发明示例的其余14个样品中没有出现裂纹、短路缺陷和开路缺陷。
同时，如果内电极的层间厚度增大，则介电常数公式的分母中的距离增大，使电容减小，而如果X方向上的边缘增大，则内电极的面积减小使介电常数公式的分子的面积减小，从而使电容减小。
在本示例性实施例的情况下，不需要增大内电极的层间厚度，或者不需要增大外电极部分的在X方向上的边缘，因此，可使电子组件的电容的减小最小化。
如上面所阐述的，根据本公开的示例性实施例，由于包括用于旁路ESD的放电电极的高刚性片附着到多层电容器的下部，所以不需要增大内电极的层间厚度或者外电极部的在长度方向上的边缘，因此，可增强ESD耐久性，同时使电容的减小最小化，并且可防止出现缺陷时由于短路导致的过电流以及弯曲裂纹，以确保高可靠性并且也减小声学噪声。
尽管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将明显的是，在不脱离本公开的由所附权利要求限定的范围的情况下，可进行修改和改变。

Claims (10)

1.一种复合电子组件，所述复合电子组件包括：
多层电容器，包括电容器主体以及设置在所述电容器主体的相对端上的第一外电极和第二外电极，所述电容器主体包括彼此面对的第一内电极和第二内电极以及分别介于所述第一内电极与所述第二内电极之间的多个介电层；
高刚性片，包括设置在所述多层电容器的下侧上的基板以及设置在所述基板上并彼此分开的第一放电电极和第二放电电极，所述第一放电电极包括第一连接部分和第一放电部分，所述第二放电电极包括第二连接部分和第二放电部分，所述第一连接部分和所述第二连接部分分别覆盖所述基板的相对端部并分别连接到所述第一外电极和所述第二外电极，并且所述第一放电部分和所述第二放电部分从所述第一连接部分和所述第二连接部分延伸到所述基板的上表面或下表面；以及
密封部，覆盖所述第一放电电极和所述第二放电电极并且包括设置在所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的空间部分。
2.根据权利要求1所述的复合电子组件，其中，
所述电容器主体包括彼此相对的第一表面和第二表面、连接到所述第一表面和所述第二表面并彼此相对的第三表面和第四表面以及连接到所述第一表面至所述第四表面并彼此相对的第五表面和第六表面，
所述第一内电极中的每个具有暴露于所述第三表面的一端，所述第二内电极中的每个具有暴露于所述第四表面的一端，
所述第一外电极包括设置在所述电容器主体的所述第三表面上的第一连接部以及从所述第一连接部延伸到所述电容器主体的所述第一表面的一部分、所述第二表面的一部分、所述第五表面的一部分和所述第六表面的一部分的第一带部，所述第二外电极包括设置在所述电容器主体的所述第四表面上的第二连接部以及从所述第二连接部延伸到所述电容器主体的所述第一表面的一部分、所述第二表面的一部分、所述第五表面的一部分和所述第六表面的一部分的第二带部，所述第一连接部和所述第二连接部分别连接到所述第一放电电极和所述第二放电电极。
3.根据权利要求2所述的复合电子组件，所述复合电子组件还包括：
第一端子电极，覆盖所述第一连接部、设置在所述电容器主体的所述第一表面上的所述第一带部、所述密封部的一个端表面以及所述密封部的下表面的一部分；以及
第二端子电极，覆盖所述第二连接部、设置在所述电容器主体的所述第一表面上的所述第二带部、所述密封部的另一端表面以及所述密封部的所述下表面的一部分。
4.根据权利要求1所述的复合电子组件，其中，
所述高刚性片使用氧化铝形成。
5.根据权利要求1所述的复合电子组件，其中，
所述第一放电部分的一部分和所述第二放电部分的一部分设置在所述基板的下表面上。
6.根据权利要求1所述的复合电子组件，其中，
所述第一放电部分的一部分和所述第二放电部分的一部分设置在所述基板的上表面上。
7.根据权利要求1所述的复合电子组件，所述复合电子组件还包括：
静电放电功能构件，设置在所述空间部分中并连接所述第一放电部分和所述第二放电部分。
8.根据权利要求7所述的复合电子组件，其中，
所述第一放电部分的一部分、所述第二放电部分的一部分以及所述静电放电功能构件的一部分设置在所述基板的下表面上。
9.根据权利要求7所述的复合电子组件，其中，
所述第一放电部分的一部分、所述第二放电部分的一部分以及所述静电放电功能构件的一部分设置在所述基板的上表面上。
10.根据权利要求1所述的复合电子组件，其中，在所述空间部分中的所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的间隙为1μm至20μm。
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