CN116344205A - 多层电容器 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种多层电容器。所述多层电容器包括:主体,包括其中第一内电极和第二内电极在第一方向上交替堆叠且介电层介于其间的电容形成区域;以及第一外电极和第二外电极,设置在主体上并且彼此间隔开以连接到第一内电极和第二内电极,其中,第一内电极的一部分与第二内电极的一部分在第一方向上彼此叠置,电容形成区域还包括连接到第一外电极的第三内电极、连接到第二外电极的第四内电极以及不与第一外电极和第二外电极连接且在第一方向上与第三内电极和第四内电极中的每个叠置的第五内电极,在电容形成区域中,在第一方向上最靠近第一外电极的内电极是第三内电极,在第一方向上最靠近第二外电极的内电极是第四内电极。
Description
本申请要求于2021年12月23日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0186348号韩国专利申请的优先权的权益,该韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种多层电容器。
背景技术
多层电容器由于其优点(诸如小尺寸、保证高电容和易于安装)而广泛用作电子装置(诸如计算机、个人数字助理(PDA)和移动电话)的组件,并且由于其高可靠性和高强度特性而还用作电气装置(包括车辆)的组件。
当在电子装置中使用多层电容器时,多层电容器可小型化,并且相对于多层电容器的体积的高电容可能变得更加重要。确保具有有利结构的多层电容器的可靠性以形成相对于其体积的高电容的难度可能增加。
当在电气装置中使用多层电容器时,多层电容器暴露于恶劣环境(例如,高电压、高温)的可能性会增加,并且可能难以确保在这种恶劣环境中的可靠性。
发明内容
本公开的一方面可提供一种多层电容器。
根据本公开的一方面,一种多层电容器可包括:主体,包括电容形成区域,在所述电容形成区域中,至少一个第一内电极和至少一个第二内电极在第一方向上交替堆叠且至少一个介电层介于所述至少一个第一内电极和所述至少一个第二内电极之间;以及第一外电极和第二外电极,设置在所述主体上并且彼此间隔开,所述第一外电极连接到所述至少一个第一内电极,所述第二外电极连接到所述至少一个第二内电极。所述至少一个第一内电极的一部分与所述至少一个第二内电极的一部分在所述第一方向上彼此叠置,所述电容形成区域还包括第三内电极、第四内电极以及第五内电极,所述第三内电极连接到所述第一外电极,所述第四内电极连接到所述第二外电极,所述第五内电极不与所述第一外电极和所述第二外电极连接且在所述第一方向上与所述第三内电极和所述第四内电极中的每个的一部分叠置,在所述电容形成区域中,在所述第一方向上最靠近所述第一外电极的内电极是所述第三内电极,并且在所述电容形成区域中,在所述第一方向上最靠近所述第二外电极的内电极是所述第四内电极。
根据本公开的另一方面,一种多层电容器可包括:主体,包括电容形成区域,在所述电容形成区域中,至少一个第一内电极和至少一个第二内电极在第一方向上交替堆叠且至少一个介电层介于所述至少一个第一内电极和所述至少一个第二内电极之间;以及第一外电极和第二外电极,设置在所述主体上并且彼此间隔开,所述第一外电极连接到所述至少一个第一内电极,所述第二外电极连接到所述至少一个第二内电极。所述至少一个第一内电极的一部分与所述至少一个第二内电极的一部分在所述第一方向上彼此叠置,所述电容形成区域还包括第三内电极、第四内电极以及第五内电极,所述第三内电极连接到所述第一外电极,所述第四内电极连接到所述第二外电极,所述第五内电极不与所述第一外电极和所述第二外电极连接且在所述第一方向上与所述第三内电极和所述第四内电极中的每个的一部分叠置,并且所述至少一个第一内电极和所述至少一个第二内电极彼此形成电容的区域设置在所述第三内电极、所述第四内电极和所述第五内电极彼此形成电容的多个区域之间,并且所述至少一个第一内电极和所述至少一个第二内电极彼此形成电容的所述区域的厚度比所述第三内电极、所述第四内电极和所述第五内电极彼此形成电容的所述多个区域的总厚度大。
根据本公开的另一方面,一种多层电容器可包括:主体,包括在第一方向上交替堆叠的多个内电极和多个介电层,且所述多个介电层中的相应一个介电层介于所述多个内电极之间,以形成电容形成区域;以及第一外电极和第二外电极,设置在所述主体上并且彼此间隔开。所述电容形成区域被分成三个区域,所述三个区域是上部区域、下部区域和中央区域,所述中央区域设置在所述上部区域和所述下部区域之间,在所述中央区域中设置有至少一个第一内电极和至少一个第二内电极,所述至少一个第一内电极连接到所述第一外电极,所述至少一个第二内电极连接到所述第二外电极,并且所述至少一个第一内电极的一部分和所述至少一个第二内电极的一部分在所述第一方向上彼此叠置,在所述上部区域和所述下部区域中的每个区域中设置有第三内电极和第四内电极,并且所述第三内电极和所述第四内电极彼此间隔开,以分别连接到所述第一外电极和所述第二外电极,并且在所述上部区域和所述下部区域中的每个区域中设置有第五内电极,所述第五内电极与所述第一外电极和所述第二外电极中的每个间隔开,并且所述第五内电极的一部分和另一部分分别与所述第三内电极和所述第四内电极叠置。
附图说明
通过结合附图以及以下具体实施方式,本公开的以上和其他方面、特征和优点将被更清楚地理解,在附图中:
图1是示出根据本公开中的示例性实施例的多层电容器安装在基板上的结构的立体图。
图2是示出根据本公开中的示例性实施例的多层电容器的主体的内部的立体图。
图3是示出根据本公开中的示例性实施例的多层电容器在W方向和T方向上的截面图。
图4是示出根据本公开中的示例性实施例的多层电容器在L方向和T方向上的截面图;
图5是示出其中图4的主体形成电容的结构的等效电路图;
图6是示出根据图4的主体的a与T1的比的变化的可靠性的曲线图;以及
图7是示出图6的MTTF和可靠性之间的关系的曲线图。
具体实施方式
现将参照附图详细描述本公开中的示例性实施例。
当为了清楚地描述本公开中的示例性实施例而定义六面体的方向时,附图中所示的L方向、W方向和T方向分别表示长度方向、宽度方向和厚度方向。这里,厚度方向可用作具有与堆叠介电层的堆叠方向相同的概念。
在下文中,将描述根据本公开中的示例性实施例的多层电容器,具体地,将描述多层陶瓷电容器(MLCC),但是本公开不限于此。
图1是示出根据本公开中的示例性实施例的多层电容器安装在基板上的结构的立体图,图2是示出根据本公开中的示例性实施例的多层电容器的主体的内部的立体图,图3是示出根据本公开中的示例性实施例的多层电容器在W方向和T方向上的截面图,图4是示出根据本公开中的示例性实施例的多层电容器在L方向和T方向上的截面图,图5是示出其中图4的主体形成电容的结构的等效电路图。
参照图1、图2、图3和图4,根据本公开中的示例性实施例的多层电容器100可包括主体110、第一外电极131和第二外电极132。
主体110可包括堆叠结构,在堆叠结构中,至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122交替堆叠且至少一个介电层111在第一方向(例如,T方向)上介于至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122之间。
例如,主体110可通过烧制堆叠结构而由陶瓷主体形成。这里,设置在主体110中的至少一个介电层111处于烧结状态,并且相邻的介电层可被一体化,使得在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下它们之间的边界可能不容易区分。
例如,主体110可形成为具有在L方向上的两个侧表面、在W方向上的两个侧表面以及在T方向上的两个侧表面的六面体,并且六面体的边缘和/或角部可被抛光以具有被倒角的形状。然而,主体110的形状和尺寸以及堆叠的介电层111的数量不限于本示例性实施例中所示的那些。
至少一个介电层111的厚度可根据多层电容器100的电容设计任意改变,并且介电层111可包括具有高介电常数的陶瓷粉末,例如钛酸钡(BaTiO3)基粉末,但是本公开不限于此。此外,可根据多层电容器100的所需标准将各种陶瓷添加剂(例如MgO、Al2O3、SiO2、ZnO)、有机溶剂、增塑剂、粘合剂、分散剂等添加到陶瓷粉末中。
用于形成至少一个介电层111的陶瓷粉末的平均粒径没有特别限制,并且可根据所需标准(例如,用于电子装置的电容器所需的小型化和/或高电容,或者用于电气装置的电容器所需的高耐受电压特性和/或高强度)进行调节,例如,可调节为400nm或更小。
例如,可通过以下方式来形成至少一个介电层111:在载体膜上涂覆包括诸如钛酸钡(BaTiO3)的陶瓷粉末的浆料并干燥,以提供多个陶瓷片。陶瓷片可通过以下方式来形成:通过混合陶瓷粉末、粘合剂和溶剂来制备浆料,并通过刮刀法将浆料形成为具有几微米厚度的片,但不限于此。
至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122可通过印刷包含导电金属的导电膏来形成并且可形成为沿着介电层的堆叠方向(例如,T方向)交替地暴露于主体110的在L方向上的一个侧表面和另一侧表面,并且可通过介于它们之间的介电层彼此电绝缘。
例如,至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122中的每个可通过形成用于内电极的导电膏来形成,该导电膏包括40wt%至50wt%(基于导电膏的总重量)的平均粒径为0.1μm至0.2μm的导电金属粉末,但不限于此。导电膏可以是单一材料,例如镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、铅(Pb)或铂(Pt),或者可以是它们的合金,但本公开不限于此。
例如,内电极图案可通过印刷方法等将用于内电极的导电膏涂覆在陶瓷片上来形成。作为印刷导电膏的方法,可使用丝网印刷法、凹版印刷法、喷墨印刷法等,但是本公开不限于此。例如,主体110可通过堆叠200层至300层印刷有内电极图案的陶瓷片、压制并烧制陶瓷片来制造。
多层电容器100的电容可与至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122之间在堆叠方向(例如,T方向)上的重叠面积成比例,并且可与至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122的堆叠总数成比例,并且可与至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122之间的间隔成反比。该间隔可基本上等于至少一个介电层111中的每个的厚度。
在多层电容器100的厚度不变的情况下,随着至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122之间的间隔减小,多层电容器100可具有更高的电容。此外,随着间隔增大,多层电容器100的耐受电压可更高。因此,可根据多层电容器100的所需标准(例如,用于电子装置的电容器所需的小型化和/或高电容,或者用于电气装置的电容器所需的高耐压特性和/或高强度)来调节间隔。至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122中的每个的厚度也可受到间隔的影响。
例如,在多层电容器100中,当需要高耐压特性和/或高强度时,可将至少一个第一内电极121与至少一个第二内电极122之间的间隔设计为大于至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122中的每个的厚度的两倍。例如,当需要小型化和/或高电容时,可将多层电容器100设计为使得至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122中的每个的厚度为0.4μm或更小,并且总堆叠层数为400或更大。
第一外电极131和第二外电极132可设置在主体110上以彼此间隔开,从而使第一外电极131连接到至少一个第一内电极121并且使第二外电极132连接到至少一个第二内电极122。
例如,第一外电极131和第二外电极132中的每个可通过浸入到包括金属成分的膏中的方法、印刷导电膏的方法、片转印和垫转印方法、溅射镀覆、电解镀覆等来形成。例如,第一外电极131和第二外电极132可包括在烧结膏时形成的烧结层和在烧结层的外表面上形成的镀层,并且还可包括设置在烧结层和镀层之间的导电树脂层。例如,导电树脂层可利用包含导电颗粒的热固性树脂(诸如环氧树脂)形成。金属成分可以是单一材料,例如铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、铅(Pb)、锡(Sn)等,或者可以是它们的合金,但不限于此。
多层电容器100可安装在基板210上或嵌入基板210中,并通过第一外电极131和第二外电极132连接到基板210上的第一焊盘221和第二焊盘222,以电连接到与基板210电连接的电路(例如,集成电路、处理器)。
在多层电容器100的第一外电极131和第二外电极132安装在基板210的第一焊盘221和第二焊盘222上的状态下,焊料230可设置成通过回流焊工艺使第一外电极131和第一焊盘221接触并且使第二外电极132和第二焊盘222接触,以固定第一外电极131和第一焊盘221以及第二外电极132和第二焊盘222。焊料230的熔点可比可包含在第一外电极131和第二外电极132中的铜(Cu)的熔点低,并且焊料230可包括锡(Sn)或锡基合金。
参照图2、图3和图4,主体110可包括上覆盖层112、下覆盖层113、侧边缘部114和电容形成区域116中的至少一个。根据设计,主体110的表面的一部分可被涂层150覆盖。
涂层150可覆盖上覆盖层112和下覆盖层113的外表面,并且可根据设计进一步覆盖第一外电极131的一部分和第二外电极132的一部分和/或侧边缘部114的外表面。例如,涂层150可包括包含Si的有机化合物/无机化合物,以改善主体110的耐湿可靠性,并且可包括包含氟(F)和聚合物成分的有机物质/无机物质。例如,涂层150可用硅烷偶联剂或硅树脂实现,以具有防水性。
上覆盖层112和下覆盖层113可被设置为在第一方向(例如,T方向)上将电容形成区域116夹在其间,并且可比至少一个介电层111中的每个更厚。
上覆盖层112和下覆盖层113可防止外部环境要素(例如,湿气、镀液、异物)渗透到电容形成区域116中,可保护主体110免受外部冲击,并且提高主体110的弯曲强度。
例如,上覆盖层112和下覆盖层113和/或侧边缘部114可包括与至少一个介电层111的材料相同的材料(例如,钛酸钡基陶瓷材料)或不同的材料(例如,诸如环氧树脂的热固性树脂)。
侧边缘部114可包括在第二方向(例如,W方向)上位于至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122的端部与主体110的表面之间的部分。也就是说,侧边缘部114可在第一方向(例如,T方向)上不与至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122叠置。侧边缘部114的一部分和另一部分可被设置为在第二方向(例如,W方向)上将电容形成区域116夹在其间。
侧边缘部114可防止至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122暴露于主体110在第二方向(例如,W方向)上的表面,从而防止外部环境要素(例如,湿气、镀液、异物)通过主体110在第二方向(例如,W方向)上的表面渗透到至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122中,并提高多层电容器100的可靠性和寿命。另外,由于至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122可由于侧边缘部114而在第二方向上有效地扩展,因此侧边缘部114可增加至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122的重叠面积,从而有助于提高多层电容器100的电容。
由于电容形成区域116可包括至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122彼此叠置的部分,因此可形成多层电容器100的电容。
电容形成区域116可包括堆叠结构,在堆叠结构中,至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122在第一方向(例如,T方向)上交替堆叠且至少一个介电层111介于至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122之间,并且电容形成区域116可具有与堆叠结构的尺寸相同的尺寸。
参照图2、图3和图4,电容形成区域116还可包括:第三内电极123,连接到第一外电极131;第四内电极124,连接到第二外电极132;以及第五内电极125,不与第一外电极131和第二外电极132连接,并且在第一方向(例如,T方向)上与第三内电极123和第四内电极124中的每个的一部分叠置。
在第一方向上(例如,在T方向上),第三内电极123与第五内电极125之间的重叠面积可以是由第三内电极123和第五内电极125形成的第一附加电容的基础,并且在第一方向(例如,T方向)上,第四内电极124与第五内电极125之间的重叠面积可以是由第四内电极124和第五内电极125形成的第二附加电容的基础。
参照图4和图5,第一附加电容和第二附加电容可串联设置在第一外电极131和第二外电极132之间。当在第一外电极131与第二外电极132之间施加电压V时,第三内电极123与第五内电极125之间的电压可以是电压V的一半(V/2),并且第四内电极124与第五内电极125之间的电压可以是电压V的一半(V/2)。此外,至少一个第一内电极121与至少一个第二内电极122之间的电压可以是电压V。
至少一个第二内电极122以及第四内电极124和第五内电极125(未连接到第一外电极131的内电极)可在朝向第一外电极131的方向上形成电场,并且所形成的电场的大小可与施加到至少一个第二内电极122以及第四内电极124和第五内电极125的电压成比例。至少一个第一内电极121以及第三内电极123和第五内电极125(未连接到第二外电极132的内电极)可在朝向第二外电极132的方向上形成电场,并且所形成的电场的大小可与施加到至少一个第一内电极121以及第三内电极123和第五内电极125的电压成比例。
在外电极和内电极之间形成的电场可将电子偏转赋予在主体110中形成电场的位置中包含的每种材料。材料的绝缘性质可被解释为相对于电子偏转保持稳态的能力,并且当强烈地且持续地赋予电子偏转时,稳态可能逐渐降低。主体110中出现缺陷(例如,裂纹、烧坏等)的可能性可能随着稳态降低而增加。由于在主体110的短期故障概率和长期故障概率较低时,主体110的可靠性可较高,因此提高主体110的可靠性可以降低稳态降低的速率。
因此,随着在外电极与内电极之间形成的电场减小,可提高在主体110中形成电场的位置的可靠性。由于第三内电极123与第五内电极125之间的电压以及第四内电极124与第五内电极125之间的电压中的每个可以是至少一个第一内电极121与至少一个第二内电极122之间的电压的一半,因此从第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125朝向第一外电极131和第二外电极132的电场的大小也可以是从至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122朝向第一外电极131和第二外电极132的电场的大小的一半,因此,第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125可更有利于提高主体110的可靠性。
然而,假设堆叠的层数相同,因为由第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125形成的第一附加电容和第二附加电容彼此串联连接,所以第一附加电容和第二附加电容可小于由至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122形成的电容。
因此,当第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125设置在其中朝向第一外电极131和第二外电极132形成的电场对主体110的可靠性具有较大影响的位置处时,电容形成区域116可获得基于至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122的高电容以及基于第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125的高可靠性两者。
在电容形成区域116中,在第一方向(例如,T方向)上最靠近第一外电极131和第二外电极132的内电极与第一外电极131和第二外电极132之间的部分与其他部分相比可更显著地影响主体110的可靠性。这是因为,第一外电极131和第二外电极132中的在第一方向(例如,T方向)上设置在主体110上的部分(其可被定义为弯曲部)可更靠近第一外电极131的边缘和第二外电极132的边缘,并且第一外电极131的边缘和第二外电极132的边缘很可能与几何上接近的内电极形成电场的瓶颈。
在电容形成区域116中,在第一方向(例如,T方向)上最靠近第一外电极131和第二外电极132的内电极可以是第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125中的一者。
因此,可有效地减小由第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125以及第一外电极131和第二外电极132形成的电场对主体110的可靠性的影响,并且可通过附加的第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125显著地提高基于电容形成区域116的单位体积的电容。
电容形成区域116的内电极与第一外电极131和第二外电极132之间的电场对主体110的可靠性的影响可随着以下情形而增加:施加到第一外电极131和第二外电极132的电压更高、主体110更小、或者主体110倾向于具有有利于增加电容(基于单位体积)的结构(上覆盖层、下覆盖层和侧边缘部的厚度减小)。当根据本公开的实施例的多层电容器100用于电气装置时,施加到第一外电极131和第二外电极132的电压可以是高的。当根据本公开中的示例性实施例的多层电容器100用于电子装置时,主体110本身可以是小的,并且主体110可倾向于具有有利于增加电容(基于单位体积)的结构。
有效地减小电容形成区域116的内电极与第一外电极131和第二外电极132之间的电场对根据本公开中的示例性实施例的多层电容器100中的主体110的可靠性的影响可包括以下两种事实:可有效地增加有效额定电压,使得多层电容器100有效地用于电气装置;以及使多层电容器100有利地小型化同时确保可靠性,以有效地用于电子装置。
例如,在第一方向(例如,T方向)上,电容形成区域116中最靠近第一外电极131的内电极可以是第三内电极123,并且在第一方向(例如,T方向)上,电容形成区域116中最靠近第二外电极132的内电极可以是第四内电极124。
第一外电极131与第三内电极123可具有相同的电压,第二外电极132与第四内电极124可具有相同的电压。因此,最靠近第一外电极131的第三内电极123可阻挡第一外电极131和电容形成区域116之间的一部分电场形成路径,并且最靠近第二外电极132的第四内电极124可阻挡第二外电极132和电容形成区域116之间的一部分电场形成路径。因此,可更有效地降低电容形成区域116的内电极与第一外电极131和第二外电极132之间的电场对主体110的可靠性的影响。
这里,与第一外电极131和第二外电极132形成电场的内电极可以是第五内电极125,并且用于形成电场的路径可以是比与第一方向相同的最短路径进一步旁路的结构。当进一步旁路用于形成电场的路径时,可更有效地降低电容形成区域116的内电极与第一外电极131和第二外电极132之间的电场对主体110的可靠性的影响。
参照图3,第五内电极125的宽度(或在W方向上的长度)可比第三内电极123和第四内电极124中的每个的宽度(或在W方向上的长度)窄。因此,在第三内电极123和第四内电极124中,可进一步旁路第一外电极131和第二外电极132与第五内电极125之间的电场形成路径,因此,可更有效地降低电容形成区域116的内电极与第一外电极131和第二外电极132之间的电场对主体110的可靠性的影响。
在电容形成区域116中,至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122彼此形成电容的区域的厚度(T1-a)对电容的影响可大于第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125彼此形成电容的多个区域的总厚度(a=a1+a2)对电容的影响。
因此,在电容形成区域116中,至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122彼此形成电容的区域可设置在电容形成区域116中的第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125形成电容的多个区域之间,并且可比多个区域的总厚度(a=a1+a2)厚。因此,根据本公开中的示例性实施例的多层电容器100可总体上基于至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122有效地获得高电容,并且可总体上基于第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125有效地获得高可靠性。
例如,第三内电极123和第四内电极124中的每者的数量可以是多个,并且可大于第五内电极125的数量。因此,最靠近至少一个第一内电极121或至少一个第二内电极122的第三内电极123和第四内电极124可比最靠近至少一个第一内电极121或至少一个第二内电极122的第五内电极125更靠近主体110的中心。
例如,在第一外电极131和第二外电极132彼此面对的方向(例如,L方向)上,至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122中的每个的长度可大于主体110的长度的一半,并且第三内电极123和第四内电极124中的每个的长度可小于主体110的长度的一半。
因此,第三内电极123和第四内电极124可在它们之间形成间隙,并且至少一个第一内电极121与第二外电极132之间的间隙以及至少一个第二内电极122与第一外电极131之间的间隙可使主体110的靠近主体110在L方向上的边缘的结构的整体间隙布置平衡增加。因此,可进一步提高主体110的堆叠稳定性(例如,分层可能性降低性能)。
参照图4,第一外电极131可包括:导电树脂层131b,包含树脂;基础电极层131a,设置在导电树脂层131b与主体110之间并且具有比导电树脂层131b的导电性高的导电性;以及镀层131c,提供第一外电极131的外表面。第二外电极132可包括:导电树脂层132b,包含树脂;基础电极层132a,设置在导电树脂层132b与主体110之间并且具有比导电树脂层132b的导电性高的导电性;以及镀层132c,提供第二外电极132的外表面。
例如,基础电极层131a和132a可通过将主体110的一部分在包含金属材料和/或玻璃料的膏中浸渍来形成,或者在将膏印刷在主体110的一部分上的状态下烧制主体110来形成,并且也可通过片转印或垫转印方法形成。金属材料可以是铜(Cu)以改善与主体110的电连接性,但不限于此。例如,金属材料可包括铜(Cu)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)和铅(Pb)中的至少一种,并且可根据主体110中的内电极的金属材料而变化。
例如,镀层131c和132c可通过溅射或电镀(电沉积)形成,但不限于此。例如,镀层131c和132c可包括含镍(Ni)的内镀层和含锡(Sn)的外镀层。
例如,导电树脂层131b和132b可包含诸如环氧树脂的热固性树脂和多个导电颗粒(例如,与基础电极层的金属材料相同)。然而,导电树脂层131b和132b的材料不限于热固性树脂,并且导电树脂层131b和132b可包括双酚A树脂、乙二醇环氧树脂、酚醛环氧树脂或它们的衍生物(具有小分子量并且在室温下是液体)。
导电树脂层131b和132b可提高第一外电极131和第二外电极132的抵抗外部冲击的耐久性,或者防止外部湿气或镀液渗透到主体110中。因此,即使当第一外电极131和第二外电极132暴露于恶劣环境时,导电树脂层131b和132b也可降低第一外电极131和第二外电极132的可靠性劣化的速率。当在电子装置中使用时,多层电容器100很可能暴露于相对恶劣的环境。
当第一外电极131和第二外电极132包括基础电极层131a和132a、导电树脂层131b和132b以及镀层131c和132c时,第一外电极131和第二外电极132很可能暴露于恶劣环境。随着暴露于恶劣环境的可能性增加,施加到第一外电极131和第二外电极132的电压变高的可能性也可增加。即使在将高电压施加到第一外电极131和第二外电极132时,根据本公开中的示例性实施例的多层电容器100也可有利地保持高可靠性。
此外,当根据本公开中的示例性实施例的多层电容器100被小型化以有利于在电子装置中使用时,上覆盖层112和/或下覆盖层113也可包含与至少一个介电层111的材料(例如,钛酸钡陶瓷材料)相同的材料,并且可增加主体110的结构可靠性。根据本公开中的示例性实施例的多层电容器100可降低上覆盖层112和/或下覆盖层113上的电场(外电极和内电极之间的电场)的集中,因此可在小型化的同时确保高可靠性。主体110的厚度T2可根据主体110的小型化而减小。
图6是示出根据图4的主体的a与T1的比的变化的可靠性的曲线图。
参照图4和图6,图6的片T可以是通过从图4的主体110的厚度T2减去电容形成区域116的总厚度T1而获得的值。在图4中,a可以是图6的浮置T(微米单位)。图6的MTTF可对应于多层电容器的可靠性。
在多层电容器的总厚度不变的情况下,为了使多层电容器确保高电容,片T可随着a的增加而变薄,但不限于此。
对应于可靠性的MTTF可随着a的增加而增加,并且当a是T1的5%时,MTTF的变化梯度可能较陡。
如果a太大,则片T可能较薄,因此MTTF可能较小,并且当a为T1的30%时,MTTF的变化梯度可能较陡。
当MTTF最高时,a可以是T1的17.5%。
因此,在电容形成区域116中,第三内电极123、第四内电极124和第五内电极125彼此形成电容的区域的厚度(a=a1+a2)可以是电容形成区域116的总厚度T1的0.05倍以上(包括0.05倍)且0.3倍(包括0.3倍)以下。因此,根据本公开的实施例的多层电容器100可有效地提高可靠性(对应于MTTF),同时确保高电容(与片T相关)。
厚度a1、a2、T1和T2可通过以下方式测量:在主体110被切割或抛光(在W方向上)以具有包括主体110的中央的L-T平面之后,在暴露的L-T截面中,对与厚度a1、a2、T1和T2对应的部分的厚度取平均。例如,L-T截面可应用于使用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜和表面轮廓仪中的至少一种的分析,并且厚度a1、a2、T1和T2可通过用肉眼或图像处理检查根据分析获得的图像(例如,基于像素的颜色或亮度识别像素,过滤像素值以获得像素识别效率,对识别的像素之间的距离进行积分等)来测量。即使在本公开中没有描述,也可使用本领域普通技术人员理解的其他测量方法和/或工具。
图7是示出图6的MTTF和可靠性之间的关系的曲线图。
参照图7,其中在第一外电极和第二外电极之间施加高电压(例如,325V)并且在预定温度(例如,155℃、165℃或175℃)下的多层电容器样品可随着时间流逝从正常状态改变为故障状态,因此,图7的纵轴表示在对应于横轴的时间已经流逝的状态下,多层电容器样品改变为故障状态的比率。
由于MTTF是平均失效时间的缩写,因此它是当比率为50%时的时间。随着时间的增加,即使在恶劣环境(例如,高电压、高温)中,多层电容器样品也可很好地保持稳态,并且可具有高可靠性。
图6的MTTF使用在第一外电极与第二外电极之间施加1000V的高电压且温度为105℃的多层电容器样品来测量。
如上所述,根据本公开中的示例性实施例,由于根据向外电极施加高电压而产生的大电场被有效地分散,因此对具有高的有效额定电压、高电压环境中的长寿命或根据小型化而变得重要的确保可靠性是有利的。
虽然以上已经示出和描述了示例性实施例,但是对于本领域技术人员将易于理解的是,在不脱离本公开的由所附权利要求限定的范围的情况下,可做出修改和变型。
Claims (20)
1.一种多层电容器,包括:
主体,包括电容形成区域,在所述电容形成区域中,至少一个第一内电极和至少一个第二内电极在第一方向上交替堆叠且至少一个介电层介于所述至少一个第一内电极和所述至少一个第二内电极之间;以及
第一外电极和第二外电极,设置在所述主体上并且彼此间隔开,所述第一外电极连接到所述至少一个第一内电极,所述第二外电极连接到所述至少一个第二内电极,
其中,所述至少一个第一内电极的一部分与所述至少一个第二内电极的一部分在所述第一方向上彼此叠置,
所述电容形成区域还包括第三内电极、第四内电极以及第五内电极,所述第三内电极连接到所述第一外电极,所述第四内电极连接到所述第二外电极,所述第五内电极不与所述第一外电极和所述第二外电极连接且在所述第一方向上与所述第三内电极和所述第四内电极中的每个的一部分叠置,
在所述电容形成区域中,在所述第一方向上最靠近所述第一外电极的内电极是所述第三内电极,并且
在所述电容形成区域中,在所述第一方向上最靠近所述第二外电极的内电极是所述第四内电极。
2.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,所述第五内电极的宽度小于所述第三内电极和所述第四内电极中的每个的宽度。
3.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,
所述第三内电极是多个第三内电极中的一个,
所述第四内电极是多个第四内电极中的一个,
所述第五内电极是至少一个第五内电极中的一个,
所述多个第三内电极的数量大于所述至少一个第五内电极的数量,并且
所述多个第四内电极的数量大于所述至少一个第五内电极的数量。
4.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,在所述第一外电极和所述第二外电极彼此面对的方向上,所述至少一个第一内电极的长度和所述至少一个第二内电极的长度中的每个大于所述主体的长度的一半,并且所述第三内电极和所述第四内电极中的每个的长度小于所述主体的所述长度的一半。
5.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,
所述第一外电极和所述第二外电极中的至少一个外电极包括:
导电树脂层,包含树脂;
基础电极层,设置在所述导电树脂层与所述主体之间并且具有比所述导电树脂层的导电性高的导电性;以及
镀层,提供所述第一外电极和所述第二外电极中的所述至少一个外电极的外表面。
6.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,
所述主体还包括上覆盖层和下覆盖层,
所述电容形成区域设置在所述上覆盖层和所述下覆盖层之间,并且
所述至少一个介电层、所述上覆盖层和所述下覆盖层中的每个包含钛酸钡基陶瓷材料。
7.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,所述第三内电极、所述第四内电极和所述第五内电极彼此形成电容的区域的厚度为所述电容形成区域的总厚度的0.05倍以上且0.3倍以下。
8.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,所述至少一个第一内电极和所述至少一个第二内电极彼此形成电容的区域设置在所述第三内电极、所述第四内电极和所述第五内电极彼此形成电容的多个区域之间,并且所述至少一个第一内电极和所述至少一个第二内电极彼此形成电容的所述区域的厚度比所述第三内电极、所述第四内电极和所述第五内电极彼此形成电容的所述多个区域的总厚度大。
9.一种多层电容器,包括:
主体,包括电容形成区域,在所述电容形成区域中,至少一个第一内电极和至少一个第二内电极在第一方向上交替堆叠且至少一个介电层介于所述至少一个第一内电极和所述至少一个第二内电极之间;以及
第一外电极和第二外电极,设置在所述主体上并且彼此间隔开,所述第一外电极连接到所述至少一个第一内电极,所述第二外电极连接到所述至少一个第二内电极,
其中,所述至少一个第一内电极的一部分与所述至少一个第二内电极的一部分在所述第一方向上彼此叠置,
所述电容形成区域还包括第三内电极、第四内电极以及第五内电极,所述第三内电极连接到所述第一外电极,所述第四内电极连接到所述第二外电极,所述第五内电极不与所述第一外电极和所述第二外电极连接且在所述第一方向上与所述第三内电极和所述第四内电极中的每个叠置,并且
所述至少一个第一内电极和所述至少一个第二内电极彼此形成电容的区域设置在所述第三内电极、所述第四内电极和所述第五内电极彼此形成电容的多个区域之间,并且所述至少一个第一内电极和所述至少一个第二内电极彼此形成电容的所述区域的厚度比所述第三内电极、所述第四内电极和所述第五内电极彼此形成电容的所述多个区域的总厚度大。
10.根据权利要求9所述的多层电容器,其中,所述第三内电极、所述第四内电极和所述第五内电极彼此形成电容的所述多个区域的总厚度为所述电容形成区域的总厚度的0.05倍以上且0.3倍以下。
11.根据权利要求9所述的多层电容器,其中,所述第五内电极的宽度小于所述第三内电极和所述第四内电极中的每个的宽度。
12.根据权利要求9所述的多层电容器,其中,
所述第三内电极是多个第三内电极中的一个,
所述第四内电极是多个第四内电极中的一个,
所述第五内电极是至少一个第五内电极中的一个,
所述多个第三内电极的数量大于所述至少一个第五内电极的数量,并且
所述多个第四内电极的数量大于所述至少一个第五内电极的数量。
13.根据权利要求9所述的多层电容器,其中,
所述第一外电极和所述第二外电极中的至少一个外电极包括:
导电树脂层,包含树脂;
基础电极层,设置在所述导电树脂层与所述主体之间并且具有比所述导电树脂层的导电性高的导电性;以及
镀层,提供所述第一外电极和所述第二外电极中的所述至少一个外电极的外表面。
14.根据权利要求9所述的多层电容器,其中,
所述主体还包括上覆盖层和下覆盖层,
所述电容形成区域设置在所述上覆盖层和所述下覆盖层之间,并且
所述至少一个介电层、所述上覆盖层和所述下覆盖层中的每个包含钛酸钡基陶瓷材料。
15.一种多层电容器,包括:
主体,包括在第一方向上交替堆叠的多个内电极和多个介电层,且所述多个介电层中的相应一个介电层介于所述多个内电极之间,以形成电容形成区域;以及
第一外电极和第二外电极,设置在所述主体上并且彼此间隔开,
其中,所述电容形成区域被分成三个区域,所述三个区域是上部区域、下部区域和中央区域,所述中央区域设置在所述上部区域和所述下部区域之间,
在所述中央区域中设置有至少一个第一内电极和至少一个第二内电极,所述至少一个第一内电极连接到所述第一外电极,所述至少一个第二内电极连接到所述第二外电极,并且所述至少一个第一内电极的一部分和所述至少一个第二内电极的一部分在所述第一方向上彼此叠置,
在所述上部区域和所述下部区域中的每个区域中设置有第三内电极和第四内电极,并且所述第三内电极和所述第四内电极彼此间隔开,以分别连接到所述第一外电极和所述第二外电极,并且
在所述上部区域和所述下部区域中的每个区域中设置有第五内电极,所述第五内电极与所述第一外电极和所述第二外电极中的每个间隔开,并且所述第五内电极的一部分和另一部分分别与所述第三内电极和所述第四内电极叠置。
16.根据权利要求15所述的多层电容器,其中,在所述电容形成区域的所述上部区域和所述下部区域中的每个区域中,所述第三内电极和所述第四内电极被设置为在所述第一方向上比所述第五内电极更靠近所述主体的外侧。
17.根据权利要求15所述的多层电容器,其中,所述电容形成区域的所述上部区域中的所述第三内电极、所述第四内电极和所述第五内电极在所述第一方向上分别与所述电容形成区域的所述下部区域中的所述第三内电极、所述第四内电极和所述第五内电极对称。
18.根据权利要求15所述的多层电容器,其中,所述第五内电极的宽度小于所述第三内电极和所述第四内电极中的每个的宽度。
19.根据权利要求15所述的多层电容器,其中,在所述第一方向上,所述中央区域的厚度大于所述上部区域和所述下部区域的总厚度。
20.根据权利要求15所述的多层电容器,所述多层电容器还包括涂层,所述涂层覆盖所述主体在所述第一方向上的外表面,并且还覆盖所述第一外电极和所述第二外电极中的每个在所述第一方向上的一部分。
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