CN117594356A - 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,包括沿第一方向设置的多个介电层、沿所述第一方向设置的多个第一内电极和沿所述第一方向设置的多个第二内电极。所述多个第一内电极中的一个第一内电极和所述多个第二内电极中的相应的第二内电极在所述多个介电层中的同一介电层上彼此间隔开并具有间隙,并且在所述第一方向上相邻的至少三个间隙中,在所述第一方向上距所述主体在所述第一方向上的参照物具有更大距离的间隙在一个方向上距所述主体的在所述一个方向上的参照物具有更大距离。
Description
本申请要求于2022年8月12日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0101358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
电容器是一种能够储存电的器件。在电容器中,当两个电极彼此相对并对它们施加电压时,电荷在每个电极中累积。当施加直流(DC)电压时,电流随着电荷的累积而在电容器中流动。然而,当累积完成时,电流停止流动。当施加交流(AC)电压时,电极的极性改变,使得AC电流流动。
这样的电容器可根据形成电极的材料的类型和设置在电极之间的绝缘体的类型分为诸如以下几种类型的电容器:铝电解电容器,包括由铝形成的电极和设置在铝电极之间的薄的氧化膜;钽电容器,使用钽作为电极材料;陶瓷电容器,在电极之间使用高κ电介质(诸如钛酸钡);多层陶瓷电容器(MLCC),在多层结构中,使用高κ陶瓷作为设置在电极之间的电介质;膜电容器,使用聚苯乙烯膜作为电极之间的电介质。
在上述电容器中,多层陶瓷电容器可具有优异的温度特性和频率特性,并且可实现为具有小尺寸,因此最近已经在诸如高频电路的各种领域中广泛应用。最近,已经尝试实现小尺寸的多层陶瓷电容器。为此,形成厚度小的介电层、内电极和外电极。
这种多层陶瓷电容器可根据所使用的领域或目的而具有各种电容,并且还需要具有相对低电容的产品。通常可通过使用低κ陶瓷作为介电材料或通过减少堆叠的内电极的数量来获得具有低电容的多层陶瓷电容器。
发明内容
本公开的一方面在于有效地实现一种具有相对低电容的多层电容器。
根据本公开的一方面,提供一种多层电容器,所述多层电容器包括:主体,包括沿第一方向设置的多个介电层、沿所述第一方向设置的多个第一内电极和沿所述第一方向设置的多个第二内电极,所述主体具有在所述第一方向上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在第二方向上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在第三方向上彼此相对的第五表面和第六表面;以及第一外电极和第二外电极,分别覆盖所述主体的所述第三表面和所述第四表面并且分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极。所述多个第一内电极中的一个第一内电极和所述多个第二内电极中的相应的第二内电极可在所述多个介电层中的同一介电层上彼此间隔开并具有间隙,并且在所述第一方向上相邻的至少三个间隙中,在所述第一方向上距所述主体在所述第一方向上的参照物具有更大距离的间隙可在一个方向上距所述主体的在所述一个方向上的参照物具有更大距离。
所述一个方向可以是所述第二方向。
所述间隙可具有在所述第三方向上延伸的形状。
所述至少三个间隙在所述第二方向上的长度可以是相等的。
所述至少三个间隙中的相邻两个间隙在所述第一方向上彼此可部分重叠。
在所述多个第一内电极中的提供所述至少三个间隙的第一内电极中,更靠近所述第一表面的第一内电极可在所述第二方向上具有更短的长度。在所述多个第二内电极中的提供所述至少三个间隙的第二内电极中,更靠近所述第一表面的第二内电极可在所述第二方向上具有更长的长度。
在所述主体中的所有间隙中,在所述第一方向上距所述主体在所述第一方向上的参照物具有更大距离的间隙可在所述一个方向上距所述主体在所述一个方向上的参照物具有更大距离。
在所述第一方向上相邻的至少三个其他间隙中,在所述第一方向上距所述主体在所述第一方向上的参照物具有更大距离的间隙可在另一方向上距所述主体在所述另一方向上的参照物具有更小距离。
所述主体在所述另一方向上的参照物可与所述主体在所述一个方向上的参照物相同,并且所述另一方向可与所述一个方向相同。
所述一个方向可以是从所述第三表面到所述第四表面的方向。
所述至少三个其他间隙和所述至少三个间隙可彼此相邻。
在所述多个第一内电极和所述多个第二内电极中,一个第一内电极与在所述第一方向上相邻的一个第二内电极可不具有在所述第一方向上重叠的区域。
在所述多个第一内电极和所述多个第二内电极中,一个第二内电极与在所述第一方向上相邻的一个第一内电极可不具有在所述第一方向上重叠的区域。
在所述多个第一内电极和所述多个第二内电极中,一个第一内电极的与一个第二内电极相对的侧表面可以是非平坦表面,并且所述一个第二内电极的与所述一个第一内电极相对的侧表面可以是非平坦表面。
所述一个第二内电极的侧表面的形状可与所述一个第一内电极的侧表面的形状对应。
所述多个第一内电极中的至少两个第一内电极可布置在所述多个介电层中的同一介电层上,并且所述多个第二内电极中的至少两个第二内电极可布置在所述多个介电层中的同一介电层上。
所述多个第一内电极中的相应的一个第一内电极和所述多个第二内电极中的相应的一个第二内电极可在所述多个介电层中的同一介电层上彼此间隔开并具有第二间隙,所述多个第一内电极中的所述相应的一个第一内电极和所述多个第二内电极中的所述相应的一个第二内电极设置在同一介电层上。在所述第一方向上相邻的至少三个第二间隙中,在所述第一方向上距所述主体在所述第一方向上的参照物具有更大距离的第二间隙可在所述一个方向上距所述主体在所述一个方向上的参照物具有更小距离。
所述主体在所述第一方向上的参照物可以是所述主体的所述第一表面,并且所述主体在所述一个方向上的参照物可以是所述主体的所述第三表面。
根据本公开的示例实施例,一种多层电容器可具有相对低的电容,并且还可提供适合于调节电容的结构。
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、特征及优点将被更清楚地理解,在附图中:
图1是示出根据本公开的示例实施例的多层电容器的外观的示意性立体图;
图2示出沿线I-I’截取的图1的多层电容器的截面图的示例;
图3是示出图1的多层电容器中的内电极的立体图;以及
图4至图7示出可用于多层电容器的修改的内电极。
具体实施方式
在下文中,参照附图描述本公开的示例实施例。然而,本公开可按许多不同的形式例示,并且不应被解释为限于在此阐述的具体示例实施例。此外,可提供本公开的示例实施例以向本领域技术人员更完整地描述本公开。因此,为了描述清楚起见,附图中要素的形状和尺寸可被夸大,并且附图中由相同附图标记表示的要素可以是相同的要素。
为了清楚地说明本公开,省略了与描述无关的部分,并且放大了尺寸以便清楚地表示层和区域,并且在整个说明书中,在相同范围内具有相同功能的类似部分由相似的附图标记表示。在整个说明书中,除非另有特别说明,否则当要素被表示为“包含”或“包括”时,这意味着它也可包括其他要素,而不排除其他要素。
图1是示出根据本公开的示例实施例的多层电容器的外观的示意性立体图。图2示出沿线I-I’截取的图1的多层电容器的截面图的示例。图3是示出图1的多层电容器中的内电极的立体图。图4至图7示出可用于多层电容器的修改的内电极。
首先,参照图1至图3,根据本公开的示例实施例的多层电容器100可包括主体110以及外电极131和132,主体110包括多个介电层111以及多个内电极121和122。位于同一介电层111上的第一内电极121和第二内电极122可彼此间隔开并具有间隙G。另外,在第一方向(X方向)上彼此相邻的至少三个间隙G可布置成在第一方向(X方向)上设置的同时在一个方向上偏移。例如,参照图2,在第一方向(X方向)上相邻的至少三个间隙G中,在第一方向(X方向)上距主体在第一方向上的参照物(例如,第一表面S1)具有更大距离的间隙G可在一个方向(例如,Y方向)上距主体在一个方向上的参照物(例如,第三表面S3)具有更大的距离。通过这种结构,多层电容器100的电容可实现为浮动电容(floating capacitance)。此外,可有效地调节电容。
主体110可具有其中多个介电层111在第一方向(X方向)上堆叠或设置的堆叠结构,并且可通过例如堆叠多个生片然后烧结堆叠的生片来获得。通过这种烧结工艺,多个介电层111可彼此一体化,并且可包括多个晶粒。如图1所示,主体110可具有类似于长方体形状的形状。包括在主体110中的介电层111可处于烧结状态,并且相邻的介电层111可彼此一体化,使得在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下,它们之间的边界不容易区分。用于形成介电层111的原材料没有特别限制,只要可获得足够的电容即可。例如,可使用钛酸钡基材料、铅复合钙钛矿基材料、钛酸锶基材料等。钛酸钡基材料可包括BaTiO3基陶瓷粉末。BaTiO3基陶瓷粉末的示例可包括BaTiO3、通过将Ca或Zr部分固溶在BaTiO3中而获得的(Ba1- xCax)TiO3(0<x<1)、Ba(Ti1-yCay)O3(0<y<1)、(Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3(0<x<1,0<y<1)或Ba(Ti1- yZry)O3(0<y<1)。另外,作为用于形成介电层111的材料,根据本公开的目的,可将各种陶瓷添加剂、有机溶剂、粘合剂、分散剂等添加到诸如钛酸钡(BaTiO3)的粉末中。
介电层111的平均厚度不需要特别限制。例如,介电层111的平均厚度可大于等于0.2μm且小于等于10μm。介电层111的平均厚度可指布置在两个相邻的第一内电极121之间或两个相邻的第二内电极122之间的介电层111在第一方向(X方向)上的平均尺寸。介电层111的平均厚度可通过用SEM以10000倍的放大倍数扫描主体110的截面(例如,X-Y截面)而获得的图像来测量。更具体地,在扫描图像中,可在沿第二方向(Y方向)彼此等距间隔开的三十个点处测量一个介电层111的厚度,从而获得厚度的平均值。另外,当对十个介电层111执行这种平均值测量时,可使介电层的平均厚度更一般化。
如图所示,主体110可具有在第一方向(X方向)上相对的第一表面S1和第二表面S2(第一内电极121和第二内电极122沿第一方向(X方向)设置)、连接到第一表面S1和第二表面S2并在第二方向(Y方向)上相对的第三表面S3和第四表面S4以及连接到第一表面S1至第四表面S4并在第三方向(Z方向)上相对的第五表面S5和第六表面S6。在这种情况下,第一方向(X方向)、第二方向(Y方向)和第三方向(Z方向)可彼此垂直。在以下描述中,第一方向(X方向)、第二方向(Y方向)和第三方向(Z方向)中的每个可表示相反的两个方向。例如,相对于附图,第一方向(X方向)可包括向上方向和向下方向。
多个第一内电极121和多个第二内电极122可分别沿第一方向(X方向)设置,并且可分别连接到第一外电极131和第二外电极132。如图所示,多个第一内电极121中的一个第一内电极121和多个第二内电极122中的相应的第二内电极122可在多个介电层111中的同一介电层111上彼此间隔开并具有间隙G。在根据现有技术的情况下,具有不同极性的内电极可布置在不同的介电层上,以在彼此相对的同时形成电容。相反,在本示例实施例中,第一内电极121和第二内电极122可形成在同一介电层111上,以使第一内电极121和第二内电极122彼此相对的区域最小化,使得第一内电极121和第二内电极122可形成相对低的电容。为此,在第一方向(X方向)上彼此相邻的至少三个间隙G可布置成在第一方向(X方向)上设置的同时在一个方向上偏移。也就是说,间隙G的位置可根据介电层111的层级而在一个方向上偏移,由此,第一内电极121和第二内电极122可主要产生浮动电容而不是由于第一内电极121和第二内电极122彼此相对而产生的电容。因此,可降低多层电容器100的电容。另外,可通过调节间隙G的长度或偏移程度来有效地调节电容。另外,当内电极121和122的形状和布置如本示例实施例中那样使用时,可不必为了降低电容而过度减少内电极121和122的堆叠的数量。也就是说,即使在需要低电容的多层电容器100中,也可保持内电极121和122的堆叠的数量。因此,可使由于内电极121和122的堆叠的数量减少而导致的ESR增加及Q值下降最小化。
间隙G的在一个方向上偏移的布置趋势可能需要出现在彼此相邻的至少三个间隙G中。当该趋势仅出现在两个或更少的间隙G中时,这可能不被认为是适用的。在这种情况下,如图所示,在主体110的整个区域中,间隙G可布置成在第一方向(X方向)上设置的同时在一个方向上偏移。
更详细地,间隙G可布置成在第一方向(X方向)上设置的同时在第二方向(Y方向)上偏移。例如,间隙G可在从主体110的第一表面S1到第二表面S2(相对于附图从顶部到底部)的方向上设置的同时布置在逐渐远离第三表面S3的位置处。另外,间隙G可具有在第三方向(Z方向)上延伸的形状。在这种情况下,在保持第一内电极121和第二内电极122之间的间隔距离(即,第二方向(Y方向)上的间隔长度)的状态下,间隙G可布置成在第一方向(X方向)上设置的同时在第二方向(Y方向)上偏移。
如上所述,可考虑到所需的电容来调节间隙G的偏移程度。间隙G可布置成使得一个间隙G与在第一方向(X方向)上相邻的另一间隙在第一方向(X方向)上部分重叠。当不存在与相邻的另一间隙G重叠的区域时,第一内电极121的部分区域和第二内电极122的部分区域可在第一方向(X方向)上重叠,使得电容可能过度增加。
为了获得如本示例实施例中的间隙G的布置结构,布置成更靠近第一表面S1的第一内电极121可在第二方向(Y方向)上具有更短的长度。相反,布置成更靠近第一表面S1的第二内电极122可在第二方向(Y方向)上具有更长的长度。另外,第一内电极121与在第一方向(X方向)上相邻的第二内电极122可不具有在第一方向(X方向)上重叠的区域。同样地,第二内电极122与在第一方向(X方向)上相邻的第一内电极121可不具有在第一方向(X方向)上重叠的区域。
第一内电极121和第二内电极122可通过以下方法形成:使用诸如丝网印刷法、凹版印刷法等的方法将包含导电金属(例如,Ni、Ag、Cu、Ti、Pd、Pt、Sn等)的膏涂覆到陶瓷生片的表面至一定厚度,然后对其执行烧结。可不需要特别限制第一内电极121和第二内电极122的平均厚度。例如,第一内电极121和第二内电极122的平均厚度可大于等于0.2μm且小于等于3μm。第一内电极121和第二内电极122的平均厚度可通过用SEM以10000倍的放大倍数扫描主体110的截面(例如,X-Y截面)而获得的图像来测量。更具体地,在扫描图像中,可在沿第二方向彼此等距间隔开的三十个点处测量内电极的厚度,从而获得平均值。另外,当对十个内电极121和122执行这种平均值测量时,可使内电极121和122的平均厚度更一般化。
第一外电极131可覆盖主体110的第三表面S3,并且可连接到第一内电极121。第二外电极132可覆盖主体110的第四表面S4,并且可连接到第二内电极122。在本示例实施例中,描述了多层电容器100具有两个外电极131和132的结构。然而,外电极的数量和形状可根据内电极的形状或其他目的而改变。第一外电极131和第二外电极132可利用具有导电性的任何材料(诸如金属)形成,可考虑电特性和结构稳定性而确定为包括特定材料,并且第一外电极131和第二外电极132还可具有多层结构。
例如,外电极131和132可包括电极层和覆盖电极层的镀层。电极层可以是包括导电金属和玻璃的烧结电极、包括导电金属和树脂的树脂基电极或者包括烧结电极和树脂基电极的多层结构电极。作为包括在电极层中的导电金属,可使用具有优异导电性的材料,但没有特别限制。例如,导电金属可以是镍(Ni)、铜(Cu)及它们的合金中的一种或更多种。镀层可用于改善多层电容器100的安装性能。镀层的类型没有特别限制,并且可以是包括Ni、Sn、Pd及它们的合金中的一种或更多种的镀层,并且可形成为多层。例如,镀层可以是Ni镀层或Sn镀层。镀层可具有在电极层上依次形成Ni镀层和Sn镀层的形式,或者可具有在电极层上依次形成Sn镀层、Ni镀层和Sn镀层的形式。此外,镀层可包括多个Ni镀层和/或多个Sn镀层。
将参照图4至图7描述可用于多层电容器的修改的内电极。首先,在图4的示例实施例中,间隙G可不仅仅在一个方向上偏移。也就是说,如图4所示,间隙G可布置成在第一方向(X方向)上设置的同时在一个方向上偏移,然后在另一方向上偏移。具体地,间隙G可在从第一表面S1到第二表面S2(相对于附图从顶部到底部)的方向上设置的同时布置在逐渐远离第三表面S3的位置处,并且可随着这种路径改变而布置在逐渐远离第四表面S4的位置处。在这种情况下,另一方向可以是与所述一个方向相反的方向。例如,所述一个方向可以是从主体110的第三表面S3到第四表面S4的方向,并且另一方向可以是从第四表面S4到第三表面S3的方向。
图5的示例实施例可在第一内电极121和第二内电极122的形状方面与其他示例实施例不同。具体地,从所示结构可看出,第一内电极121的与第二内电极122相对的侧表面Sa可以是非平坦表面(例如,弯曲表面)。类似地,第二内电极122的与第一内电极121相对的侧表面Sb可以是非平坦表面(例如,弯曲表面)。在这种情况下,第二内电极122的侧表面Sb的形状可与第一内电极121的侧表面Sa的形状对应。如在本修改示例中那样,第一内电极121和第二内电极122的彼此相对的侧表面Sa和Sb可形成为非平坦表面,从而更精确地调节多层电容器的电容。
在图6和图7的示例实施例中,具有相同极性的内电极可布置在同一介电层111上,即,第一内电极121和第二内电极122可分别分成多个第一内电极121和多个第二内电极122。这种分开的结构还可有利于更精确地调节多层电容器的电容。具体地,多个第一内电极121中的至少两个可布置在多个介电层111中的同一介电层111上,并且多个第二内电极122中的至少两个可布置在多个介电层111中的同一介电层111上。因此,至少两个第一内电极121和至少两个内电极122可布置在同一介电层111上。图6和图7示出在同一介电层111上总共布置有四个内电极121和122的示例。在分开的第一内电极121和第二内电极122的情况下,如在前述示例实施例中那样,间隙G1和G2可在第一方向上设置的同时布置在沿一个方向偏移的位置处。另外,如在图7的修改示例中,同一介电层111上的间隙G1和G2可倾向于在不同方向上偏移。也就是说,至少两个间隙G1和G2可存在于同一介电层111上,并且布置在同一介电层111上的至少两个间隙G1和G2可布置成在第一方向(X方向)上设置的同时沿不同方向偏移。例如,在第一方向(X方向)上相邻的至少三个间隙G1中,在第一方向(X方向)上距主体在第一方向上的参照物(例如,第一表面S1)具有更大距离的间隙G1可在一个方向(例如,Y方向)上距主体在一个方向上的参照物(例如,第三表面S3)具有更大的距离。另一方面,在第一方向(X方向)上相邻的至少三个间隙G2中,在第一方向(X方向)上距主体在第一方向上的参照物(例如,第一表面S1)具有更大距离的间隙G2可在一个方向(例如,Y方向)上距主体在一个方向上的参照物(例如,第三表面S3)具有更小的距离。
虽然上面已经示出和描述了示例实施例,但是对于本领域技术人员来说将易于理解的是,在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下,可进行修改和变化。
Claims (18)
1.一种多层电容器,包括:
主体,包括沿第一方向设置的多个介电层、沿所述第一方向设置的多个第一内电极和沿所述第一方向设置的多个第二内电极,所述主体具有在所述第一方向上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在第二方向上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在第三方向上彼此相对的第五表面和第六表面;以及
第一外电极和第二外电极,分别覆盖所述主体的所述第三表面和所述第四表面并且分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极,
其中,所述多个第一内电极中的一个第一内电极和所述多个第二内电极中的相应的第二内电极在所述多个介电层中的同一介电层上彼此间隔开并具有间隙,并且
在所述第一方向上相邻的至少三个间隙中,在所述第一方向上距所述主体在所述第一方向上的参照物具有更大距离的间隙在一个方向上距所述主体的在所述一个方向上的参照物具有更大距离。
2.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,所述一个方向是所述第二方向。
3.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,所述间隙具有在所述第三方向上延伸的形状。
4.根据权利要求3所述的多层电容器,其中,所述至少三个间隙在所述第二方向上的长度相等。
5.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,所述至少三个间隙中的相邻两个间隙在所述第一方向上彼此部分重叠。
6.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,
在所述多个第一内电极中的提供所述至少三个间隙的第一内电极中,更靠近所述第一表面的第一内电极在所述第二方向上具有更短的长度,并且
在所述多个第二内电极中的提供所述至少三个间隙的第二内电极中,更靠近所述第一表面的第二内电极在所述第二方向上具有更长的长度。
7.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,在所述主体中的所有间隙中,在所述第一方向上距所述主体在所述第一方向上的参照物具有更大距离的间隙在所述一个方向上距所述主体在所述一个方向上的参照物具有更大距离。
8.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,在所述第一方向上相邻的至少三个其他间隙中,在所述第一方向上距所述主体在所述第一方向上的参照物具有更大距离的间隙在另一方向上距所述主体在所述另一方向上的参照物具有更小距离。
9.根据权利要求8所述的多层电容器,其中,所述主体在所述另一方向上的参照物与所述主体在所述一个方向上的参照物相同,并且所述另一方向与所述一个方向相同。
10.根据权利要求9所述的多层电容器,其中,所述一个方向是从所述第三表面到所述第四表面的方向。
11.根据权利要求8所述的多层电容器,其中,所述至少三个其他间隙和所述至少三个间隙彼此相邻。
12.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,在所述多个第一内电极和所述多个第二内电极中,一个第一内电极与在所述第一方向上相邻的一个第二内电极不具有在所述第一方向上重叠的区域。
13.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,在所述多个第一内电极和所述多个第二内电极中,一个第二内电极与在所述第一方向上相邻的一个第一内电极不具有在所述第一方向上重叠的区域。
14.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,在所述多个第一内电极和所述多个第二内电极中,一个第一内电极的与一个第二内电极相对的侧表面是非平坦表面,并且所述一个第二内电极的与所述一个第一内电极相对的侧表面是非平坦表面。
15.根据权利要求14所述的多层电容器,其中,所述一个第二内电极的侧表面的形状与所述一个第一内电极的侧表面的形状对应。
16.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,所述多个第一内电极中的至少两个第一内电极布置在所述多个介电层中的同一介电层上,并且所述多个第二内电极中的至少两个第二内电极布置在所述多个介电层中的同一介电层上。
17.根据权利要求16所述的多层电容器,其中,所述多个第一内电极中的相应的一个第一内电极和所述多个第二内电极中的相应的一个第二内电极彼此间隔开地设置在所述多个介电层中的同一介电层上并具有第二间隙,并且
在所述第一方向上相邻的至少三个第二间隙中,在所述第一方向上距所述主体在所述第一方向上的参照物具有更大距离的第二间隙在所述一个方向上距所述主体在所述一个方向上的参照物具有更小距离。
18.根据权利要求1所述的多层电容器,其中,所述主体在所述第一方向上的参照物是所述主体的所述第一表面,并且所述主体在所述一个方向上的参照物是所述主体的所述第三表面。
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