TW201405604A - 電容性結構 - Google Patents
電容性結構 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201405604A TW201405604A TW102120723A TW102120723A TW201405604A TW 201405604 A TW201405604 A TW 201405604A TW 102120723 A TW102120723 A TW 102120723A TW 102120723 A TW102120723 A TW 102120723A TW 201405604 A TW201405604 A TW 201405604A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- layer
- capacitive
- component
- dielectric
- layers
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 26
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 16
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 24
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
- H01G2/10—Housing; Encapsulation
- H01G2/103—Sealings, e.g. for lead-in wires; Covers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/30—Stacked capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/38—Multiple capacitors, i.e. structural combinations of fixed capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/38—Multiple capacitors, i.e. structural combinations of fixed capacitors
- H01G4/385—Single unit multiple capacitors, e.g. dual capacitor in one coil
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/40—Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/0006—Printed inductances
- H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
- H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
- H01F27/292—Surface mounted devices
Abstract
本發明係關於一種電容性結構，其包含：第一及第二組件，至少一組件包含一介電質之複數個電容性層，每一層配置於具不同極性之電極之間，其中該第一及該第二組件係配置成一堆疊，該堆疊由具有具一開口網狀結構之一支撐結構之一應力減小層分開，在該開口網狀結構中空氣作用以減小裂紋在該應力減小層中之可傳性。
Description
本發明係關於電容性結構。雖然本發明主要涉及由電容性層形成且意欲充當電容器之電容性結構，但自下文將瞭解，本發明並非排他性地與電容器有關，而是延伸至可實施另一電路功能之其他結構或一電容器與另一電路功能之一組合。此將在下文中更詳細地論述，但為便利起見，在本文中使用「電容性結構」一詞來表示包括至少一些電容性層之分層結構。「分層結構」一詞並不暗示任何電容性層。
圖1為穿過一個已知堆疊式電容器之橫截面圖，存在堆疊式電容器之許多變體。電容器係由形成於相反極性之各別電極對之間的複數個電容性層2a、2b等形成。舉例而言，層2a處於電極3a、3b之間，且層2b處於電極3b、3c之間，等。在所說明結構中，替代電極經緊固至各別端帽5a、5b。將電容器之總深度表示為d，且將每一層之厚度表示為df。在該等電容性層之組合厚度未構成電容器之全深度之情況下，可提供塊體層(說明為2e及2f)。電容器之總深度可(例如)由所需外部封裝大小來判定。
該等電容性層係由一介電材料(諸如陶瓷)形成，而該等電極本身可由一合適之貴金屬或基本金屬形成。終端帽5a、5b可為電鍍銀、電鍍銅、Pd/Ag或任何合適材料。
當前需要在儘可能小的封裝大小中在最大工作電壓下獲得此類型之堆疊電容器結構之最大可能電容。可藉由增加電極計數(電極3a、3b等之數目)及/或增加電極之間的間隔(層厚度df以增加工作電壓來增加電容。然而，在由部件達成之最大電容值與最大工作電壓之間存在取捨。舉例而言，目前，能夠在500V之電壓下操作的此類型之結構會傳遞約0.5μF之最大電容。相反地，電容值為1μF之部件當前不能超過200V左右之工作電壓。此外，電容器的可靠性係重要的，因為該等電容器在其預期壽命中不應失效。
發明人已發明出一電容性結構及用於形成該電容性結構之一技術，該電容性結構允許此等參數被修改，以使得部件可在較高工作電壓下傳遞較高電容而無大失效率。
根據本發明之一態樣，提供一種電容性結構，其包含：第一及第二組件，至少一組件包含一介電質之複數個電容性層，每一層配置於具不同極性之電極之間，其中該第一及該第二組件係配置成一堆疊，該堆疊由具有具一開口網狀結構之一支撐結構之一應力減小層分開，在該開
口網狀結構中空氣作用以減小裂紋在該應力減小層中之可傳性。
在以下所描述實施例中，該第一及該第二組件皆具有具一介電質之複數個層之結構，每一層配置於具不同極性之電極之間。因此，形成一電容性部件。然而，亦可能在堆疊中提供其他電氣組件以替代一第二電容性組件，例如，該組件可為一變阻器或電感性組件。又一另外可能性係第一及第二組件為一變阻器或電感性組件。
另外其他可能性包括組合兩種不同電容器材料，諸如相對於諸如溫度之操作參數具有不同性質之一或多種低及高介電常數材料。
本發明之另一態樣提供一種製造一電容性結構之方法，其包含：形成一第一組件，該第一組件包含一介電質之複數個電容性層，每一層配置於具不同極性之電極之間；形成一第二電氣組件；於該第一組件與該第二組件之間提供一應力減小層以形成一堆疊，該應力減小層具有具一開口網狀結構之一支撐結構，在該開口網狀結構中空氣作用以減小裂紋在該應力減小層中之可傳性。
該應力減小層可以許多不同方式形成，且根據本文中所描述之較佳實施例，該應力減小層係藉由以下步驟形成：於該第一組件與該第二組件之間形成一有機材料(較佳為顆粒)及一介電材料之一摻合層，及燒結該結構以便移
除該有機顆粒材料，從而留下該開口網狀結構。
當設法達成本發明之目標(即提供可在較高工作電壓下傳遞較高電容之一部件)時，發明人必須對付部件之失效。對於小晶片及大的低電壓晶片而言，產品可靠性係由材料效能及製造缺陷位準判定。發明人已認識到，隨著晶片大小及工作電壓增加，壓電/電致伸縮應力破裂作為額外失效機制而變得重要。事實上，發明人經由反覆觀察及分析已判定，對於大的較高電壓部件而言，壓電/電致伸縮應力破裂最終主導失效機制。
已發現具有一開口網狀結構(類海綿結構)之應力減小層顯著減少由於破裂所導致之失效效應。此已准許在被稱為2220之晶片中建構具有500V之最大工作電壓及1μF之電容值之部件，該晶片具有0.22吋(5.6mm)x 0.20吋(5.1mm)之尺寸且迄今尚不可能藉由此等類型之電容性結構實現。
本發明之一主要優點在於，對於任何給定工作電壓，可達成比之前已達成之每單位體積電容高的每單位體積電容。本發明在所有電壓及電容值(例如，自200V左右(或甚至更低)直至6KV(或甚至更高)之可能工作電壓)範圍上具有廣泛可應用性。預期可經由在自幾pF至μFr之廣泛範圍上之電容值來達成本發明之益處。
製造根據本發明之電容性結構之方法非常適合現有製造技術(其中電容性層係網版印刷的)。一旦已放下正確數量之陶瓷層以及用於該第一組件之介入電極，即可在
此等層上方形成摻合層，繼之以用於另一組件之後續層。接著可在一單一步驟中燒製或燒結整個結構，從而同時燒結該等電容性層之介電材料且「燒掉」顆粒有機材料以留下開口網狀結構或海綿結構。
在此技術中，雖然預期其他材料(諸如玉米粉)可達成相同結果，但碳作為有機顆粒材料特別有效。
亦將顯而易見，存在達成所需海綿結構之其他方式，例如，藉由使用在燒結後不會很好地結合在一起的陶瓷材料之較粗型式，藉此提供允許吸收電應力之較弱結構之相同優點。此外，當使用摻合層時，有機材料可能不必係顆粒的，黏合劑摻合物可達成類似效果。
本發明之技術可用於之一電容性結構之一個實例係圖1中所展示之電容性結構。然而，該技術可應用於廣泛範圍之分層電容性結構，例如，使用分段或浮動電極樣式。此外，部件中之組件之數目不必限制為兩個。可能具有兩個以上組件，每一組件藉由一開口網狀結構層而與其鄰近組件分開。此允許每一組件之厚度減小，藉此最大程度地利用較薄「晶片」之性質。
部件之電容值及最大工作電壓受包括以下各者之許多不同參數影響：電極之數目，其為任何合適數字，但通常可處於20與100之間且可擴大直至300；內部塊體層之厚度，可提供內部塊體層以分開在開口網狀結構層之任一側上之組件，此厚度可具有(例如)介於
65微米與200微米之間且更佳介於70微米與150微米之間的值(此等值為經燒製值，65μ經燒製值之對應生坯值為90μ)；開口網狀結構層自身之厚度，其可處於(例如)10微米與200微米之間(例如，10μm與80μm之間)，已發現大於40μm之值較佳；及個別電容性層之厚度，其可處於(例如)10微米與100微米之間且可延伸直至200μm。在一個實例中，該厚度處於30微米與40微米之間。
(以上厚度特別適合於500v/1μF部件)。
部件之總尺寸亦可起作用。已展示為在500V下傳遞1μF之測試部件已具有5mm之寬度、5.7mm之長度及2.6mm或3.2mm之厚度。預期具有以下範圍中之尺寸之部件亦將為有效的：介於3.2mm與20.5mm之間或介於2與25mm之間的長度；介於1.6mm與15.5mm之間或介於1與20mm之間的寬度；及介於1.6mm與4mm之間或直至至少5mm之最大值之深度。
2a、2b‧‧‧電容性層
2e、2f‧‧‧塊體層
3a、3b、3c‧‧‧電極
5a、5b‧‧‧端帽
df‧‧‧電容性層之厚度
12a、12b‧‧‧陶瓷電容性層
12e、12f‧‧‧外部塊體層
12g、12h‧‧‧內部塊體層
13a、13b、13c‧‧‧電極
14‧‧‧上部組件
16‧‧‧下部組件
15a、15b‧‧‧端帽
18‧‧‧分隔層/海綿狀層
d‧‧‧深度
l‧‧‧長度
w‧‧‧寬度
為了更好地理解本發明及展示可如何實行本發明，現將以舉例方式參看隨附圖式，其中：圖1說明穿過已知電容性結構之截面；
圖2說明穿過根據本發明之一個實施例之結構之截面；圖3及圖4為以兩個不同放大率展示開口網狀結構層的SEM影像；圖5為電容性部件之外部組態之示意圖；圖6為展示用於設計電容器之資料之圖表；圖7及圖8為替代分段電容器設計。
圖2說明根據本發明之一個實施例之電容性結構。電容器包含形成於電極13a、13b、13c等之對之間的陶瓷電容性層12a、12b等。就此而言，該結構稍微類似於圖1中所展示之結構，且作為電容器的操作原理相同。然而，顯著差異在於圖2之電容性結構包含藉由分隔層18分開之上部組件14及下部組件16。上部部件14及下部部件16係藉由(例如)由電鍍銀形成之端帽15a、15b固持在普通電容性結構中。必要時，為了構成電容器之所需深度，可提供外部塊體層12e、12f。每一組件亦可具有鄰近分隔層18之內部塊體層12g、12h。分隔層18執行兩個重要功能。該分隔層具有足夠實體結構以將上部部件及下部部件固持在一起，但亦具有足夠鬆散的粒度使得該分隔層可俘獲足夠量之空氣以防止裂紋傳輸並造成失效。此將在下文中更詳細地描述，但已判定，具有海綿構造之層最有效。圖3為海綿狀層本身之SEM，其展示海綿狀層如何不同於在其任一側上之陶瓷層。圖4為較低比例尺SEM，其展示海綿狀層18且亦說明陶瓷層12a、12b及電極13a、13b等。
雖然用於減少由壓電/電致伸縮裂紋引起之失效之精確機制並不完全確定，但看起來，應力係由海綿狀層18吸收，使得壓電應力裂紋未形成於該結構中以致造成失效。因此，與迄今可能達成之情況相比，該電容性結構可承受明顯較高電壓且傳遞一較高電容值而不發生失效。詳言之，現能夠在2220晶片大小之單一封裝中實現500V、1μF電容器。
根據一個製造方法，該電容性結構係形成為層之一序列。亦即，將一第一陶瓷層放至一基底基體上(此可能涉及(例如)藉由網版印刷之許多成層步驟)，允許該第一陶瓷層乾燥，形成一電極層，繼而形成一後續陶瓷層等。當已放下足夠陶瓷層及電極層以形成一電容器結構之下部組件16時，放下一摻合層，在一個實施例中，該摻合層包含碳及基底陶瓷材料之摻合物。可接著形成該電容性結構之上部組件，其方式類似於下部組件。在乾燥該等層之一燒結步驟中，碳被燒掉，從而留下被削弱之「海綿狀」層18。可接著將所得塊切割成具所需尺寸之電容性部件。
以上結構及技術在交付抵抗失效之高電壓、高電容值結構上之成功係反直覺的，因為以上結構在電容性結構之中心提供一較弱層。儘管如此，該等發現令人印象深刻，如稍後將更詳細闡明。
在設法開發高電壓、高電容性之抗失效結構時，發明人發展出對在將一高電壓施加至一敏感陶瓷電容器時所形成之壓電/電致伸縮應力裂紋之有用理解。陶瓷材料由
於高電壓之施加而處於受力狀態下，且通常穿過組件之中心而形成一特性裂紋。若繼續用所施加電壓使用有裂紋組件，則電氣失效將產生，其中裂紋跨越相反電極。此導致短路條件出現，因為(例如)來自電極之金屬經由裂紋遷移且藉此允許電氣短路。
若部件易受壓電/電致伸縮破裂影響，則可於組件使用之任何階段(亦即，在初始接通時，或在後續切換操作期間)產生裂紋。因此，在設備測試階段可能未偵測到有裂紋組件，而僅在稍後作為現場失效而被偵測到。類似地，可對敏感批次測試若干次，而產生廣泛不同之結果，因為裂紋形成並非總是可再現的。因此，處置失效機制是令人氣餒且困難的。
在開發本發明之前，壓電/電致伸縮破裂作為失效機制之效應未得到充分理解，以致於未被併入至用於設計多層陶瓷電容器之一般設計規則中。此等規則設法在電極之間應用最小層厚度(以伏特每微米表示)。此規則被認為可應用於廣泛範圍之晶片大小及電壓，且一般而言，可藉由增加晶片厚度來製造具有較高電容值及較低工作電壓之部件以適應增加之規格。可藉由增加電容性層之厚度df、增加電極之數目(且因此層之數目)或增加塊體層之深度來增加晶片厚度。
亦應理解，除了考慮此等規則之外，亦存在由電容器之製造(由製造技術或由成本問題)強加之實際限制。舉例而言，存在可合理地自動製造之最大晶片大小。申請人
之使用習知V/u規則而在該最大2220晶片大小內製造500V 1μF電容器之嘗試導致由於壓電/電致伸縮破裂而失效之部件。
根據被視為用以減小V/u定額之標準做法之規則，進行了增加陶瓷層之厚度(df)之嘗試。然而，發明人注意到，歸因於壓電/電致伸縮破裂，重新製造之具有較厚層之部件仍遭受類似程度的失效。層厚度之進一步增加未提供任何改良。
在分析之後，發明人判定，由壓電/電致伸縮破裂引起之失效與晶片尺寸有關。考慮圖5，其展示具有深度d、寬度w及長度l之電容器。發明人判定，與小的較薄晶片(小w、l及d)或甚至大的較薄晶片(大w、l；小d)相比，大的較厚晶片(大l、大w、大d)明顯更傾向於失效。發明人亦注意到，電極之間的層(df)越厚，越可能誘發壓電/電致伸縮破裂。
因此，習知規則不准許建構用於不傾向於由於破裂而失效之大電容、高電壓組件之電容性結構。
圖6說明「2220」晶片之每微米最大伏特數(V/u)對以毫米計之晶片厚度的圖表。如圖表之右邊所展示，不同幾何形狀圖示表示不同層厚度。為了形成不同的總晶片厚度(如在圖表之X刻度)，調整了電極之數目且因此調整了層之數目。
考慮介於30微米與40微米之間的層厚度、在2.7mm左右之晶片厚度之資料。此時，使用習知設計規則，
每微米之最大伏特數為12左右。類似地，考慮具有介於30微米至40微米之間的層厚度及3.4mm左右之晶片厚度之結構。每微米之最大伏特數為11左右。
現考慮用星形標註之兩個點，標記為TP1(測試部件1)及TP2(測試部件2)。請注意，TP1的每微米之最大伏特數為17-18左右(顯著高於TP1之習知對應物)。TP2之每微米之最大伏特數為14左右，顯著大於12。在兩個情況下，部件的效能皆更像根據習知設計策略的薄至少一毫米之晶片。將在下文給出關於測試部件之更特定資訊。
測試部件(2個批次TP1/TP2)基於經燒製量測而具有以下構造：
a)陶瓷層，210/250微米
b)34個電極及陶瓷層，31/37微米
c)陶瓷層，62/74微米
d)12個海綿狀層印刷物(近似50微米)
c)陶瓷層，62/74微米
f)34個電極及陶瓷層，31/37微米
g)陶瓷層，210/250微米
1. 晶片之尺寸
2. 各層之厚度；
厚度37.5微米及44.5微米之實驗部件「生坯層」(燒結之前的陶瓷)等同與近似31微米及37微米之經燒製層。
3. 如上晶片之總厚度；
已完成晶片之各堆疊組件之厚度為1.3mm(TP1)及1.6mm(TP2)。
4. 材料；
基底陶瓷(介電)材料以BaTiO3作為主要成分，且經分類為X7R材料。
存在於已完成產品中之海綿狀層18亦係完全由基底陶瓷材料(對於測試部件為BaTiO3)製成。藉由將陶瓷墨水與碳混合而將該層製成為海綿狀物，其在燒結之後形成海綿狀層18。
5. 摻合百分比
陶瓷海綿狀物墨水係藉由將60%的吾人之黑色蓋板墨水(9.6%碳)與40%的基於BaTiO3之介電墨水(65%固體)摻合而製成。
此摻合產生含有26重量百分比的基於BaTiO3之介電質、5.8重量百分比的碳、68.2重量百分比的有機溶劑及黏合劑之墨水。
上文所描述之製造程序為網版印刷程序。
帶處理程序(tape process)亦可能夠產生所提議之部件。帶處理程序涉及更多階段以替換網版印刷階段，但除此之外，製造程序基本上相同。
圖7以截面展示替代電容器設計。在圖7中，該
設計之各組件具有兩個區段，雖然4、6、8、10及更多個區段亦係可能的。將分段或浮動電極樣式用於較高電壓，從而允許電壓在各區段上下降。存在許多變體；根據一個先前技術變體，額定電壓1kV下之兩區段網版將在各區段上具有500V。4kV下之四區段網版將在各區段上具有1kV，等。
圖8展示通常在中等電壓下使用以減少表面閃絡之分級電容器設計。
將瞭解，雖然已描述了本發明之特定實施例，但不欲將本發明限於此等實施例，因為許多變體係可能的。詳言之，雖然500V/1μF/2220部件已為業界中特別難以實現之部件，但容易看出，本發明之原理可應用於具不同工作電壓、不同電容值且具不同尺寸之部件。預見到本文中所描述之原理將可廣泛應用於改良許多不同電容性結構之供應。舉例而言，下表給出本文中所描述之技術可應用至的不同部件之範圍。
此外，預見到本發明之原理可在該第一及該第二組件具有不同基底陶瓷材料、因此具有不同性質之情形下應用。因此，可能生產一電容性結構，其中第一組件在一個範圍中具有特別良好之溫度耐受性質，該第一組件與第二組件組合，該第二組件在另一範圍中具有特別良好之溫度耐受性質。以此方式，可能「摻混」不同陶瓷之特性以達成能夠在與當前可能實現的變數相比的一廣闊變數範圍上操作之一電容性結構。
在另一變體中，將引線焊接至該電容性結構之每一終端。接著可用一保形塗料塗佈該結構以保護其不受環境/電壓影響。
此外，雖然以上論述已集中於電容性結構，但預期本文中所論述之技術可有用地延伸至變阻器及/或電感器結構。
12a、12b‧‧‧陶瓷電容性層
12e‧‧‧外部塊體層
12g、12h‧‧‧內部塊體層
15a、15b‧‧‧端帽
13a、13b、13c‧‧‧電極
14‧‧‧上部組件
16‧‧‧下部組件
18‧‧‧分隔層/海綿狀層
Claims (34)
- 一種電容性結構，其包含：第一及第二組件，至少一組件包含一介電質之複數個電容性層，每一層配置於具不同極性之電極之間，其中該第一及該第二組件係配置成一堆疊，該堆疊由具有具一開口網狀結構之一支撐結構之一應力減小層分開，在該開口網狀結構中空氣作用以減小裂紋在該應力減小層中之可傳性。
- 如請求項1之電容性結構，其包含在該堆疊之相反末端處之終端帽，每一帽延伸該堆疊之全深度，其中該等電極中之至少一些電極接觸該等終端帽中之一者，且該等電極中之至少一些其他電極接觸該等該等終端帽中之另一者。
- 如請求項1或2之電容性結構，其中該支撐結構係由一陶瓷材料形成。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其中該介電層為一陶瓷材料。
- 如請求項3或4之電容性結構，其中該支撐結構之該陶瓷材料與該介電質之該陶瓷材料相同。
- 如請求項3至5中任一項之電容性結構，其中該陶瓷材料為一X7R介電材料。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其具有介於1.6mm與4mm之間的一深度。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其具有介於2.4 mm與2.8mm之間的一深度。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其具有介於2.9mm與3.4mm之間的一深度。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其中該第一組件及該第二組件具有相同深度。
- 如前述請求項1至6中任一項之電容性結構，其中每一組件具有介於0.7mm與2mm之間的一深度。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其中每一電容性層具有介於10μm與100μm之間的一厚度。
- 如請求項12之電容性結構，其中每一電容性層具有介於30μm與40μm之間的一厚度。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其具有500V之一最大電壓及1μF之一電容值。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其具有介於3.2mm與20.5mm之間的一寬度，及介於1.6mm與15.5mm之間的一長度。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其中每一組件具有形成該組件之一外部層之一塊體介電層。
- 如請求項16之電容性結構，其中該塊體層之厚度在200μm與300μm之間。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其中每一組件具有鄰近該應力減小層之一內部塊體層。
- 如請求項18之電容性結構，其中該內部塊體層之厚度在20μm與200μm之間。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其中該應力減小層之厚度在10μm與200μm之間。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，其中該第一及該第二組件皆包含介電質之複數個電容性層，每一層配置於具不同極性之電極之間，藉此該電容性結構形成一電容器。
- 如請求項1至20中任一項之電容性結構，其中該第一組件包含一介電質之複數個電容性層，每一層配置於具不同極性之電極之間，且其中該第二組件具有一變阻器或電感性特性。
- 如前述請求項中任一項之電容性結構，包含至少一另外組件，該至少一另外組件藉由一另外應力減小層而與該第一及該第二組件中之一鄰近組件分開。
- 一種製造一電容性結構之方法，其包含：形成一第一組件，該第一組件包含一介電質之複數個電容性層，每一層配置於具不同極性之電極之間；形成一第二電氣組件；於該第一組件與該第二組件之間提供一應力減小層以形成一堆疊，該應力減小層具有具一開口網狀結構之一支撐結構，在該開口網狀結構中空氣作用以減小裂紋在該應力減小層中之可傳性。
- 如請求項24之方法，其中該第二組件包含一介電質之複數個電容性層，每一層配置於具不同極性之電極之間。
- 如請求項21之方法，其中提供該應力減小層之該步驟包含於該第一組件與該第二組件之間形成一有機材料及一介電材料之一摻合層，及燒結該結構以便移除該有機材料從而留下該開口網狀結構。
- 如請求項26之方法，其中該有機材料為顆粒。
- 如申請專利範圍第27項之方法，其中該有機顆粒材料包含碳。
- 如請求項27或28之方法，該等電容性層之介電質為一陶瓷材料。
- 如請求項24之方法，其中該摻合層之該介電材料包含一陶瓷材料，視情況為與該等電容性層之陶瓷材料相同的陶瓷材料。
- 如請求項24至30中任一項之方法，其中該複數個電容性層中之每一者係藉由網版印刷陶瓷墨水之一層且允許在形成一後續電容性層之前乾燥而形成。
- 如請求項24至30中任一項之方法，其中在一帶處理程序中形成該第一及該第二組件。
- 一種分層結構，其包含：第一及第二組件，至少一組件包含一介電質之複數個層，每一層配置於電極之間，其中該第一及該第二組件係配置成一堆疊，該堆疊由具有具一開口網狀結構之一支撐結構之一應力減小層分開，在該開口網狀結構中空氣作用以減小裂紋在該應力減小層中之可傳性。
- 如請求項33之分層結構，其中該第一及該第二組件中 之每一者係選自一電容性組件、一變阻器組件及一電感性組件。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1210261.2A GB2502971B (en) | 2012-06-11 | 2012-06-11 | A capacitive structure |
| ??1210261.2 | 2012-06-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201405604A true TW201405604A (zh) | 2014-02-01 |
| TWI630631B TWI630631B (zh) | 2018-07-21 |
Family
ID=46605721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW102120723A TWI630631B (zh) | 2012-06-11 | 2013-06-11 | 電容性結構及其製造方法、以及分層結構 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10304625B2 (zh) |
| EP (1) | EP2847776B1 (zh) |
| CN (1) | CN104471660B (zh) |
| GB (1) | GB2502971B (zh) |
| TW (1) | TWI630631B (zh) |
| WO (1) | WO2013186172A1 (zh) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2524721B (en) | 2014-02-21 | 2016-02-24 | Syfer Technology Ltd | Dielectric material and capacitor comprising the dielectric material |
| KR102048094B1 (ko) * | 2014-10-08 | 2019-11-22 | 삼성전기주식회사 | 전자 부품 및 이의 제조 방법 |
| DE102016110742A1 (de) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | Epcos Ag | Filterbauelement zur Filterung eines Störsignals |
| US10410794B2 (en) | 2016-07-11 | 2019-09-10 | Kemet Electronics Corporation | Multilayer ceramic structure |
| DE102017108384A1 (de) * | 2017-04-20 | 2018-10-25 | Epcos Ag | Vielschichtbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Vielschichtbauelements |
| CN110622266A (zh) * | 2017-05-15 | 2019-12-27 | 阿维科斯公司 | 多层电容器和包括其的电路板 |
| US10461040B2 (en) * | 2017-06-28 | 2019-10-29 | Apple Inc. | Matched ceramic capacitor structures |
| SG11202007528VA (en) * | 2018-03-05 | 2020-09-29 | Avx Corp | Cascade varistor having improved energy handling capabilities |
| GB2574653B (en) | 2018-06-14 | 2020-09-09 | Knowles (Uk) Ltd | Capacitor having an electrical termination |
| JP2020136657A (ja) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | 積層型キャパシタ及びその製造方法 |
| US11515091B2 (en) * | 2019-09-17 | 2022-11-29 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Multilayer capacitor |
| JP2021061336A (ja) * | 2019-10-08 | 2021-04-15 | Tdk株式会社 | 積層型圧電素子 |
| USD997871S1 (en) * | 2019-12-18 | 2023-09-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Capacitor |
| JP7156320B2 (ja) * | 2020-02-07 | 2022-10-19 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミックコンデンサ |
| US11670453B2 (en) * | 2020-07-20 | 2023-06-06 | Knowles UK Limited | Electrical component having layered structure with improved breakdown performance |
| DE202021103654U1 (de) | 2021-07-07 | 2021-09-02 | Knowles (Uk) Limited | Elektrische Komponente mit geschichteter Struktur mit verbesserter Durchschlagleistung |
| KR20230089157A (ko) * | 2021-12-13 | 2023-06-20 | 삼성전기주식회사 | 적층형 커패시터 |
| CN115560884B (zh) * | 2022-10-13 | 2024-04-02 | 南京高华科技股份有限公司 | 一种触觉压力传感器及其制备方法 |
Family Cites Families (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3725454A1 (de) * | 1987-07-31 | 1989-02-09 | Siemens Ag | Elektrisches vielschichtbauelement mit einem gesinterten, monolithischen keramikkoerper und verfahren zur herstellung des elektrischen vielschichtbauelementes |
| JP3251370B2 (ja) * | 1992-03-31 | 2002-01-28 | ティーディーケイ株式会社 | 複合積層部品用非磁性フェライトおよび複合積層部品とその製造方法 |
| MY120414A (en) * | 1995-10-03 | 2005-10-31 | Tdk Corp | Multilayer ceramic capacitor |
| JP3631341B2 (ja) | 1996-10-18 | 2005-03-23 | Ｔｄｋ株式会社 | 積層型複合機能素子およびその製造方法 |
| US6191933B1 (en) * | 1998-01-07 | 2001-02-20 | Tdk Corporation | Ceramic capacitor |
| JP3520776B2 (ja) * | 1998-05-28 | 2004-04-19 | 株式会社村田製作所 | 電子部品 |
| US6133820A (en) | 1998-08-12 | 2000-10-17 | General Electric Company | Current limiting device having a web structure |
| JP2000195753A (ja) * | 1998-12-24 | 2000-07-14 | Kyocera Corp | スタック型セラミックコンデンサ |
| KR100722334B1 (ko) | 1999-03-01 | 2007-05-28 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 자기 센서 및 강자성 터널 접합 소자 |
| TW523920B (en) | 2000-11-18 | 2003-03-11 | Lenghways Technology Co Ltd | Integrated multi-channel communication passive device manufactured by using micro-electromechanical technique |
| US6855222B2 (en) | 2002-06-19 | 2005-02-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing laminated multilayer electronic components |
| DE10307825A1 (de) | 2003-02-24 | 2004-09-09 | Epcos Ag | Elektrisches Vielschichtbauelement und Schichtstapel |
| KR101108958B1 (ko) * | 2003-02-25 | 2012-01-31 | 쿄세라 코포레이션 | 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조방법 |
| US20040231885A1 (en) * | 2003-03-07 | 2004-11-25 | Borland William J. | Printed wiring boards having capacitors and methods of making thereof |
| US7502631B2 (en) | 2003-11-13 | 2009-03-10 | California Institute Of Technology | Monolithic silicon-based phased arrays for communications and radars |
| WO2005058774A1 (ja) | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 誘電体セラミック組成物及び積層型電子部品 |
| TWI255805B (en) | 2004-03-24 | 2006-06-01 | Univ Tsinghua | A tunable device with lead barium zirconate |
| JP2006196235A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Hitachi Ltd | 電池・キャパシタ複合素子 |
| KR101127380B1 (ko) | 2005-05-18 | 2012-03-29 | 사가 산요 고교 가부시키가이샤 | 적층형 고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법 |
| JP4418969B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2010-02-24 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミックコンデンサ |
| CN101390228B (zh) | 2006-02-27 | 2010-12-08 | 京瓷株式会社 | 陶瓷构件的制造方法、陶瓷构件、气体传感器元件、燃料电池元件、过滤元件、层叠型压电元件、喷射装置以及燃料喷射系统 |
| EP1978567B1 (en) | 2007-02-19 | 2014-06-25 | Continental Automotive GmbH | Piezoceramic multilayer actuator and method of manufacturing a piezoceramic multilayer actuator |
| US20100135937A1 (en) | 2007-03-26 | 2010-06-03 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Metal oxide nanocrystals: preparation and uses |
| US8289675B2 (en) * | 2007-05-24 | 2012-10-16 | Daniel Devoe | Stacked multilayer capacitor |
| JP2009076760A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Denso Corp | 積層型圧電素子及びその製造方法 |
| JP4506802B2 (ja) | 2007-09-28 | 2010-07-21 | Ｔｄｋ株式会社 | 誘電体磁器組成物 |
| KR101046729B1 (ko) * | 2008-04-30 | 2011-07-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | 캐패시터 및 그의 제조 방법 |
| JP5681398B2 (ja) | 2009-07-09 | 2015-03-04 | 富士フイルム株式会社 | ペロブスカイト型酸化物、強誘電体組成物、圧電体、圧電素子、及び液体吐出装置 |
| JP5616171B2 (ja) | 2009-09-28 | 2014-10-29 | 富士フイルム株式会社 | 高分子複合圧電体及びそれを用いた圧電素子 |
| KR20110065623A (ko) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 커패시터 |
| KR101124091B1 (ko) * | 2009-12-10 | 2012-03-20 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 커패시터 |
| US8389300B2 (en) | 2010-04-02 | 2013-03-05 | Centre National De La Recherche Scientifique | Controlling ferroelectricity in dielectric films by process induced uniaxial strain |
| JP2013258363A (ja) * | 2012-06-14 | 2013-12-26 | Taiyo Yuden Co Ltd | コンデンサ、構造体及びコンデンサの製造方法 |
| JP5835150B2 (ja) * | 2012-08-09 | 2015-12-24 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミックコンデンサ |
| GB2524721B (en) | 2014-02-21 | 2016-02-24 | Syfer Technology Ltd | Dielectric material and capacitor comprising the dielectric material |
-
2012
- 2012-06-11 GB GB1210261.2A patent/GB2502971B/en active Active
-
2013
- 2013-06-10 EP EP13727626.7A patent/EP2847776B1/en active Active
- 2013-06-10 US US14/407,388 patent/US10304625B2/en active Active
- 2013-06-10 WO PCT/EP2013/061918 patent/WO2013186172A1/en active Application Filing
- 2013-06-10 CN CN201380030678.8A patent/CN104471660B/zh active Active
- 2013-06-11 TW TW102120723A patent/TWI630631B/zh active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2502971A (en) | 2013-12-18 |
| US20150146343A1 (en) | 2015-05-28 |
| CN104471660B (zh) | 2018-06-08 |
| WO2013186172A1 (en) | 2013-12-19 |
| GB201210261D0 (en) | 2012-07-25 |
| TWI630631B (zh) | 2018-07-21 |
| EP2847776B1 (en) | 2019-05-29 |
| EP2847776A1 (en) | 2015-03-18 |
| US10304625B2 (en) | 2019-05-28 |
| GB2502971B (en) | 2017-10-04 |
| CN104471660A (zh) | 2015-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI630631B (zh) | 電容性結構及其製造方法、以及分層結構 | |
| JP6095040B2 (ja) | 積層セラミック電子部品 | |
| KR101681358B1 (ko) | 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조방법 | |
| US8885322B2 (en) | Ceramic capacitor and methods of manufacture | |
| JP6257060B2 (ja) | 積層セラミック電子部品 | |
| KR101254212B1 (ko) | Ｅｓｄ 보호 디바이스 | |
| KR101761939B1 (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법 | |
| US20150318110A1 (en) | Multilayer ceramic electronic component | |
| JP2014204113A (ja) | 積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 | |
| KR101922867B1 (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법 | |
| KR20140033750A (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법 | |
| KR20140030872A (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법 | |
| KR20130117292A (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법 | |
| US20150380159A1 (en) | Multilayer ceramic electronic component and method of manufacturing the same | |
| KR101883111B1 (ko) | 적층 세라믹 전자부품 | |
| KR20170088794A (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법 | |
| JP3939281B2 (ja) | 電極ペースト及びこれを用いたセラミック電子部品の製造方法 | |
| JP3962714B2 (ja) | セラミック電子部品の製造方法 | |
| JP2005101318A (ja) | 導電性ペースト及びそれを用いたセラミック電子部品の製造方法 | |
| KR101862412B1 (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법 | |
| JPH10208969A (ja) | 積層セラミック電子部品 | |
| KR20230079890A (ko) | 세라믹 전자부품 | |
| JP2005259638A (ja) | 導電ペースト及びこれを用いた積層型電子部品 | |
| JP2006140428A (ja) | 電子部品 | |
| JP2005260075A (ja) | 積層セラミック電子部品用導電性ペースト、積層セラミック電子部品及びその製造方法 |