TWM565389U - Structural improvement of laminated ceramic capacitors - Google Patents

Abstract

本創作係提供一種積層陶瓷電容器之結構改良，其係於介電質本體包含上下堆疊之複數陶瓷誘電層及其相對內側表面上所設有彼此交錯堆疊之內電極層，並於內電極層包含一浮動電極、成對的設置於陶瓷誘電層不同平面上之第一內電極及第二內電極，而浮動電極包含位於二寬長部間連接之窄短部，且各第一內電極與第二內電極包含芯部分別延伸出電性連接於外部端電極之端部，由於上下各二相鄰內電極層中之浮動電極、第一內電極與第二內電極每一個角隅處為形成彼此錯位不會重疊之效果，可防止堆疊時在該角隅處因厚度增加產生的應力密集區域，使燒結後陶瓷誘電層不致發生裂紋或剝落現象等，以提升電容器產品的良率與可靠度，並確保整體高電容值的表現。

Description

積層陶瓷電容器之結構改良

本創作係提供一種積層陶瓷電容器之結構改良，尤指介電質本體內部上下各二相鄰內電極層中之浮動電極、第一內電極與第二內電極各角隅處為形成彼此錯位之效果，可防止其堆疊時產生應力密集區域，使燒結後不致發生裂紋或剝落現象。

按，現今電子元件之製作逐漸被要求多工發展，以符合高階電子元件彼此之間複雜的訊號傳遞與運作，並使被動元件之電容器亦朝著微型化、高電容量，以及更好的穩定性之趨勢邁進，而傳統電容器也已轉變為晶片型式製作的積層陶瓷電容器，加上生產設備的精進及製程技術持續突破，不但可大幅縮小其體積，並且降低了生產成本，但通常也被課以高電容量及高可靠度的產品要求。

積層陶瓷電容器儲存電荷的功能，主要源自複數個彼此相互堆疊的陶瓷誘電體層及內電極層，並利用內電極層與陶瓷誘電體層二端之外電極作電性接續，其層狀結構係可以儲存電量的特殊容器，這種容器電量儲存原理，基本上係使用至少二片相互堆疊平行但中間夾有一陶瓷絕緣物的金屬片，陶瓷絕緣物的作用係用於阻隔金屬片，使各二相鄰的金屬片彼此之間絕對不會發生接觸，當二片金屬片中的任一片與電源正極端形 成接觸時，另一片將會同時吸引電子流蓄積並作為電源負極端，使金屬片開始儲存電荷，始稱為一電容。

由於電容儲存電荷的能力與金屬片及陶瓷絕緣物彼此之間所能夠堆疊的層數成正比，這種層狀結構係積層陶瓷電容器的基本模型，當堆疊的層數不斷增加時，電容值就自然會隨之提升，而進一步地，為了使積層陶瓷電容器堆疊的層數可以大幅增加，其多工發展上遂開始減小金屬片及陶瓷絕緣物的厚度，目的不外乎使積層陶瓷電容器在有限的體積內能夠作到最大數量的堆疊設置，這種層狀結構堆疊設置如同並聯有最大數量的電容，使積層陶瓷電容器的總電容量等於各層電容量的總和(Ct=C1+C2+C3+…Ci)。

傳統積層陶瓷電容器中，陶瓷元件包括多個其間疊加有陶瓷層之內電極，並於相互面對之各內電極為交替引出至陶瓷元件相對側的端面上和外電極連接，而一般積層陶瓷電容器在生產的過程中，大都採用網版印刷的方式通過塗覆導電膏在陶瓷生胚薄板表面上，以產生含有內電極圖形之陶瓷生胚薄板並與上下相鄰二層陶瓷生胚薄板層壓在一起，其中上下相鄰二層陶瓷生胚薄板會以另側不具有內電極的表面分別層壓在其頂部及底部，再進行黏結和煅燒形成多個其間疊加有陶瓷層及內電極層的積層陶瓷電容器熟胚，惟該同一系列的積層陶瓷電容器的內電極形狀進行切割及層疊，並於層疊後在上下相鄰二層內電極圖形之各角隅及其邊線處會相互對齊，因為同一尺寸網版印刷的內電極形狀及寬度皆相同，此種內電極採取邊線對位切齊的作法，普遍仍有電容器品質不良的問題。

較嚴重問題係，由於內電極之各角隅及邊線處會因網版印 刷製程的緣故，在陶瓷生胚薄板表面上以導電膏起印後會造成其角隅或邊線處厚度增加，甚至是向上翹曲的現象，以致上下相鄰二層於相互對齊並層疊時陶瓷生胚薄板會在內電極圖形之各角隅或邊線處局部形成壓應力，並於燒結時會造成陶瓷層產生裂紋，嚴重時更可能發生有陶瓷層剝落的現象，即為從事此行業者所亟欲研究改善與重新設計之方向所在。

故，新型創作人有鑑於上述習用之問題與缺失，乃搜集相關資料經由多方的評估及考量，並利用從事於此行業之多年研發經驗不斷的試作與修改，始有此種積層陶瓷電容器之結構改良新型誕生。

本創作之主要目的乃在於介電質本體的複數陶瓷誘電層之間為設有彼此交錯堆疊之內電極層，並於內電極層包含一浮動電極、成對設置於陶瓷誘電層不同平面上之第一內電極及第二內電極，且第一內電極與第二內電極之芯部耦合面寬度為不大於浮動電極之寬長部耦合面寬度，但大於二寬長部間連接之窄短部耦合面寬度，由於上下各二相鄰內電極層中之浮動電極、第一內電極與第二內電極每一個角隅處為形成彼此錯位不會重疊之效果，可防止堆疊時在該角隅處因網版印刷製程中厚度增加所形成的壓應力密集區域，使燒結後各陶瓷誘電層不致發生有裂紋，甚至是應力集中產生之結構缺陷或剝落現象，以提升電容器產品的良率與可靠度，確保整體高電容值的表現。

本創作之次要目的乃在於內電極層之浮動電極、第一內電極與第二內電極生產過程中可選用二種不同形狀尺寸網版印刷，並使第一內電極與第二內電極之芯部耦合面寬度為小於浮動電極之寬長部耦合面寬 度，但芯部耦合面寬度為大於窄短部耦合面寬度，使其堆疊時每一個角隅及邊線處均有些偏移及錯位不會重疊之效果，也可分散角隅及邊線處在網版印刷的製程中因厚度增加所形成的壓應力密集區域，使燒結後各陶瓷誘電層不致發生裂紋或剝落現象；另，內電極層之浮動電極、第一內電極與第二內電極各角隅處可分別形成有圓角設計，以降低採用具有尖角或方形之電極圖案容易蓄積高能量或發生電弧效應的現象，提升電容器產品耐電壓之效果。

本創作之另一目的乃在於內電極層之浮動電極、第一內電極與第二內電極為可選用單一種形狀尺寸的網版印刷，並使第一內電極與第二內電極之芯部耦合面寬度與浮動電極之寬長部耦合面寬度相同，但此單一種形狀尺寸網版印刷得在第一內電極與第二內電極之端部相鄰於外部端電極處分別形成有寬度變窄之收縮段，並於浮動電極之二寬長部相對內側角隅處亦可分別朝窄短部方向漸縮形成有一斜伸邊，才可使浮動電極、第一內電極與第二內電極每一個角隅處維持錯位不會重疊，以降低內應力聚集不致發生裂紋或剝落現象。

本創作之再一目的乃在於內電極層之浮動電極、第一內電極與第二內電極除了相鄰於外部端電極之各角隅形成錯位，可避免陶瓷誘電層燒結過程中產生裂縫之外，亦可透過第一內電極與第二內電極相鄰於外部端電極處形成有一收縮段設計，使陶瓷誘電層二端與外部端電極之間接觸的截面積被增加而產生一安全距離，更有利於防止後續製作外部端電極的過程中電鍍液滲入所引發電容器劣化的問題。

1‧‧‧介電質本體

11‧‧‧陶瓷誘電層

2‧‧‧內電極層

21‧‧‧浮動電極

211‧‧‧寬長部

2111‧‧‧角隅

2112‧‧‧圓角

2113‧‧‧斜伸邊

212‧‧‧窄短部

22‧‧‧第一內電極

221‧‧‧芯部

2211‧‧‧角隅

2212‧‧‧圓角

222‧‧‧端部

2221‧‧‧連接端

223‧‧‧收縮段

2231‧‧‧斜伸邊

2232‧‧‧直線邊

23‧‧‧第二內電極

231‧‧‧芯部

2311‧‧‧角隅

2312‧‧‧圓角

232‧‧‧端部

2321‧‧‧連接端

233‧‧‧收縮段

2331‧‧‧斜伸邊

2332‧‧‧直線邊

3‧‧‧外部端電極

W1‧‧‧寬度

W2‧‧‧寬度

W3‧‧‧寬度

第一圖 係為本創作較佳實施例之立體外觀圖。

第二圖 係為本創作較佳實施例之立體分解圖。

第三圖 係為本創作較佳實施例之側視剖面圖。

第四圖 係為本創作較佳實施例內電極層之俯視圖。

第五圖 係為本創作另一較佳實施例內電極層之俯視圖。

第六圖 係為本創作再一較佳實施例內電極層之俯視圖。

第七圖 係為本創作又一較佳實施例內電極層之俯視圖。

為達成上述目的及功效，本創作所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本創作之較佳實施例詳加說明其構造與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四圖所示，係分別為本創作較佳實施例之立體外觀圖、立體分解圖、側視剖面圖及內電極層之俯視圖，由圖中可清楚看出，本創作之積層陶瓷電容器之結構改良為包括有介電質本體1、複數內電極層2及二外部端電極3，其中該介電質本體1包含上下堆疊之複數陶瓷誘電層11，並於各二相鄰陶瓷誘電層11相對內側表面上皆設有彼此交錯堆疊之內電極層2，且該介電質本體1二端處設有相對之外部端電極3，而內電極層2包含設置於其中一陶瓷誘電層11平面上之浮動電極21、成對的設置於另一相鄰不同陶瓷誘電層11平面上彼此相隔有一間距之第一內電極22及第二內電極23，其浮動電極21並未與任何外部端電極3相連接，並與第一內電極22、第二內電極23形成一 彼此交錯堆疊，且第一內電極22與第二內電極23係分別電性連接於外部端電極3上，以供浮動電極21正投影方向係位於第一內電極22與第二內電極23之間而與其芯部221、231耦合面大部分重疊，但浮動電極21之角隅2111與芯部221、231之角隅2211、2311等局部區域不重疊，便可耦合形成電容效果。

在本實施例中，浮動電極21包含二寬長部211及位於二寬長部211間連接之窄短部212，並於寬長部211各二相鄰邊線連接之邊角或角落處皆形成有角隅2111，且各寬長部211之耦合面寬度W1為大於窄短部212之耦合面寬度W2，而第一內電極22與第二內電極23包含成對的設置於陶瓷誘電層11同一平面上且彼此相隔有一間距之芯部221、231，以及由二芯部221、231分別延伸出電性連接於陶瓷誘電層11二端外部端電極3上之端部222、232，並於芯部221、231各二相鄰邊線連接之邊角或角落處皆形成有角隅2211、2311，且各端部222、232上分別具有平齊於陶瓷誘電層11短邊之連接端2221、2321。

此外，上下各二相鄰內電極層2中之浮動電極21、第一內電極22與第二內電極23每一個角隅2111、2211、2311及邊線處形成彼此錯位而不會重疊，並於第一內電極22與第二內電極23之芯部221、231具有相同的耦合面寬度W3，且該芯部221、231與浮動電極21之寬長部211、窄短部212彼此耦合面的寬度維持在W3為不大於(即小於)W1，但大於W2，當最佳實施例之W3為小於W1時，彼此耦合面的寬度不相同，並使上下各二相鄰角隅211 1、2211、2311及邊線處彼此錯位而不會重疊，此種浮動電極21、第一內電極22與第二內電極23生產的過程中可以選用二種不同形狀尺寸的網版印刷，並於堆疊時使其每一個角隅2111、2211、2311及邊線處均有些邊線不對齊及角隅2111、2211、2311錯位不會重疊之效果，以防止堆疊時陶瓷誘電層11會在該處產生應力密集區域，也可分散每一個角隅2111、2211、2311及二邊線交會處在網版印刷的製程中因厚度增加所形成的壓應力密集區域，使燒結後各陶瓷誘電層11不致發生裂紋，甚至是應力集中所產生之結構缺陷或剝落現象等，以提升電容器產品的良率與可靠度。

請搭配參閱第五、六圖所示，係分別為本創作另一較佳實施例內電極層之俯視圖及再一較佳實施例內電極層之俯視圖，由圖中可清楚看出，在本實施例上下相鄰內電極層2中之浮動電極21、第一內電極22與第二內電極23各角隅2111、2211、2311處為分別形成有一圓角2112、2212、2312設計，以降低角隅2111、2211、2311因採用具有尖角或方形之電極圖案容易蓄積高能量或發生電弧效應的現象。

然而，上述之浮動電極21、第一內電極22與第二內電極23除了相鄰於外部端電極3之各角隅2111、2211、2311形成錯位，可避免陶瓷誘電層11燒結的過程中產生裂縫之外，亦可透過第一內電極22與第二內電極23之端部222、232相鄰於外部端電極3處分別形成有寬度變窄之收縮段223、233，並於收縮段223、233二側邊皆朝外部端電極3方向漸縮形成有斜伸邊2231、23 31設計，使陶瓷誘電層11二端與外部端電極3之間接觸的截面積被增加而產生一安全距離，以減少後續在製作外部端電極3的過程中電鍍液沿著端部222、232侵入的管道，更有利於防止電鍍液滲入芯部221、231所引發電容器劣化的問題。

請同時參閱第七圖所示，係為本創作又一較佳實施例內電極層之俯視圖，由圖中可清楚看出，在本實施例中內電極層2之浮動電極21、第一內電極22與第二內電極23為選用單一種形狀尺寸的網版印刷，並於浮動電極21之二寬長部211相對內側角隅2111處分別朝窄短部212方向漸縮形成有一斜伸邊2113，且浮動電極21於窄短部212中央處進行進行切割後可與第一內電極22、第二內電極23形狀及寬度相同，即第一內電極22與第二內電極23於端部222、232之收縮段223、233二側邊漸縮形成有斜伸邊2231、2331後，再分別向外轉折出有一延伸至連接端2221、2321二端上之直線邊2232、2332，使浮動電極21、第一內電極22與第二內電極23上下各二相鄰之每一個角隅2111、2211、2311處維持錯位不會重疊，以降低內應力聚集，不致發生裂紋或剝落現象。換言之，本實施例揭露另可以採取單一種形狀尺寸的網版印刷方式，浮動電極21之寬長部211，與第一內電極22及第二內電極23彼此耦合面的寬度維持在W3為不大於(即等於)W1，但大於W2，結果同樣能夠達成本創作所期望之降低內應力聚集目的。因此，舉几運用本創作說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本創作之專利範圍內，合予陳明。

是以，本創作主要針對介電質本體1上下堆疊之複數陶瓷誘電層11相對內側表面上為設有彼此交錯堆疊之內電極層2，並於內電極層2包含浮動電極21、成對的設置於陶瓷誘電層11不同平面上分別與外部端電極3電性連接之第一內電極22及第二內電極23，使其第一內電極22與第二內電極23耦合面寬度不大於(即等於或小於)浮動電極21之寬長部211耦合面寬度，但大於窄短部212之耦合面寬度，由於上下各二相鄰內電極層2中之浮動電極21、第一內電極22與第二內電極23每一個角隅2111、2211、2311處形成彼此錯位不會重疊之效果，可防止堆疊時所產生的應力密集區域，使燒結後各陶瓷誘電層11不致發生裂紋或剝落現象，以提升電容器產品的良率與可靠度，確保整體高電容值的表現。

上述詳細說明為針對本創作一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本創作之申請專利範圍，凡其他未脫離本創作所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本創作所涵蓋之專利範圍中。

綜上所述，本創作上述之積層陶瓷電容器之結構改良使用時為確實能達到其功效及目的，故本創作誠為一實用性優異之創作，實符合新型專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障新型創作人之辛苦創作，倘若 鈞局有任何稽疑，請不吝來函指示，新型創作人定當竭力配合，實感德便。

Claims (10)

1. 一種積層陶瓷電容器之結構改良，係包括有介電質本體、複數內電極層及二外部端電極，該介電質本體包含上下堆疊之複數陶瓷誘電層，並於各二相鄰陶瓷誘電層相對內側表面上皆設有彼此交錯堆疊之內電極層，且介電質本體二端處設有外部端電極，而內電極層包含設置於其中一陶瓷誘電層平面上但未與外部端電極相連接之浮動電極，以及成對的設置於陶瓷誘電層不同平面上並分別與外部端電極電性連接之第一內電極及第二內電極，其特徵在於：該浮動電極包含二寬長部及位於二寬長部間連接之窄短部，並於第一內電極與第二內電極包含芯部及由芯部分別延伸出電性連接於外部端電極上之端部，且上下各二相鄰之浮動電極、第一內電極與第二內電極每一個角隅處彼此錯位不會重疊，而第一內電極與第二內電極之芯部耦合面寬度為不大於浮動電極之寬長部耦合面寬度，且芯部耦合面寬度為大於窄短部耦合面寬度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之積層陶瓷電容器之結構改良，其中該內電極層之浮動電極正投影方向係位於第一內電極與第二內電極之間，並於寬長部各二相鄰邊線連接之邊角處皆形成有角隅，且第一內電極與第二內電極於芯部各二相鄰邊線連接之邊角處分別形成有與寬長部的角隅處彼此錯位之角隅。
3. 如申請專利範圍第1項所述之積層陶瓷電容器之結構改良，其中該內電極層於第一內電極與第二內電極之芯部耦合面寬度為小於浮動電極之寬長部耦合面寬度，但芯部耦合面寬度為大於窄短部耦合面寬度， 並於內電極層上下各二相鄰之浮動電極、第一內電極與第二內電極每一個角隅及邊線處形成彼此錯位而不會重疊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之積層陶瓷電容器之結構改良，其中該內電極層於第一內電極與第二內電極之端部上為分別具有平齊於陶瓷誘電層短邊之連接端。
5. 如申請專利範圍第1項所述之積層陶瓷電容器之結構改良，其中該內電極層於上下相鄰之浮動電極、第一內電極與第二內電極角隅處為分別形成有圓角。
6. 如申請專利範圍第1項所述之積層陶瓷電容器之結構改良，其中該內電極層於第一內電極與第二內電極之芯部耦合面寬度與浮動電極之寬長部耦合面寬度相同，但芯部耦合面寬度為大於窄短部耦合面寬度，並於內電極層上下各二相鄰之浮動電極、第一內電極與第二內電極角隅處形成彼此錯位而不會重疊。
7. 如申請專利範圍第6項所述之積層陶瓷電容器之結構改良，其中該內電極層於浮動電極之二寬長部相對內側角隅處為分別朝窄短部方向漸縮形成有一斜伸邊。
8. 如申請專利範圍第6項所述之積層陶瓷電容器之結構改良，其中該內電極層於第一內電極與第二內電極之端部相鄰於外部端電極處為分別形成有寬度變窄之收縮段。
9. 如申請專利範圍第8項所述之積層陶瓷電容器之結構改良，其中該第一內電極與第二內電極之收縮段二側邊為分別朝外部端電極方向漸縮形成有斜伸邊。
10. 如申請專利範圍第9項所述之積層陶瓷電容器之結構改良，其中該第一內電極與第二內電極於收縮段二側邊為漸縮形成有斜伸邊後，再分別向外轉折出一直線邊。