CN111146000A - 多层陶瓷电容器 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种多层陶瓷电容器，所述多层陶瓷电容器能够在具有过电压保护功能的同时实现改善的工艺良率和小型化。所述多层陶瓷电容器可包括：陶瓷主体，包括第一内电极、第二内电极、介电层和过电压保护层；以及外电极，设置在所述陶瓷主体的两端，其中，所述过电压保护层可设置在所述第一内电极与所述第二内电极之间。

Description

多层陶瓷电容器

本申请要求于2018年11月2日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0133201号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容通过引用被包含于此。

技术领域

本公开涉及一种多层陶瓷电容器。

背景技术

多层陶瓷电容器(MLCC)通常安装在各种电子产品(诸如，移动通信终端、笔记本电脑、个人电脑、个人数字助理(PDA)等)的印刷电路板以及用于充电或放电的片形电容器上，并且多层陶瓷电容器根据电容器的应用用途和容量而具有各种尺寸和层压形状。

根据电子产品的小型化趋势，多层陶瓷电容器也需要被小型化并具有高容量。因此，已经进行了各种尝试以使介电层和内电极更薄并且层压数量更多，并且近年来，已经制造出层压层的数量随着介电层的厚度减小而增加的多层陶瓷电容器。

当对这种多层陶瓷电容器施加过电压时，可能会破坏多个介电层的绝缘性能，从而降低绝缘电阻并引起短路。为了解决这样的问题，已经提出将变阻器结合到多层陶瓷电容器等的方法，但是存在小型化和工艺良率低的限制问题。

发明内容

本公开的一方面在于提供一种具有过电压保护功能的多层陶瓷电容器。

本公开涉及一种多层陶瓷电容器。根据本公开的一方面，一种多层陶瓷电容器可包括：陶瓷主体，包括第一内电极、第二内电极、介电层和过电压保护层；以及外电极，设置在所述陶瓷主体的两端，其中，所述过电压保护层可设置在所述第一内电极与所述第二内电极之间。

根据本公开的另一方面，本公开的多层陶瓷电容器可包括：陶瓷主体，包括内电极、介电层和过电压保护层；以及外电极，设置在所述陶瓷主体的两端，其中，当施加过电压时，所述过电压保护层的绝缘电阻可比所述介电层的绝缘电阻小。

根据本公开的又一方面，本公开的多层陶瓷电容器可包括：陶瓷主体，包括多个内电极、插入在所述多个内电极中的相邻内电极之间的多个介电层和至少一个过电压保护层；以及第一外电极和第二外电极，设置在所述陶瓷主体的两端，其中，所述至少一个过电压保护层设置在所述多个内电极中的两个内电极之间。

附图说明

通过以下结合附图进行的详细描述，本公开的以上方面和其他方面、特征及优点将被更清楚地理解，其中：

图1是应用本公开的多层陶瓷电容器的示意性透视图；

图2是根据本公开的实施例的多层陶瓷电容器的截面图；

图3是根据本公开的实施例的多层陶瓷电容器的截面图；

图4是根据本公开的实施例的多层陶瓷电容器的截面图；

图5是根据本公开的实施例的多层陶瓷电容器的截面图；

图6是根据本公开的实施例的多层陶瓷电容器的截面图；以及

图7是根据本公开的实施例的多层陶瓷电容器的截面图。

具体实施方式

在下文中，现在将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。然而，可以以多种不同的形式例示本公开，并且本公开不应被解释为限于在此阐述的具体实施例。更确切地，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将本公开的范围充分传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，可夸大元件的形状和尺寸。此外，在附图中，在本发明构思的相同范围内具有相同功能的元件将由相同的附图标记表示。

在整个说明书中，当组件被称为“包括”或“包含”时，除非另外特别说明，否则这意味着它也可包括其他组件，而不排除其他组件。

另外，在整个说明书中，将被形成“在……上”不仅表示将被形成为直接接触，而且表示它还可包括其他组件。

为了在附图中清楚地示出本公开，省略了与描述无关的部分，并且为了清楚地示出各个层和区域而放大了厚度，并且在整个说明书中，类似的附图标记用于类似的部分。

另外，还应理解的是，在下文中使用的术语“第一”、“第二”等仅是用于区分相同或相应的组件的附图标记，并且相同或相应的组件由诸如“第一”、“第二”等的术语限定。

在下文中，将参照附图详细地描述本公开的优选实施例。

图1是应用本公开的多层陶瓷电容器的示意性透视图。图2是根据本公开的实施例的沿图1中的线I-I'截取的截面图。

参照图1和图2，应用本公开的多层陶瓷电容器100可包括陶瓷主体110以及设置在陶瓷主体110的两端上的外电极130(外电极130包括外电极131和外电极132)，陶瓷主体110包括第一内电极121、第二内电极122、介电层111和过电压保护层140。过电压保护层140可与第一内电极121和第二内电极122接触。过电压保护层140在第一内电极121与第二内电极122之间接触，这可表示过电压保护层140的一个表面设置为与第一内电极121接触并且过电压保护层140的另一表面设置为与第二内电极122接触的结构。该结构可表示第一内电极121、过电压保护层140和第二内电极122依次地堆叠的结构。过电压保护层140可设置为在第一内电极121与第二内电极122之间接触，使得当对多层陶瓷电容器施加过电压时，可防止对介电层111和内电极120(内电极120包括第一内电极121与第二内电极122)的损坏，并且可减小电容器的尺寸。

介电层111可包括具有高介电常数的陶瓷材料，例如，钛酸钡(BaTiO₃)基材料或钛酸锶(SrTiO₃)基材料，但也可使用本领域已知的其他材料，只要可获得足够的静电容量即可。介电层111可以是利用片形式的陶瓷材料制成的陶瓷生片，但不限于此。

可根据电容器的容量设计来任意地改变介电层111的厚度，并且例如，烧制后的介电层111的厚度可以是每层0.1μm或更大，但不限于此。

另外，还可将陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘结剂和分散剂与陶瓷材料一起添加到介电层111中。陶瓷添加剂可以是例如过渡金属氧化物、碳化物、稀土元素、镁(Mg)、铝(Al)、钠(Na)、锆(Zr)、钙(Ca)和二价阳离子化合物中的至少一种。

如图2中所示，第一内电极121和第二内电极122可形成在形成介电层111的陶瓷生片上并沿厚度方向堆叠，并且然后可交替地设置在陶瓷主体110内，且一个介电层111通过烧制而插入第一内电极121和第二内电极122之间。

第一内电极121和第二内电极122是具有不同极性的电极，并且可设置为在介电层111的厚度方向上彼此相对，并且可通过设置在中间的介电层111而彼此电绝缘。

第一内电极121的一端和第二内电极122的一端可分别通过陶瓷主体110的在长度方向上的两个表面暴露。通过陶瓷主体110的在长度方向上的两个表面交替地暴露的第一内电极121的端部和第二内电极122的端部可分别在陶瓷主体110的在长度方向上的两个侧表面上连接到外电极131和外电极132，并且第一内电极121的所述端部可彼此电连接，并且第二内电极122的所述端部可彼此电连接。

在下文中，外电极131和外电极132可分别称为第一外电极131和第二外电极132。

在这种情况下，第一内电极121和第二内电极122可利用导电金属形成，并且可使用诸如镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、镍(Ni)合金等材料，但本公开不限于此。

可根据预期用途等来适当地确定第一内电极121和第二内电极122的厚度，并且第一内电极121和第二内电极122的厚度不受特别限制。例如，该厚度可以是0.1μm至5μm或0.1μm至2.5μm。

可通过烧结包含铜(Cu)的用于外电极的导电膏来形成第一外电极131和第二外电极132，以便在具有良好的电特性的同时，提供高可靠性(诸如，优异的耐热循环性和防潮性)，并且本公开不限于此。

另外，可在第一外电极131和第二外电极132上形成镀层(未示出)。

镀层可包括例如分别形成在第一外电极131和第二外电极132上的第一镍(Ni)镀层和第二镍(Ni)镀层以及分别形成在第一镍镀层和第二镍镀层上的第一锡(Sn)镀层和第二锡(Sn)镀层。

可根据预期用途等来适当地确定第一外电极131和第二外电极132的厚度，并且第一外电极131和第二外电极132的厚度不受特别限制。例如，该厚度可以是10μm至50μm。

陶瓷主体110在形状上没有特别限制，但是陶瓷主体110可具有大体六面体形状。陶瓷主体110可具有大致六面体形状，但是由于在烧制电容器时陶瓷粉末的烧制收缩、根据内电极图案的存在和不存在的厚度的差异以及陶瓷主体的边缘部分的抛光而导致陶瓷主体110不是完整的六面体形状。另外，陶瓷主体110的尺寸不受特别限制，并且可根据预期用途来确定合适的尺寸，并且合适的尺寸可以是例如(0.6mm至5.6mm)*(0.3mm至5.0mm)*(0.3mm至1.9mm)。此外，可根据多层陶瓷电容器的预期用途来控制陶瓷主体110的介电层111的层压层的数量，并且陶瓷主体110的介电层111的层压层的数量可以是例如100层或更多层、200层或更多层或者500层或更多层，但不限于此。

为了清楚地示出本公开的实施例，当定义六面体的方向时，附图中所示的L、W和T分别指示长度方向、宽度方向和厚度方向。这里，厚度方向可以以与介电层层压的层压方向的概念相同的概念使用。在本说明书中，长度方向可表示第一方向，宽度方向可表示第二方向，并且第三方向可用于表示厚度方向。

在本公开的实施例中，根据本公开的多层陶瓷电容器可具有彼此相邻的两个或更多个过电压保护层。图3是示出该实施例的示意性截面图。参照图3，两个或更多个过电压保护层140可设置在陶瓷主体110内，该两个或更多个过电压保护层140彼此相邻地设置。当根据本公开的多层陶瓷电容器包括两个或更多个过电压保护层140时，可在施加过电压时有效地旁路输入电流。

在本公开的另一实施例中，在根据本公开的多层陶瓷电容器中，可依次地层压第一内电极121、过电压保护层140、第二内电极122和隔离层150。图4是示出应用隔离层的多层陶瓷电容器的示意性截面图。参照图4，隔离层150可设置在过电压保护层140与介电层111之间，并且隔离层150可设置在介电层111和过电压保护层140之间，其中，介电层111和过电压保护层140彼此不直接接触。隔离层150可包括与上述介电层111相同的介电材料，并且介电层111和过电压保护层140可被同时烧制。

此外，根据本公开的两个或更多个隔离层150可彼此相邻地设置。图5是示出两个或更多个隔离层150彼此相邻地设置的多层陶瓷电容器的示意性截面图。参照图5，过电压保护层140可设置为通过隔离层150与介电层111间隔开，并且可在介电层111与过电压保护层140之间形成具有相同极性的电极，以在施加过电压时有效地防止介电层111被损坏。

在本公开的示例中，根据本公开的多层陶瓷电容器可被形成为使得第一内电极、过电压保护层、介电层和第二内电极被依次地层压。图6是示出第一内电极121、过电压保护层140、介电层111和第二内电极122被依次地堆叠在陶瓷主体110中的多层陶瓷电容器的示意性截面图。图6示出过电压保护层140基于多层陶瓷电容器的厚度方向设置在内电极120的上部，但过电压保护层140还可以基于多层陶瓷电容器的厚度方向设置在内电极120的下部，并且过电压保护层140可以指过电压保护层140附着到内电极120的所有种类的结构。

在本公开的另一实施例中，根据本公开的多层陶瓷电容器可被形成为使得第一内电极、介电层、过电压保护层、介电层和第二内电极被依次地层压。图7是本实施例的示意性截面图。参照图7，过电压保护层140可设置在介电层111之间，并且可设置为通过介电层111与内电极121和内电极122间隔开。

在本公开的另一示例中，根据本公开的多层陶瓷电容器可包括：陶瓷主体，包括内电极、介电层和过电压保护层；以及外电极，设置在陶瓷主体的两端。当施加过电压时过电压保护层的绝缘电阻可比当施加过电压时介电层的绝缘电阻小。在本说明书中，绝缘电阻(IR)可表示在相同条件下测量的绝缘电阻的数值。当施加过电压时过电压保护层140的绝缘电阻比介电层111的绝缘电阻小，这可表示在相同条件下测量的过电压保护层140的绝缘电阻的值比介电层111的绝缘电阻的值小。此外，在本说明书中，过电压可表示用于根据本公开的多层陶瓷电容器的额定电压的1.5倍或更大、2倍或更大或者3倍或更大的电压。过电压的上限不受特别限制，但过电压的上限可表示具有大小为额定电压的10000倍或更小的电压，但不限于此。根据本公开的多层陶瓷电容器可引入在施加过电压时具有比介电层111的绝缘电阻小的绝缘电阻的过电压保护层140，并且允许在施加过电压时电流流过过电压保护层140，从而防止介电层111的绝缘性能劣化。

在本公开的示例中，当施加额定电压时，过电压保护层140可表现出与介电层111的绝缘电阻相同或相似的绝缘电阻。当施加额定电压时，过电压保护层140表现出与介电层111的绝缘电阻相同或相似的绝缘电阻，这可表示当向过电压保护层140施加额定电压时，过电压保护层140的绝缘电阻A与介电层111的绝缘电阻B的比(B/A)满足0.5至10的范围，但不限于此。当施加额定电压时，过电压保护层140的绝缘电阻可以是例如大约0.1MΩ(兆Ω)或更大，并且过电压保护层140的绝缘电阻的上限不受特别限制，但过电压保护层140的绝缘电阻的上限可以是大约100GΩ(千兆Ω)或更小，但不限于此。当施加额定电压时，根据本公开的过电压保护层表现出与介电层的绝缘电阻相同或相似的绝缘电阻。然而，当施加比额定电压高的过电压时，过电压保护层的绝缘电阻减小并且由于施加的过电压而引起的电流可通过过电压保护层。借此，可防止由于过电压而引起的对多层陶瓷电容器的损坏。

在一个示例中，当施加过电压时，过电压保护层140的绝缘电阻A与介电层111的绝缘电阻B的比(B/A)可在10²到10⁹的范围内。绝缘电阻的比(B/A)可以是例如10²或更大、2×10²或更大、3×10²或更大、4×10²或更大、5×10²或更大、6×10²或更大、7×10²或更大、8×10²或更大、9×10²或更大或者10³或更大，但本公开不限于此。绝缘电阻的比(B/A)的上限不受特别限制，可以是例如10⁹或更小，但不限于此。当施加过电压时过电压保护层140的绝缘电阻A与介电层111的绝缘电阻B的比(B/A)满足上述范围时，多层陶瓷电容器的性能可不受影响，并且可有效地旁路由于施加的过电压而引起的电流。借此，即使当对多层陶瓷电容器施加过电压时，只要不发生性能劣化，就可表现出优异的可靠性。

应用于本公开的过电压保护层可包括陶瓷材料，并且可包括例如钛酸钡(BaTiO₃)基材料或钛酸锶(SrTiO₃)基材料。过电压保护层可以是利用片形式的陶瓷材料制成的陶瓷生片，但不限于此。可根据电容器的设计来任意地改变过电压保护层的厚度。例如，烧制后的过电压保护层的厚度可以是每层0.1μm或更大，但不限于此。

为了形成过电压保护层，还可将陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘结剂和分散剂与陶瓷材料一起添加到过电压保护层。陶瓷添加剂可以是过渡金属氧化物、钡(Ba)、钛(Ti)、钙(Ca)、锌(Zn)、锰(Mn)、镧(La)、锶(Sr)、硅(Si)、铝(Al)、碳化物、稀土元素、镁(Mg)、钠(Na)、锆(Zr)和它们的氧化物和二价阳离子化合物中的至少一种。当与介电层相比在陶瓷添加剂中包含过量的钠(Na)、锆(Zr)、钙(Ca)或二价阳离子化合物等时，可形成在施加过电压时具有比介电层的绝缘电阻小的绝缘电阻的过电压保护层，而当如上所述施加额定电压时，过电压保护层可具有与介电层的绝缘电阻相同或相似的绝缘电阻。借此，可确保多层陶瓷电容器的过电压保护功能。

用于制造多层陶瓷电容器的方法不受特别限制。例如，通过丝网印刷法将用于内电极的导电膏施加在上述陶瓷生片上以形成内电极，并且对用于形成上述过电压保护层的陶瓷生片进行层压然后进行烧制以制造陶瓷主体。可使用将用于外电极的导电膏喷涂到所制造的陶瓷主体的端部然后烧制所喷涂的用于外电极的导电膏的方法，但本公开不限于此。

如上所述，在根据本公开的实施例的多层陶瓷电容器中，由于过电压保护层设置在陶瓷主体内，因此可在即使在施加过电压时也保持产品性能的同时使产品小型化，并且不需要单独的封装工艺，从而提高了工艺效率。

如上所述，根据本公开，可提供一种具有过电压保护功能并且能够实现改善的工艺良率和小型化的多层陶瓷电容器。

虽然上面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来说将显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可进行修改和改变。

Claims (13)

1.一种多层陶瓷电容器，包括：

陶瓷主体，包括第一内电极、第二内电极、介电层和过电压保护层；以及

外电极，设置在所述陶瓷主体的两端，

其中，所述过电压保护层设置在所述第一内电极与所述第二内电极之间。

2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述过电压保护层被设置为两个或更多个并且彼此相邻。

3.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，所述多层陶瓷电容器还包括隔离层，其中，所述第一内电极、所述过电压保护层、所述第二内电极和所述隔离层依次地堆叠。

4.根据权利要求3所述的多层陶瓷电容器，其中，两个或更多个隔离层彼此相邻地设置。

5.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一内电极、所述过电压保护层、所述介电层和所述第二内电极依次地堆叠。

6.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，所述多层陶瓷电容器还包括另一介电层，其中，所述第一内电极、所述介电层、所述过电压保护层、所述另一介电层和所述第二内电极依次地堆叠。

7.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述过电压保护层与所述第一内电极和所述第二内电极间隔开。

8.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述过电压保护层与所述第一内电极和所述第二内电极中的至少一个接触。

9.一种多层陶瓷电容器，包括：

陶瓷主体，包括内电极、介电层和过电压保护层；以及

外电极，设置在所述陶瓷主体的两端，

其中，当施加过电压时，所述过电压保护层的绝缘电阻比所述介电层的绝缘电阻小。

10.根据权利要求9所述的多层陶瓷电容器，其中，在所述过电压保护层的绝缘电阻由“A”表示并且所述介电层的绝缘电阻由“B”表示时，当施加所述过电压时，比B/A在10²到10⁹的范围内。

11.一种多层陶瓷电容器，包括：

陶瓷主体，包括多个内电极、插入在所述多个内电极中的相邻内电极之间的多个介电层和至少一个过电压保护层；以及

第一外电极和第二外电极，设置在所述陶瓷主体的两端，

其中，所述至少一个过电压保护层设置在所述多个内电极中的两个内电极之间。

12.根据权利要求11所述的多层陶瓷电容器，其中，所述至少一个过电压保护层为两个或更多个并且彼此相邻地设置。

13.根据权利要求11所述的多层陶瓷电容器，其中，所述多层陶瓷电容器还包括至少一个隔离层，其中，所述多个内电极中的第一内电极、所述至少一个过电压保护层、所述多个内电极中的第二内电极和所述至少一个隔离层依次地堆叠。

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