專利名稱：浮動式電極積層陶瓷電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型關(guān)于一種積層陶瓷電容器，特別關(guān)于一種具有浮動式電極圖案的積層陶瓷電容器。
背景技術(shù)：
積層陶瓷電容器一般是由多層介電陶瓷基材堆疊而成，在各層的陶瓷基材表面上，形成內(nèi)電極圖案，為達(dá)到特定電性目的，該內(nèi)電極的圖案具有多種不同設(shè)計(jì)。所謂浮動式電極積層陶瓷電容器，指在陶瓷基材上形成直接連接外電極的并聯(lián)電極區(qū)與不連接外電極的串聯(lián)電極區(qū)(即浮動電極區(qū))，此種設(shè)計(jì)方式已廣泛應(yīng)用于提升電容值精準(zhǔn)度及組件耐電壓性。請參考圖16及圖17所示，為申請人的中國臺灣公告第M379838號「積層陶瓷電容器」的新型專利，該積層陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)包含有多片交互堆疊的第一陶瓷基材60及第二陶瓷基材70，在各第一陶瓷基材60的表面形成兩T字形電極62，兩T字形電極62分別設(shè)于所在第一陶瓷基材60的兩相對短邊。各第二陶瓷基材70上形成兩縱電極72及一橫電極74，兩縱電極72設(shè)于所在第二陶瓷基材70的兩相對短邊，且分別與兩T字形電極62的投影局部重疊；橫電極74設(shè)于兩縱電極72之間，且未連接兩縱電極72，形成一獨(dú)立的浮動電極區(qū)域。前述結(jié)構(gòu)的積層陶瓷電容，對于有效分散組件內(nèi)部因高溫?zé)Y(jié)所造成的內(nèi)應(yīng)力、強(qiáng)化內(nèi)電極與外電極的連接而降低能量的損失、降低耗散因數(shù)、提高質(zhì)量因子等方面均有明顯效果。然而對于其它電氣特性，例如高耐電壓、低電容值準(zhǔn)確度及等效串聯(lián)電阻(ESR)等方面，前述積層陶瓷電容器仍具有改善空間，以滿足更多方面的應(yīng)用。此外，在中國臺灣公告第1觀3432、364129、M316483號等專利中，也披露了不同結(jié)構(gòu)的電容器，但是此些電容器無法達(dá)到兼具高耐電壓與低電容值準(zhǔn)確度，同時(shí)降低等效串聯(lián)電阻(ESR)等電氣特性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的是提供一種浮動式電極積層陶瓷電容器，通過改變積層陶瓷電容器其內(nèi)部電極圖案，使內(nèi)部電極經(jīng)耦合后具有低等效串聯(lián)電阻(ESR)、高耐電壓、高自振頻率與電容值準(zhǔn)確度提高等特性。為達(dá)成前述目的，本實(shí)用新型的浮動式電極積層陶瓷電容器包含多層第一陶瓷基材，各第一陶瓷基材上形成至少一第一浮動電極及兩側(cè)邊電極， 兩側(cè)邊電極分別設(shè)在第一陶瓷基材的兩相對短邊，第一浮動電極介于兩側(cè)邊電極之間而未與側(cè)邊電極連接；多層第二陶瓷基材，與所述第一陶瓷基材相互堆疊，各第二陶瓷基材上的兩相對短邊形成兩T形電極，各T形電極具有一連接部及一延伸部，所述連接部的長邊貼齊第二陶瓷基材的短邊，各T形電極的延伸部與所述第一浮動電極的耦合部相耦合；[0010]兩外電極，分設(shè)于所述堆疊的第一陶瓷基材及第二陶瓷基材的兩相對短邊，兩外電極分別與位于同側(cè)的側(cè)邊電極及T形電極電連接；其中，所述第一浮動電極包含一主體部及兩耦合部，兩耦合部從主體部的兩相對側(cè)緣向外一體延伸，兩耦合部的寬度_小于主體部的最大寬度(Wl)；所述耦合部的寬度小于所述T形電極的延伸部的寬度。通過前述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型可達(dá)到下述功效1.當(dāng)增加第一陶瓷基材及第二陶瓷基材的堆疊層數(shù)，即提高耦合次數(shù)后，將因?yàn)殡娙莸刃Т?lián)而降低整體電容值，并增加組件的耐電壓性。2.第一浮動電極的耦合部及T形電極的延伸部，兩者寬度設(shè)計(jì)成一大一小，可使電容值變異量降低，在提供低電容值的前提下，具有較高的電容值準(zhǔn)確率，增加制程合格率。3.由于第一浮動電極的耦合部及T形電極的延伸部設(shè)計(jì)成寬度不等，可縮小電場直接耦合的電極面積，達(dá)到降低電容值的目的，當(dāng)電容值降低后，其自振頻率(SRF)相對提高，使得本實(shí)用新型的電容器能適合在高頻廣泛運(yùn)用。4.增加非電極耦合區(qū)寬度時(shí)(即提高第一浮動電極的主體部的寬度(Wl)可明顯降低組件本體的等效串聯(lián)電阻(ESR)。

圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的立體分解圖。圖2為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的第一陶瓷基材與第二陶瓷基材交替堆疊的示意圖。圖3為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的第一陶瓷基材與第二陶瓷基材的平面示意圖。圖4為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的第一陶瓷基材與第二陶瓷基材對應(yīng)疊合后的示意圖。圖5為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的第一陶瓷基材與第二陶瓷基材的平面示意圖。圖6為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的堆疊示意圖。圖7為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的第一陶瓷基材與第二陶瓷基材的平面示意圖。圖8為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的堆疊示意圖。圖9為本實(shí)用新型第四實(shí)施例的第一陶瓷基材與第二陶瓷基材的平面示意圖。圖10為本實(shí)用新型第四實(shí)施例的堆疊示意圖。圖11為本實(shí)用新型第五實(shí)施例的第一陶瓷基材與第二陶瓷基材的平面示意圖。圖12為本實(shí)用新型第五實(shí)施例的堆疊示意圖。圖13為本實(shí)用新型第六實(shí)施例的第一陶瓷基材與第二陶瓷基材的平面示意圖。圖14為本實(shí)用新型第六實(shí)施例的堆疊示意圖。圖15為本實(shí)用新型與現(xiàn)有積層陶瓷電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR)比較曲線圖。圖16為現(xiàn)有積層陶瓷電容器的立體分解圖。圖17為現(xiàn)有積層陶瓷電容器的疊合示意圖。
具體實(shí)施方式
[0034]請參考圖1所示，為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的立體分解圖，包含多層第一陶瓷基材10，各層第一陶瓷基材10的表面上形成兩個(gè)側(cè)邊電極11及至少一第一浮動電極12a ；兩側(cè)邊電極11分別設(shè)置在第一陶瓷基材10的兩相對短邊，且各側(cè)邊電極11的一長邊貼齊于第一陶瓷基材10的一短邊；第一浮動電極1 位于兩側(cè)邊電極 11之間而未與側(cè)邊電極11相連，有關(guān)第一浮動電極12a的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，將于稍后詳細(xì)說明。多層第二陶瓷基材20，在本實(shí)施例中，與前述第一陶瓷基材10相互堆疊，其堆疊方式可根據(jù)設(shè)計(jì)而改變。同時(shí)參看圖2所示，本實(shí)施例中的第二陶瓷基材20及第一陶瓷基材10穿插式的交替堆疊，但也可將數(shù)層第二陶瓷基材20先堆疊后再與數(shù)層第一陶瓷基材 10 一并堆疊；在各第二陶瓷基材20上的兩相對短邊分別形成兩T形電極21，各T形電極 21具有一連接部211及一延伸部212，連接部211的一長邊貼齊第二陶瓷基材20的短邊， 延伸部212由連接部211的另一長邊朝第二陶瓷基材20中心延伸。兩外電極30分設(shè)于該些堆疊的第一陶瓷基材10及第二陶瓷基材20的兩相對短邊，并分別與位于同側(cè)的側(cè)邊電極11及τ形電極21電連接。請參考圖3所示，前述第一浮動電極1 包含一主體部120a及兩耦合部122a，兩耦合部120a由主體部120a的兩相對側(cè)緣向外一體延伸，為明確顯示兩耦合部122a，在圖面上以假想線區(qū)分出耦合部12 及主體部120a。兩耦合部12 的寬度_小于主體部 120a的最大寬度(Wl)，前述寬度(Wl)、(W2)是沿著第一陶瓷基材10的短邊方向延伸而測量得出。此外，耦合部120a的寬度(Wl)小于T形電極21的延伸部212的寬度(W3)。請參考圖4所示，當(dāng)?shù)谝惶沾苫?0與第二陶瓷基材20疊合后，可看出第一浮動電極12a的主體部120a無對應(yīng)直接耦合的區(qū)域，而第一陶瓷基材10的側(cè)邊電極11與第二陶瓷基材20上的T形電極21的連接部211對應(yīng)直接耦合，第一浮動電極12a的耦合部 122a另與T形電極21的延伸部212耦合，由于耦合部12 的寬度小于T形電極21的延伸部211，從而可縮小電場直接耦合的面積，且第一浮動電極1 兩端皆有耦合部122a，可與 T形電極21的延伸部211形成電容串聯(lián)的效果以降低電容值。本實(shí)用新型在第一陶瓷基材10上的第一浮動電極12a的主體部120a為矩形，而兩相對邊的耦合部12 也為矩形。但第一浮動電極1 可改變成不同形狀，以形成不同的等效串聯(lián)電阻值(ESR)及等效電容，如下所述。如圖5所示，為本實(shí)用新型第二實(shí)施例，第二陶瓷基材20的結(jié)構(gòu)與前述實(shí)施例相同，不在此詳細(xì)描述，但是第一陶瓷基材10上的第一浮動電極12b為一非等邊的六邊形，其中第一浮動電極12b的主體部120b為矩形，具有一最大寬度(Wl)，由主體部120b的兩相對邊延伸出兩個(gè)呈三角形的耦合部122b，其中耦合部122b的寬度_仍是維持小于(Wl)。同時(shí)參看圖6所示，第一陶瓷基材10及第二陶瓷基材20的堆疊方式可為非交替式，例如將數(shù)層第一陶瓷基材10疊合后，再在此堆疊結(jié)構(gòu)的上方及下方分別疊合數(shù)層的第二陶瓷基材20。如圖7所示，為本實(shí)用新型的第三實(shí)施例，第二陶瓷基材20的結(jié)構(gòu)仍與前述實(shí)施例相同。但是第一陶瓷基材10上的第一浮動電極12c為一雙十字形，其中第一浮動電極 12c的主體部120c為一 H形，具有一最大寬度(Wl)，由主體部120c的兩相對邊延伸出兩個(gè)呈矩形的耦合部122c，其中耦合部122c的寬度_仍是維持小于(Wl)。同時(shí)參看圖8所示，第一陶瓷基材10及第二陶瓷基材20的堆疊方式也是非交替式，將數(shù)層第一陶瓷基材10疊合后，再在此堆疊結(jié)構(gòu)的上方及下方分別疊合數(shù)層的第二陶瓷基材20。請參考圖9、10所示，本實(shí)用新型可在各層的第一陶瓷基材10上形成多個(gè)間隔排列的第一浮動電極14a，在各層的第二陶瓷基材20上額外形成多個(gè)間隔排列的第二浮動電極Ma。各第一浮動電極14a同樣具有一第一主體部140a及兩個(gè)第一耦合部142a，第一主體部140a的寬度(Wl)大于兩第一耦合部142的寬度。當(dāng)?shù)谝惶沾苫?0與第二陶瓷材20堆疊完成后，位于最外側(cè)的兩第一浮動電極 1 對應(yīng)耦合于T形電極的延伸部212與一第二浮動電極Ma之間，而其余位于中間的第一浮動電極Ha則耦合于兩相鄰的第二浮動電極2 之間。請?jiān)賲⒖紙D11至14所示，為本實(shí)用新型的第五、第六實(shí)施例，與前述第四實(shí)施例近似，同樣屬于多浮動電極的結(jié)構(gòu)；差異僅在于第一浮動電極Ha及第二浮動電極2 的形狀可更改為其它形式。此種多浮動電極的設(shè)計(jì)，將可使第一陶瓷基材10與第二陶瓷基材20 之間的串聯(lián)耦合次數(shù)增加，形成多組電容串聯(lián)效應(yīng)，以降低電容值。本實(shí)用新型在第一陶瓷基材10及第二陶瓷基材20上分別形成電極圖案后，可具有下列優(yōu)點(diǎn)1.當(dāng)增加第一陶瓷基材10及第二陶瓷基材20的堆疊層數(shù)(耦合次數(shù))后，將可降低電容值(可將電容值降到0. 5pF以下)，并增加組件耐電壓性。2.第一陶瓷基材10的耦合部12 及第二陶瓷基材20的T形電極21的延伸部 212，兩者寬度設(shè)計(jì)成大小不一，可使電容值變異量降低，即電容值誤差降到最低，增加制程合格率。3.在第一浮動電極1 部分，縮小電場直接偶合的電極面積可降低電容值。并可由下述公式中得知Cap = ε XA/D其中ε 介電常數(shù)，Α:極化介質(zhì)有效面積，D 電極間距離。電容器的自振頻率f與其電容值C及電感值L大小有關(guān)，可根據(jù)下述公式得知f = 1/(2 π V LC)當(dāng)電容值C降低后，其自振頻率f相對提高，使得本實(shí)用新型的電容器能適合在高頻廣泛運(yùn)用。4.增加非電極耦合區(qū)寬度時(shí)(即提高第一浮動電極12a、12b、12c的主體部120a、 120b、120c的寬度(Wl)，可明顯降低等效串聯(lián)電阻(ESR)；相反的，若減少非電極耦合區(qū)寬度時(shí)，等效串聯(lián)電阻明顯升高。為證實(shí)本實(shí)用新型的等效串聯(lián)電阻(ESR)確實(shí)可降低，請參考圖15所示曲線A 代表以本實(shí)用新型第一實(shí)施例(圖4)在不同頻率下所測得的等效串聯(lián)電阻變化，曲線B代表以現(xiàn)有的圖16所示的結(jié)構(gòu)測量其等效串聯(lián)電阻，可得知無論在何種頻率，本實(shí)用新型的等效串聯(lián)電阻都維持低于現(xiàn)有積層陶瓷電容器的等效串聯(lián)電阻。當(dāng)?shù)刃Т?lián)電阻降低后， 意味著組件所消耗的功率自然減少，如此一來當(dāng)電容器應(yīng)用在電路時(shí)，可降低非必要的能源損失。
權(quán)利要求1.一種浮動式電極積層陶瓷電容器，其特征在于，包含多層第一陶瓷基材，各第一陶瓷基材上形成至少一第一浮動電極及兩側(cè)邊電極，兩側(cè)邊電極分別設(shè)在第一陶瓷基材的兩相對短邊，第一浮動電極介于兩側(cè)邊電極之間而未與側(cè)邊電極連接；多層第二陶瓷基材，與所述第一陶瓷基材相互堆疊，各第二陶瓷基材上的兩相對短邊形成兩T形電極，各T形電極具有一連接部及一延伸部，所述連接部的長邊貼齊第二陶瓷基材的短邊，所述延伸部與第一浮動電極的耦合部相互耦合；兩外電極，分設(shè)于所述堆疊的第一陶瓷基材及第二陶瓷基材的兩相對短邊，兩外電極分別與位于同側(cè)的側(cè)邊電極及T形電極電連接；其中，所述第一浮動電極包含一主體部及兩耦合部，兩耦合部從主體部的兩相對側(cè)緣向外延伸，兩耦合部的寬度(W2)小于主體部的最大寬度(Wl)；所述耦合部的寬度小于所述T形電極的延伸部的寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的浮動式電極積層陶瓷電容器，其特征在于所述各第一陶瓷基材上在兩側(cè)邊電極之間具有多個(gè)間隔排列的第一浮動電極；所述各第二陶瓷基材上在兩T 形電極之間具有多個(gè)間隔排列的第二浮動電極，其中最外側(cè)的第一浮動電極，對應(yīng)耦合于T形電極的延伸部與一第二浮動電極之間，而其它位于中間的第一浮動電極對應(yīng)耦合于兩相鄰的第二浮動電極之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的浮動式電極積層陶瓷電容器，其特征在于所述第一陶瓷基材及第二陶瓷基材為交替堆疊。
4.如權(quán)利要求1或2所述的浮動式電極積層陶瓷電容器，其特征在于數(shù)層第一陶瓷基材先堆疊后，再與數(shù)層第二陶瓷基材相堆疊。
5.如權(quán)利要求3所述的浮動式電極積層陶瓷電容器，其特征在于所述第一浮動電極的主體部為矩形，其兩耦合部為矩形。
6.如權(quán)利要求4所述的浮動式電極積層陶瓷電容器，其特征在于所述第一浮動電極的主體部為矩形，其兩耦合部為矩形。
7.如權(quán)利要求3所述的浮動式電極積層陶瓷電容器，其特征在于所述浮動電極的主體部為矩形，其兩耦合部為三角形。
8.如權(quán)利要求4所述的浮動式電極積層陶瓷電容器，其特征在于所述浮動電極的主體部為矩形，其兩耦合部為三角形。
9.如權(quán)利要求3所述的浮動式電極積層陶瓷電容器，其特征在于所述浮動電極的主體部為H形，其兩耦合部為矩形。
10.如權(quán)利要求4所述的浮動式電極積層陶瓷電容器，其特征在于所述浮動電極的主體部為H形，其兩耦合部為矩形。
專利摘要本實(shí)用新型為一種浮動式電極積層陶瓷電容器，包含多層第一陶瓷基材、多層第二陶瓷基材，以及連接各陶瓷基材的兩外部電極；各第一陶瓷基材上形成兩側(cè)邊電極及至少一獨(dú)立的第一浮動電極，所述第一浮動電極具有一主體部及兩相對的耦合部，主體部的寬度(W1)大于各耦合部的寬度(W2)，在各第二陶瓷基材上形成兩相對的T形電極，所述T形電極具有一連接部及一延伸部；通過將主體部寬度(W1)控制為大于耦合部寬度(W2)，以及將耦合部面積控制為小于T形電極的延伸部，本實(shí)用新型可達(dá)成低等效串聯(lián)電阻(ESR)、高耐電壓、高自振頻率(SRF)與提高電容值準(zhǔn)確度的功效。
文檔編號H01G4/005GK202008926SQ20102063147
公開日2011年10月12日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者任云懷, 侯正淳, 莊朝棟, 朱立文, 王正文 申請人:華新科技股份有限公司