專利名稱：具有高電壓容量的高電容多層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及每單位體積具有高電容的電容器。具體來說，本發(fā)明涉及改進(jìn)的導(dǎo)電內(nèi)部電極設(shè)計(jì)，其中改善了電極層疊并因而改善了電容，同時(shí)具有高額定電壓并消除了閃絡(luò)(no arc-over)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的高電壓電容器設(shè)計(jì)(如用于彡500Vdc)通常在同一多層陶瓷器件封裝內(nèi)包括2個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)的電容器。這些串聯(lián)設(shè)計(jì)對于增大有效電壓是有效的，因?yàn)橛行щ妷罕环峙湓趦蓚€(gè)電容器之間。串聯(lián)布置的電容器還有助于減少表面閃絡(luò)的發(fā)生。但是，串聯(lián)器件的有效電容Crff顯著降低，因?yàn)?/Crff =Σ 1/Cn，其中η為串聯(lián)的電容器數(shù)量。因此業(yè)內(nèi)人員必須在高電壓容量的期望與高電容的期望之間取得均衡，其中高電壓容量可以通過串聯(lián)電容器來改善，而串聯(lián)電容器會使電容降低。對于高達(dá)約2500Vdc的電壓，可以使用標(biāo)準(zhǔn)MLCC設(shè)計(jì)通過涂敷電容器自身或者涂敷板或組合器件，以在最少閃絡(luò)(flash over)的情況下增大電容。在各個(gè)單片多層電容器的情況下附接了引線，并且該部分被環(huán)氧化物涂敷。這種方法的一個(gè)顯著缺陷是，引線部分通常無法在自動表面安裝組合處理中使用，并且引線和環(huán)氧化物需要額外的成本。美國專利第6，134，098中描述了一種減輕閃絡(luò)相關(guān)問題的方法，其中將低K電介質(zhì)層用在串聯(lián)電容器設(shè)計(jì)的頂部和底部。盡管這種方法在減少閃絡(luò)方面有效，但其仍然是串聯(lián)電容器設(shè)計(jì)，并且如上文所述有效電容較低。此外，由于在焙燒(firing)期間產(chǎn)生了熱應(yīng)力，因此各種材料的熱膨脹系數(shù)之間的差異也會造成問題。SHIMIZU MICHINAO、ITO KAZUN0RI 禾口 KOMATSU T0SHIAKI 的日本專禾丨J 摘要 2006-066831公開了一種提高了表面放電的起始電壓的多層陶瓷電容器設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)這種效果，需要使用多個(gè)內(nèi)部電極印刷的串聯(lián)布置的電容器。涂敷各個(gè)部分并同時(shí)保留表面安裝的能力，可以阻止閃絡(luò)。Duva的美國專利 6，627，529以及相關(guān)美國專利6，683，782描述了對多層陶瓷電容器應(yīng)用對二甲苯聚合物涂敷的益處和方法，上述專利的內(nèi)容通過引用并入本文。涂敷各個(gè)部分或最終組件會使成本過高，因此這些方法被限制在電子產(chǎn)業(yè)的高附加值應(yīng)用中。電容C由如下公式定義C = εΓε 0An/t ；其中ε r是電介質(zhì)的相對電容率；ε ^是等于自由空間電容率的常數(shù)；A是每個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電層的重疊面積，也稱作有效面積(active)； η是有效面積的數(shù)量，t是電極之間的間隔距離或厚度。因此，始終存在著增大層數(shù)和重疊面積同時(shí)減小層間隔的期望。增大電壓的努力通常與這些期望中的一個(gè)或多個(gè)相抵觸。例如，在Bultitude等人的美國專利第7，336，475號中公開的較新的方法中，使用了屏蔽電極，其通過禁止表面閃絡(luò)來允許高電壓容量，同時(shí)在非串聯(lián)設(shè)計(jì)中保留相對較高的重疊面積以提供高電容，該專利的內(nèi)容通過引用并入本文。這種設(shè)計(jì)組合了頂部和底部屏蔽電極，其通過與屏蔽物接觸的端子，能夠防止反向充電電極下方發(fā)生閃絡(luò)。該專利還描述了起到類似作用的側(cè)面屏蔽，其在重疊有源電極的同時(shí)通過連接至相反極性的端子來對沿著該部分側(cè)面的每個(gè)有源電極進(jìn)行保護(hù)，以防止閃絡(luò)。同樣是Bultitude的美國專利公開第2009/0052111號描述了通過使用旋涂應(yīng)用的聚酰亞胺涂敷來進(jìn)一步提高擊穿電壓，該專利的內(nèi)容通過引用整體并入本文。相關(guān)美國專利公開第2009/0052112號描述了在端子和相對的電極之間進(jìn)行屏蔽的必要，該專利的內(nèi)容通過引用整體并入本文。在兩種情況下，描述的MLCC設(shè)計(jì)均使用了連接至相對端子的側(cè)面屏蔽。在每個(gè)有源層中存在連接至相對端子的側(cè)面屏蔽會帶來在屏蔽和有源電極之間形成擊穿路徑的風(fēng)險(xiǎn)。該路徑可能由于污染或者電極印刷工藝期間的電極“滲出(bleed out) ”而形成，其可能導(dǎo)致電容器的短路和災(zāi)難性故障。此外，盡管現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)相比串聯(lián)設(shè)計(jì)具有更多的重疊并因此具有更高的電容，但側(cè)面屏蔽也占據(jù)了相當(dāng)大的對電容無貢獻(xiàn)的面積。側(cè)面屏蔽所占據(jù)的面積降低了作為總體積的函數(shù)的可獲得電容，因?yàn)槠帘握紦?jù)的面積無法用于電極重疊。盡管現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步，但對于具有最少閃絡(luò)的用于高電壓應(yīng)用的具有改進(jìn)電容的電容器的需求仍長期存在。本發(fā)明提供這種電容器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有減少的閃絡(luò)(也稱作表面閃絡(luò))的、無需其它種類的電介質(zhì)(會潛在地導(dǎo)致不同電介質(zhì)之間的熱失配問題)的、同時(shí)保持高電容的電容
ο本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有改進(jìn)的每單位體積電容的、不損失有效額定電壓的、并具有減少的閃絡(luò)的電容器。這些及其它發(fā)明將在改進(jìn)的電容器中實(shí)現(xiàn)。該電容器具有處在交替層中的第一內(nèi)部導(dǎo)體和第二內(nèi)部導(dǎo)體，其中第一內(nèi)部導(dǎo)體具有第一極性，第二內(nèi)部導(dǎo)體具有相反的極性。 第一外部端子與第一內(nèi)部導(dǎo)體電接觸，其中第一外部端子具有第一側(cè)面延伸，所述第一側(cè)面延伸沿著電容器的與第一內(nèi)部導(dǎo)體和第二內(nèi)部導(dǎo)體垂直的側(cè)面延伸一個(gè)距離。第二外部端子與第二內(nèi)部導(dǎo)體電接觸，其中第二外部端子具有第二側(cè)面延伸，所述第二側(cè)面延伸沿著電容器的與第一內(nèi)部導(dǎo)體和第二內(nèi)部導(dǎo)體垂直的第二側(cè)面延伸第二距離。第一內(nèi)部導(dǎo)體向第二外部端子延伸到距所述第二外部端子為間隔距離，該間隔距離小于第二距離。第一內(nèi)部導(dǎo)體包括主體區(qū)域和二級區(qū)域，其中二級區(qū)域的區(qū)域?qū)挾刃∮谥黧w區(qū)域的主體寬度。另一實(shí)施例提供在改進(jìn)的電容器中。該電容器具有處在交替層中的第一內(nèi)部導(dǎo)體和第二內(nèi)部導(dǎo)體，其中第一內(nèi)部導(dǎo)體具有第一極性，第二內(nèi)部導(dǎo)體具有相反的極性。第一外部端子與第一內(nèi)部導(dǎo)體電接觸，其中第一外部端子具有第一側(cè)面延伸，所述第一側(cè)面延伸沿著電容器的與第一內(nèi)部導(dǎo)體和第二內(nèi)部導(dǎo)體垂直的側(cè)面延伸一個(gè)距離。第二外部端子與第二內(nèi)部導(dǎo)體電接觸，其中第二外部端子具有第二側(cè)面延伸，所述第二側(cè)面延伸沿著電容器的與第一內(nèi)部導(dǎo)體和第二內(nèi)部導(dǎo)體垂直的第二側(cè)面延伸第二距離。第一內(nèi)部導(dǎo)體向第二外部端子延伸到距所述第二外部端子為間隔距離，該間隔距離小于第二距離。第一內(nèi)部導(dǎo)體包括主體區(qū)域和二級區(qū)域，其中所述二級區(qū)域距離所述第二側(cè)面延伸比第二距離更遠(yuǎn)。另一實(shí)施例提供在多層陶瓷電容器的形成方法中。該方法包括如下步驟在連續(xù)的片材上印刷導(dǎo)電材料的印刷區(qū)域的圖案，其中每個(gè)印刷區(qū)域具有主體區(qū)域和二級區(qū)域，其中所述二級區(qū)域的區(qū)域?qū)挾刃∮谥黧w區(qū)域的主體寬度； 通過如下步驟形成層疊組件以平行偏移的方式在底部片材上方覆蓋第一片材，其中底部片材的至少一個(gè)印刷區(qū)域被重疊，但是與第一片材的一個(gè)印刷區(qū)域橫向偏移，在重疊但橫向偏移的印刷區(qū)域之間具有電介質(zhì)前體；在第一片材上方覆蓋第二片材，其中第二片材的至少一個(gè)印刷區(qū)域被重疊，但是與第一片材的印刷區(qū)域和底部片材的印刷區(qū)域偏移，在重疊但橫向偏移的印刷區(qū)域之間具有電介質(zhì)；覆蓋其它片材，使其交替片材的印刷區(qū)域分別與第一片材和第二片材對準(zhǔn)，并且在重疊但橫向偏移的印刷區(qū)域之間具有電介質(zhì)；覆蓋頂部片材，使其印刷區(qū)域與底部片材對準(zhǔn)，并且在重疊但橫向偏移的印刷區(qū)域之間具有電介質(zhì)；壓緊并切割重疊片材，以分離具有形成第一內(nèi)部導(dǎo)體的第一層的印刷區(qū)域、形成第二內(nèi)部導(dǎo)體的第二層的印刷區(qū)域、和形成屏蔽層的頂部片材和底部片材的印刷區(qū)域的層
疊結(jié)構(gòu)；對壓緊并切割后的重疊片材進(jìn)行焙燒，以去除有機(jī)材料并將重疊片材熔合成焙燒過的單塊；形成與第一內(nèi)部導(dǎo)體電接觸的第一外部端子；和形成與第二內(nèi)部導(dǎo)體電接觸的第二外部端子。


圖1是電容器的示意剖視圖。圖2是沿圖1的線2-2截取的電容器的示意剖視圖。圖3是電容器的示意剖視圖。圖4A至圖4F是導(dǎo)電內(nèi)部電極的示意表示。圖5是有源電極印刷的示意表示。圖6是頂部和底部屏蔽電極印刷的示意表示。圖7是有源電極印刷的示意表示。圖8是有源電極印刷的示意表示。圖9是有源電極印刷的示意表示。圖IOA至圖IOF是導(dǎo)電內(nèi)部電極的示意表示。圖11是有源電極印刷的示意表示。圖12是電容器的示意剖視圖。圖13是沿圖11的線13-13截取的電容器的示意剖視圖。圖14是沿圖11的線14-14截取的電容器的示意剖視圖。
圖15是有源電極印刷的示意表示。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明針對改進(jìn)的電容器，具體來說，本發(fā)明針對具有改進(jìn)的內(nèi)部導(dǎo)電層布局的電容器。下面將參照本公開的非限定性部分的各個(gè)附圖來描述本發(fā)明。附圖中對相似的元件給予相應(yīng)的編號。為了簡單起見，圖示了最小數(shù)量的有源層，應(yīng)當(dāng)理解實(shí)際使用的數(shù)量可以非常大。圖1中示例性地示出了本發(fā)明的多層陶瓷電容器的剖面示意圖。在圖1中，電容器(總體以10表示)包括具有相反極性的多個(gè)導(dǎo)電內(nèi)部電極11和12，其間散布有電介質(zhì)陶瓷層15。交替的導(dǎo)電內(nèi)部電極在相對的外部端子13和14處終止?？梢詰?yīng)用絕緣層16。圖2提供了沿圖1的線2-2截取的電容器的示意剖視圖。在圖2中，存在一個(gè)電弧(arc)點(diǎn)，其為外部端子14的側(cè)面延伸17和相反極性的導(dǎo)電內(nèi)部電極11的最近延伸18 之間的最近點(diǎn)。在圖3中示出了本發(fā)明的實(shí)施例的與內(nèi)部電極平行截取的示意剖視圖。在圖3中， 第一導(dǎo)電內(nèi)部電極111與相同極性的外部端子113電接觸。第二導(dǎo)電內(nèi)部電極112同樣與相同極性的外部端子114電接觸，其中第一和第二導(dǎo)電內(nèi)部電極被實(shí)現(xiàn)為具有相反極性。 電介質(zhì)115處在導(dǎo)電電極之間及其周圍。可以應(yīng)用絕緣層116。為了便于討論，第一導(dǎo)電內(nèi)部電極和第二導(dǎo)電內(nèi)部電極具有相同的形狀和尺寸。 然而，根據(jù)制造目的，不同的形狀和尺寸也是可行的。但是，由于第一導(dǎo)電內(nèi)部電極和第二導(dǎo)電內(nèi)部電極中的每一個(gè)都被設(shè)計(jì)為在避免閃絡(luò)的限制內(nèi)盡可能地大，因此非常期望它們的形狀和尺寸相同，后文將詳細(xì)說明。在后續(xù)討論中，導(dǎo)電內(nèi)部電極將指一個(gè)層或兩個(gè)層。內(nèi)部導(dǎo)電層被定義為具有主體區(qū)域120和二級區(qū)域121，主體區(qū)域120優(yōu)選為矩形。主體區(qū)域和二級區(qū)域是為了布局的目的而定義的，二者共同形成無縫的內(nèi)部導(dǎo)電層，并且優(yōu)選在層厚或組成上沒有差別。二級區(qū)域的至少一部分到相反極性的外部端子的距離為 D1，其比距離D2更靠近相反極性的外部端子，距離D2是外部端子側(cè)面延伸117沿側(cè)面遠(yuǎn)離外部端子而延伸的距離。主體區(qū)域120優(yōu)選地盡可能大，以與相反極性的內(nèi)部導(dǎo)電層重疊最大。二級區(qū)域 121包括寬度小于主體區(qū)域的寬度W的區(qū)域。二級區(qū)域的狹窄區(qū)域確保了外部端子側(cè)面延伸117和二級區(qū)域的該狹窄部分118之間的最近距離至少與導(dǎo)電內(nèi)部電極和相反極性的外部端子之間的最近間隔距離(Dl所示)一樣大。主體區(qū)域的高度H優(yōu)選為從內(nèi)部導(dǎo)電層與具有相同極性的外部端子的接觸點(diǎn)處測量得到的內(nèi)部導(dǎo)電層的最大長度的至少66%。低至 25%的主體區(qū)域高度已被證明可行。在圖4A-4F中示意性地示出了代表性的導(dǎo)電內(nèi)部電極，其中每個(gè)導(dǎo)電內(nèi)部電極 111圖示為具有矩形主體區(qū)域120和二級區(qū)域121。在圖4A中，二級區(qū)域包括半圓形狀。半圓形狀可以在整個(gè)區(qū)域內(nèi)具有相同半徑， 以形成半圓?；蛘?，該半徑可以變化，以形成半橢圓形狀或者半長圓形狀，其中長圓形狀由兩個(gè)半圓組成，這兩個(gè)半圓通過與其端點(diǎn)相切的平行線連接。在圖4B中，二級區(qū)域包括部分圓角的矩形形狀。該圓角部分可以在整個(gè)圓區(qū)域內(nèi)具有相同半徑以形成半圓，或者該半徑可以變化以形成半橢圓形狀或者半長圓形狀。在圖4C中，二級區(qū)域?yàn)樘菪?，其中較短的平行面優(yōu)選與主體區(qū)域相對。在圖4D中，二級區(qū)域?yàn)榫匦?，其長度L小于主體區(qū)域的寬度W。在圖4E中，二級區(qū)域?yàn)閮?nèi)凹梯形，其中梯形的不平行側(cè)內(nèi)凹。內(nèi)凹形狀優(yōu)選為圓角，并可以在整個(gè)圓角區(qū)域具有相同的半徑以形成半圓，或者半徑可以變化以形成針對圖 4A所描述的半橢圓形狀或者半長圓形狀。在圖4F中，二級區(qū)域是梯形的第一二級區(qū)域和半圓的第二二級區(qū)域的組合。在二級區(qū)域中，任何圓角部分的半徑都足夠大，以使得外部端子側(cè)面延伸和導(dǎo)電內(nèi)部電極的最近延伸之間的間隔大于第二部分和極性相反的外部端子之間的間隔。電介質(zhì)陶瓷層優(yōu)選包括電介質(zhì)陶瓷組分。陶瓷的主要組分材料例如可以由 BaTi03、BaCaTiZrO3^ BaCaZrO3> BaZrO3> CaZrO3 和 / 或 CaTiO3 構(gòu)成，但是本發(fā)明并不局限于所使用的這些陶瓷電介質(zhì)材料種類以及本領(lǐng)域公知的其它電介質(zhì)材料、絕緣體、磁性材料和半導(dǎo)體材料、或者其組合。上述電介質(zhì)陶瓷組分可以與貴金屬或賤金屬內(nèi)部電極結(jié)合使用。較廉價(jià)的賤金屬電極最優(yōu)選，其需要可以在低于普通賤金屬(如鎳)的熔化溫度的還原性氣氛中燒結(jié)的非還原(non-reducible)陶瓷，而不對電極造成損壞，從而產(chǎn)生具有高電極連續(xù)性和優(yōu)良電特性的電容器。導(dǎo)電內(nèi)部電極包括貴金屬或賤金屬。普通賤金屬包括鎳、鎢、鉬、鋁、鉻、銅或其合金，這些賤金屬可以在還原性氣氛中焙燒。普通貴金屬為銀、鈀、鉬、金或其合金。最優(yōu)選的賤金屬為鎳。外部端子和側(cè)面延伸的組分不限于本文的公開，本領(lǐng)域通常采用的任何組分均可。銀、鈀、銅、鎳或這些金屬的合金特別適合，其可以與混合了各種玻璃材料的內(nèi)部電極兼容?？梢栽谕獠慷俗由闲纬梢粋€(gè)或多個(gè)電鍍層。由于在導(dǎo)電內(nèi)部電極中使用了賤金屬，因此本發(fā)明的電容器優(yōu)選在還原性氣氛中焙燒。還原性整體氣氛平均PO2優(yōu)選為10_3至10_18atm之間，而電容器單塊中局部區(qū)域的 PO2 估計(jì)為低至約 IO^28Btm(C. A. Randall, et al.，"A Structure-Property-Processing Approach Targeted to the Challenges in Capacitive Ceramic Devices，，，CARTS USA 2006 PROCEEDINGS, at 3-12，April 3-6，2006)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠使用通常采用的相同材料和本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的傳統(tǒng)流延成型(tape casting)工藝。在這種工藝中，陶瓷粉末(諸如包括鈦酸鋇主體部分的優(yōu)選賤金屬兼容的X7R電介質(zhì))散布在有機(jī)介質(zhì)上，然后鑄成條帶。某些條帶印刷有電極圖案，在這種情況下在有機(jī)介質(zhì)中膠合鎳。僅作為本發(fā)明的制造工藝的一個(gè)示例，通過混合并碾磨陶瓷化合物來制備陶瓷漿料，該漿料可以選擇水或有機(jī)溶劑作為分散劑，有機(jī)溶劑可以是例如乙醇、異丙醇、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯或其混合物。在碾磨陶瓷之后制備窄條以進(jìn)行流延成型，通過添加粘合劑和增塑劑來控制塑形。然后通過流延成型將窄條處理成薄片。在烘干薄片之后，使用例如絲網(wǎng)印刷方法在片材上印制多個(gè)電極圖案，以形成印刷陶瓷片材。通過在諸如聚碳酸酯、聚合酯的實(shí)體上堆疊如下材料或類似方法來制備疊層未焙燒體(green body) :1) 一定數(shù)量的表示底部蓋層的未印刷陶瓷片材，然后幻一定數(shù)量的處在交替方向上的印刷陶瓷片材，從而產(chǎn)生終止于相對端部的交替電極，以及3) 一定數(shù)量的表示頂部蓋層的未印刷陶瓷片材。本發(fā)明的電介質(zhì)材料可以采用印刷片材和未印刷片材堆疊次序上的各種變化。然后在20°C和120°C之間壓緊該堆疊以促進(jìn)所有疊層的粘合。然后將疊層未焙燒體切割成各個(gè)未焙燒塊(green chip)。由貴金屬內(nèi)部電極制成的電容器可以在溫度上至不超過1400°C的空氣中燒結(jié)。在賤金屬的情況下，以不超過約1500°C的溫度、在局部氧分壓為10_3至10_18atm的還原性氣氛中燒結(jié)陶瓷。如本領(lǐng)域公知的，燒結(jié)的電容器優(yōu)選通過桶(barrel)或噴沙器進(jìn)行端面研磨處理，隨后涂敷外部電極膠以形成內(nèi)部電極的端子。然后進(jìn)行進(jìn)一步的焙燒以形成端子。對于貴金屬電極來說，焙燒通常在約500°C至900°C的溫度下在空氣中進(jìn)行。對于賤金屬來說， 焙燒通常在約600°C至1000°C的溫度下在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行約0. 1至1小時(shí)。然后可以在外部電極上電鍍鎳和錫層，以增強(qiáng)焊接性能并防止外部電極的氧化。圖IOA至圖IOF例示了本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例，其中每個(gè)電極具有主體區(qū)域 120和二級區(qū)域121，如圖4A-4F及其相關(guān)描述所示。在圖10A-10F中，三級區(qū)域121，提供為優(yōu)選地在形狀和尺寸上與二級區(qū)域相同。二級區(qū)域和三級區(qū)域的形狀和尺寸可以不同， 但最好相同，否則會增大制造復(fù)雜度，通過后文的描述對此將有更好的理解。下面參照圖11對關(guān)于圖10A-10F描述的對稱電極的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行討論。圖11示出了導(dǎo)電區(qū)域，為了簡明起見，其具有矩形的主體區(qū)域和對稱布置的梯形的二級和三級區(qū)域。制備的片材700上具有多個(gè)相等的印刷區(qū)域701。優(yōu)選每個(gè)印刷區(qū)域與相鄰的印刷區(qū)域間隔一個(gè)距離S(在窄端之間測量得到)。實(shí)際上，距離S需要足夠大以避免在相鄰的印刷區(qū)域之間出現(xiàn)任何短路或電弧。至少0.20mm(0.008英寸)的間隔是符合要求的。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，可以從同一印刷中制成頂部和底部屏蔽電極以及兩個(gè)極性的電極。這消除了對多個(gè)印刷圖案的需要，并且顯著改善了可制造性。例如，可以沿著線702和702’切割片材，參照圖12-14及其描述將清楚看出，其中所示印刷區(qū)域的每一半將用作成品中的一個(gè)屏蔽電極。類似地，可以沿著線703和703’切割片材(僅為了分離印刷區(qū)域)，以通過在切割線處附接至外部端子來形成第一極性的有源層。類似地，可以沿著線704和704’切割片材，以形成第二極性的有源層。切割線702和702’優(yōu)選地在印刷區(qū)域的中心，切割線703和703’、 704和704’優(yōu)選地剛剛位于印刷區(qū)域內(nèi)，從而確保與最終的外部端子充分接觸。沿著線705 和705’切割各個(gè)層，以分離各個(gè)電容單元。圖12示出了使用圖11的對稱電極形成的電容器的側(cè)面剖視圖。圖13是沿圖12 的線13-13截取的電容器的剖視圖，圖14是沿圖12的線14-14截取的電容器的剖視圖。 在圖12-14中，有源電極1111和1112具有相反的極性，交替的有源電極與相對的外部端子 1113和1114電接觸。突出部1019是由圖15所示的切割圖案實(shí)現(xiàn)的切割圖案的殘余物。 突出部并非有益，但卻是切割操作的產(chǎn)物。屏蔽電極1011、1012、1013和1014布置在每個(gè)與有源電極平行的表面上。屏蔽電極1012和1013起屏蔽作用，其保護(hù)相鄰的有源電極以避免其對最接近的外部端子放電。屏蔽電極1011和1014是本領(lǐng)域公知的為了制造便利而提供的可選電極?？蛇x絕緣層1116如前文所述。各屏蔽電極間隔距離S，該距離S對應(yīng)于印刷區(qū)域的間隔，如參照圖11所述。從針對圖11-14的描述中能夠理解，對稱電極圖案允許將單個(gè)圖案用于屏蔽電極和兩個(gè)有源區(qū)域，僅通過平移平行布置的相鄰片材即可。這顯著簡化了電容器制造期間的片材布局，并且任何片材可以用作電容器內(nèi)的任何層，從而使得必須制造的不同部分的數(shù)量最小化。示例下面的示例使用由相同材料制造的并具有相同的焙燒厚度0.001” (25.4ym)的條帶。所有部分使用1206封裝尺寸(case size)，通過相同的工藝使用相同的材料制成，唯一影響電特性的因素是重疊面積A，其是內(nèi)部導(dǎo)電電極設(shè)計(jì)的函數(shù)。沒有對這些電容器進(jìn)行涂敷。表1及各個(gè)示例詳細(xì)描述了導(dǎo)體設(shè)計(jì)。表1
權(quán)利要求
1.一種電容器，包括處在交替層中的第一內(nèi)部導(dǎo)體和第二內(nèi)部導(dǎo)體，其中所述第一內(nèi)部導(dǎo)體具有第一極性，所述第二內(nèi)部導(dǎo)體具有相反的極性；與所述第一內(nèi)部導(dǎo)體電接觸的第一外部端子，其中所述第一外部端子具有第一側(cè)面延伸，所述第一側(cè)面延伸沿著所述電容器的與所述第一內(nèi)部導(dǎo)體和所述第二內(nèi)部導(dǎo)體垂直的側(cè)面延伸一個(gè)距離；與所述第二內(nèi)部導(dǎo)體電接觸的第二外部端子，其中所述第二外部端子具有第二側(cè)面延伸，所述第二側(cè)面延伸沿著所述電容器的與所述第一內(nèi)部導(dǎo)體和所述第二內(nèi)部導(dǎo)體垂直的第二側(cè)面延伸第二距離；其中所述第一內(nèi)部導(dǎo)體向所述第二外部端子延伸到距所述第二外部端子為間隔距離， 所述間隔距離小于所述第二距離；其中所述第一內(nèi)部導(dǎo)體包括主體區(qū)域和二級區(qū)域，其中所述二級區(qū)域的區(qū)域?qū)挾刃∮谒鲋黧w區(qū)域的主體寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的電容器，還包括至少一個(gè)屏蔽層，所述屏蔽層平行于所述第一內(nèi)部導(dǎo)體，具有與所述第一內(nèi)部導(dǎo)體相反的極性，并且處在所述第一內(nèi)部導(dǎo)體和最接近所述第一內(nèi)部導(dǎo)體的相反極性的外部端子之間。
3.如權(quán)利要求2所述的電容器，還包括多個(gè)屏蔽層，所述屏蔽層平行于所述第一內(nèi)部導(dǎo)體，并且至少兩個(gè)所述屏蔽層具有與最接近的內(nèi)部導(dǎo)體相反的極性。
4.如權(quán)利要求1所述的電容器，其中所述二級區(qū)域包括從半圓、梯形、矩形、部分圓角矩形和內(nèi)凹梯形的組中選擇的至少一種形狀。
5.如權(quán)利要求4所述的電容器，其中所述二級區(qū)域包括從半圓、半橢圓和半長圓的組中選擇的至少一種形狀。
6.如權(quán)利要求4所述的電容器，其中所述矩形的長邊垂直于并且小于所述主體區(qū)域的寬度。
7.如權(quán)利要求1所述的電容器，其中所述主體區(qū)域的高度至少為所述第一內(nèi)部導(dǎo)體從所述第一外部端子開始測量的長度的66%。
8.如權(quán)利要求1所述的電容器，其擊穿電壓大于1120V。
9.如權(quán)利要求8所述的電容器，其擊穿電壓大于1500V。
10.一種電容器，包括處在交替層中的第一內(nèi)部導(dǎo)體和第二內(nèi)部導(dǎo)體，其中所述第一內(nèi)部導(dǎo)體具有第一極性，所述第二內(nèi)部導(dǎo)體具有相反的極性；與所述第一內(nèi)部導(dǎo)體電接觸的第一外部端子，其中所述第一外部端子具有第一側(cè)面延伸，所述第一側(cè)面延伸沿著所述電容器的與所述第一內(nèi)部導(dǎo)體和所述第二內(nèi)部導(dǎo)體垂直的側(cè)面延伸一個(gè)距離；與所述第二內(nèi)部導(dǎo)體電接觸的第二外部端子，其中所述第二外部端子具有第二側(cè)面延伸，所述第二側(cè)面延伸沿著所述電容器的與所述第一內(nèi)部導(dǎo)體和所述第二內(nèi)部導(dǎo)體垂直的第二側(cè)面延伸第二距離；其中所述第一內(nèi)部導(dǎo)體向所述第二外部端子延伸到距所述第二外部端子為間隔距離， 所述間隔距離小于所述第二距離；其中所述第一內(nèi)部導(dǎo)體包括主體區(qū)域和二級區(qū)域，其中所述二級區(qū)域距離所述第二側(cè)面延伸比所述第二距離更遠(yuǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的電容器，還包括至少一個(gè)屏蔽層，所述屏蔽層平行于所述第一內(nèi)部導(dǎo)體和所述第二內(nèi)部導(dǎo)體，具有與最接近的內(nèi)部導(dǎo)體相反的極性，并且處在所述最接近的內(nèi)部導(dǎo)體和最接近所述最接近的內(nèi)部導(dǎo)體的相反極性的外部端子之間。
12.如權(quán)利要求11所述的電容器，還包括多個(gè)屏蔽層，所述屏蔽層平行于所述第一內(nèi)部導(dǎo)體和所述第二內(nèi)部導(dǎo)體，并且至少兩個(gè)所述屏蔽層具有與最接近的內(nèi)部導(dǎo)體相反的極性。
13.如權(quán)利要求10所述的電容器，其中所述二級區(qū)域包括從半圓、梯形、矩形、部分圓角矩形和內(nèi)凹梯形的組中選擇的至少一種形狀。
14.如權(quán)利要求13所述的電容器，其中所述二級區(qū)域包括從半圓、半橢圓和半長圓的組中選擇的至少一種形狀。
15.如權(quán)利要求13所述的電容器，其中所述矩形的長邊垂直于并且小于所述主體區(qū)域的寬度。
16.如權(quán)利要求10所述的電容器，其中所述主體區(qū)域的高度至少為所述第一內(nèi)部導(dǎo)體從所述第一外部端子開始測量的長度的66%。
17.如權(quán)利要求10所述的電容器，其擊穿電壓大于1120V。
18.如權(quán)利要求17所述的電容器，其擊穿電壓大于1500V。
19.一種形成多層陶瓷電容器的方法，包括如下步驟在連續(xù)的片材上印刷導(dǎo)電材料的印刷區(qū)域的圖案，其中每個(gè)印刷區(qū)域具有主體區(qū)域和二級區(qū)域，其中所述二級區(qū)域的區(qū)域?qū)挾刃∮谒鲋黧w區(qū)域的主體寬度； 通過如下步驟形成層疊組件以平行偏移的方式在底部片材上方覆蓋第一片材，其中所述底部片材的至少一個(gè)所述印刷區(qū)域被重疊，但是與所述第一片材的一個(gè)印刷區(qū)域橫向偏移，在所述重疊但橫向偏移的印刷區(qū)域之間具有電介質(zhì)前體；在所述第一片材上方覆蓋第二片材，其中所述第二片材的至少一個(gè)所述印刷區(qū)域被重疊，但是與所述第一片材的所述印刷區(qū)域和所述底部片材的所述印刷區(qū)域偏移，在所述重疊但橫向偏移的印刷區(qū)域之間具有電介質(zhì)；覆蓋其它片材，使其交替片材的印刷區(qū)域分別與所述第一片材和所述第二片材對準(zhǔn)， 并且在所述重疊但橫向偏移的印刷區(qū)域之間具有電介質(zhì)；覆蓋頂部片材，使其印刷區(qū)域與所述底部片材對準(zhǔn)，并且在所述重疊但橫向偏移的印刷區(qū)域之間具有電介質(zhì)；切割未焙燒的壓緊片材，以分離具有形成第一內(nèi)部導(dǎo)體的第一層的印刷區(qū)域、形成第二內(nèi)部導(dǎo)體的第二層的印刷區(qū)域、和形成屏蔽層的頂部片材和底部片材的印刷區(qū)域的層疊結(jié)構(gòu)；對所述層疊組件進(jìn)行焙燒，以去除有機(jī)材料并將所述片材熔合成焙燒過的單塊； 在所述焙燒過的單塊上形成與所述第一內(nèi)部導(dǎo)體電接觸的第一外部端子；和在所述焙燒過的單塊上形成與所述第二內(nèi)部導(dǎo)體電接觸的第二外部端子。
20.如權(quán)利要求19所述的形成多層陶瓷電容器的方法，其中所述二級區(qū)域包括從半圓、梯形、矩形、部分圓角矩形和內(nèi)凹梯形的組中選擇的至少一種形狀。
21.如權(quán)利要求20所述的形成多層陶瓷電容器的方法，其中所述二級區(qū)域包括從半圓、半橢圓和半長圓的組中選擇的至少一種形狀。
22.如權(quán)利要求20所述的形成多層陶瓷電容器的方法，其中所述矩形的長邊垂直于并且小于所述主體區(qū)域的寬度。
23.如權(quán)利要求19所述的形成多層陶瓷電容器的方法，其中所述主體區(qū)域的高度至少為所述第一內(nèi)部導(dǎo)體從所述第一外部端子開始測量的長度的66%。
24.如權(quán)利要求19所述的形成多層陶瓷電容器的方法，其中擊穿電壓大于1120V。
25.如權(quán)利要求M所述的形成多層陶瓷電容器的方法，其中擊穿電壓大于1500V。
26.如權(quán)利要求19所述的形成多層陶瓷電容器的方法，其中每個(gè)所述印刷區(qū)域還包括與所述二級區(qū)域相對的三級區(qū)域。
27.如權(quán)利要求沈所述的形成多層陶瓷電容器的方法，其中每個(gè)所述印刷區(qū)域是對稱的。
28.如權(quán)利要求沈所述的形成多層陶瓷電容器的方法，其中所述三級區(qū)域包括從半圓、梯形、矩形、部分圓角矩形和內(nèi)凹梯形的組中選擇的至少一種形狀。
29.如權(quán)利要求觀所述的形成多層陶瓷電容器的方法，其中所述三級區(qū)域包括從半圓、半橢圓和半長圓的組中選擇的至少一種形狀。
30.如權(quán)利要求觀所述的形成多層陶瓷電容器的方法，其中所述矩形的長邊垂直于并且小于所述主體區(qū)域的寬度。
全文摘要
本發(fā)明描述了具有高電壓容量并且無需部分涂敷以避免表面閃絡(luò)的多層陶瓷電容器的新設(shè)計(jì)。一種設(shè)計(jì)組合了用于高電容的大重疊面積，同時(shí)保持了高電壓容量。該設(shè)計(jì)的一種變型具有比該設(shè)計(jì)以及現(xiàn)有技術(shù)中描述的其它設(shè)計(jì)更高的電壓容量，盡管在此情況下重疊面積以及電容會降低。
文檔編號H01G4/30GK102473522SQ201080030062
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者朗尼·G·瓊斯, 約翰·巴爾蒂圖德, 詹姆斯·R·梅吉 申請人:凱米特電子公司