多层陶瓷电容器和用于该多层陶瓷电容器的安装板的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种多层陶瓷电容器，包括：包括沿该陶瓷本体的宽度方向堆叠的多个电介质层的陶瓷本体；包括交替地暴露于陶瓷本体的两个端表面的多个第一内电极和第二内电极并且在第一内电极和第二内电极之间插入有电介质层并且形成有电容的工作区域；形成在工作区域上方的电介质层的上边缘部分；形成在工作区域下方的电介质层且厚度小于上边缘部分的下边缘部分；以及覆盖陶瓷本体的两个端表面的第一外电极和第二外电极，其中，当陶瓷本体的总厚度的一半用A来表示，下边缘部分的厚度用B来表示，工作区域的总厚度的一半用C来表示，并且上边缘部分的厚度用D来表示时，工作区域的中心与陶瓷本体的中心之间的偏离比值（B+C）/A满足1.047≤（B+C）/A≤1.562。
【专利说明】多层陶瓷电容器和用于该多层陶瓷电容器的安装板
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年I月2日向韩国知识产权局申请的韩国专利申请N0.10-2013-0000177的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过参考结合于本申请中。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种多层陶瓷电容器和一种安装板，所述安装板上安装有所述多层陶瓷电容器。
【背景技术】
[0004]多层陶瓷电容器(一种多层芯片式电子元件)是通常安装在各种电子产品(例如包括液晶显示器(IXD)和等离子显示面板(PDP)等的图像显示装置、计算机、个人数字助理(PDA)以及移动电话等)的印刷电路板上以用于实现充电或者放电的芯片型电容器。
[0005]多层陶瓷电容(MLCC)由于具有体积小、电容高且易于安装的优点而可以用作为各种电子产品的元件。
[0006]多层陶瓷电容器可以具有如下结构:多个电介质层和多个内电极彼此交替堆叠，所述多个内电极与所述多个电介质层极性不同并且设置在电介质层之间。
[0007]然而，由于这些电介质层具有压电性和电致伸缩性，因此当交流(AC)或者直流(DC)电压施加到多层陶瓷电容器上时，内电极之间可能发生压电现象并因此产生振动。
[0008]这种振动可以通过多层陶瓷电容器的外电极传递至安装该多层陶瓷电容器的印刷电路板上，并且整个印刷电路板可以变成声学反射表面以传递振动声音(如噪声)。
[0009]这种振动产生的声音可以具有相当于20Hz至20000Hz范围内的声频，且这种频率会引起听者感觉不适并且被称为噪声。降低这种噪声的研究是必要的。
[0010]下述专利文献I公开了一种多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器中下覆盖层比上覆盖层厚，且内电极的形成为相对于基片共面。
[0011][相关技术文件]
[0012](专利文献I):日本专利公开出版物:Νο.Η06-215978
【发明内容】
[0013]本发明的一个方面提供了一种能够降低由于压电效应造成的振动而产生的噪声的多层陶瓷电容器。
[0014]根据本发明的这个方面，提供了一种多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器包括:陶瓷本体，该陶瓷本体包括沿该陶瓷本体的宽度方向堆叠的多个电介质层；工作区域，该工作区域包括交替地暴露于所述陶瓷本体的两个端表面的多个第一内电极和第二内电极并且在所述第一内电极和所述第二内电极之间插入有所述电介质层，因此该工作区域中形成有电容；上边缘部分，该上边缘部分形成在所述工作区域上方的所述电介质层；下边缘部分，该下边缘部分形成在所述工作区域下方的所述电介质层，且该下边缘部分具有比所述上边缘部分更厚的厚度；以及第一外电极和第二外电极，所述第一外电极和所述第二外电极覆盖所述陶瓷本体的两个端表面，其中，当所述陶瓷本体的总厚度的一半用A来表示，所述下边缘部分的厚度用B来表示，所述工作区域的总厚度的一半用C来表示，并且所述上边缘部分的厚度用D来表示时，所述工作区域的中心与所述陶瓷本体的中心之间的偏离比值(B+C) /A 满足 1.047 ≤ (B+C) /A ≤1.562。
[0015]此处，所述上边缘部分的厚度D与所述下边缘部分的厚度B的比值D/B可以满足
0.048 ( D/B ( 0.564。
[0016]此处，所述下边缘部分的厚度B与所述陶瓷本体的总厚度的一半A的比值B/A可以满足0.649≤B / A≤1.182。
[0017]此处，所述工作区域的总厚度的一半C与所述下边缘部分的厚度B的比值C/B可以满足 0.322 ≤ C/B ≤0.971。
[0018]此处，由于在施加电压的过程中所述工作区域的中心产生的变形率与所述下边缘部分中产生的变形率之间的差异，形成于所述陶瓷本体的两个端表面上的拐点可以形成在等于或低于所述陶瓷本体的厚度的中心的高度的位置处。
[0019]根据本发明的另一方面，提供了一种用于安装多层陶瓷电容器的安装板，该安装板包括:印刷电路板，该印刷电路板上设置有第一电极垫和第二电极垫；以及多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器安装在所述印刷电路板上，其中，所述多层陶瓷电容器包括:陶瓷本体，该陶瓷本体包括沿该陶瓷本体的宽度方向堆叠的多个电介质层；工作区域，该工作区域包括交替地暴露于所述陶瓷本体的两个端表面的多个第一内电极和第二内电极并且在所述第一内电极和所述第二内电极之间插入有所述电介质层，因此该工作区域中形成有电容；上边缘部分，该上边缘部分形成在所述工作区域上方的所述电介质层；下边缘部分，该下边缘部分形成在所述工作区域下方的所述电介质层，且该下边缘部分具有比所述上边缘部分更厚的厚度；以及第一外电极和第二外电极，所述第一外电极和所述第二外电极覆盖所述陶瓷本体的两个端表面并且分别通过焊料与所述第一电极垫和所述第二电极垫连接，当所述陶瓷本体的总厚度的一半用A来表示，所述下边缘部分的厚度用B来表示，所述工作区域的总厚度的一半用C来表示，并且所述上边缘部分的厚度用D来表示时，所述工作区域的中心与所述陶瓷本体的中心之间的偏离比值(B+C) /A满足1.047 ( (B+C) /A ( 1.562。
[0020]此处，由于在施加电压的过程中，所述工作区域的中心产生的变形率与所述下边缘部分中产生的变形率之间的差异，形成于所述陶瓷本体的两个端表面上的拐点可以形成在等于或低于所述陶瓷本体的焊料的高度的位置处。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其他方面、特征和其他优点将能够更清楚地得到理解，其中:
[0022]图1是示意性地显示根据本发明的一种实施方式的多层陶瓷电容器的局部剖开的立体图；
[0023]图2是显示图1中的多层陶瓷电容器的沿其长度方向截取的剖视图；
[0024]图3是显示图1中的多层陶瓷电容器的沿其长度方向截取的剖视图，该剖视图用于说明该多层陶瓷电容器中所包括的元件的尺寸关系；[0025]图4是显示图1中的多层陶瓷电容器安装在印刷电路板上的状态的立体图；
[0026]图5是显示图4中的多层陶瓷电容器和印刷电路板的沿长度方向截取的剖视图；以及
[0027]图6是是示意性地显示在多层陶瓷电容器安装在印刷电路板上的状态下当电压施加在该多层陶瓷电容器上时图4的多层陶瓷电容器的变形的剖视图。
【具体实施方式】
[0028]下文中，将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
[0029]然而，本发明可以通过多种不同的形式实现，并且不应该被理解为局限于此处所述的实施方式。更确切地说，提供这些实施方式的目的在于使得本公开更加彻底和完整，并将本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。
[0030]在附图中，出于清楚的目的，部件的形状和尺寸可能放大，并且相同的附图标记始终用于表示相同或相似的部件。
[0031]为了清楚地描述本发明的实施方式，可以如下定义六面体的方向:附图中标示的L、W以及T分别指示长度方向、宽度方向和厚度方向。在此，宽度方向也可以指堆叠电介质层的堆叠方向。
[0032]此外，在本实施方式中，陶瓷本体的沿其长度方向形成有第一外电极和第二外电极的表面被定义为左端表面和右端表面，并且垂直于所述左端表面和所述右端表面的表面被定义为侧表面。
[0033]多层陶瓷电容器
[0034]参见图1和图2，根据本发明的实施方式的多层陶瓷电容器100可以包括:陶瓷本体110、包括第一内电极121和第二内电极122的工作区域115、上边缘部分112和下边缘部分113、以及覆盖在陶瓷本体110的两个端表面的第一外电极131和第二外电极132。
[0035]陶瓷本体110可以通过沿宽度方向(W)堆叠多个电介质层111然后进行烧结而形成。并且该陶瓷本体110的形状和尺寸以及堆叠的电介质层111的数量并不限于本实施方式所描述的方案。
[0036]此外，组成陶瓷本体110的多个电介质层111处于烧结状态，这样，相邻的电介质层111之间的边界可以形成为一体，以使得在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下不容易辨别这些边界。
[0037]陶瓷本体110可以包括有助于多层陶瓷电容器电容形成的工作区域115以及分别形成在工作区域115的上方和下方的上边缘部分112和下边缘部分113。
[0038]工作区域115可以通过重复地堆叠多个第一内电极121和第二内电极122以使第一内电极121和第二内电极122与插入在它们之间的电介质层111具有重叠的部分，电介质层111沿宽度方向(W)堆叠。
[0039]此处，电介质层111的厚度可以根据多层陶瓷电容器100的预期电容任意改变。烧制后单层电介质层111的厚度可以是0.01 μ m至1.00 μ m，但是本发明并不限制于此。
[0040]此外，电介质层111可能含有具有高介电常数的陶瓷粉末，例如，钛酸钡(BaTi03)基粉末或者钛酸锶(SrTi03 )基粉末，但是本发明并不限于此。
[0041]第一内电极121和第二内电极122是一对极性相反的电极。第一内电极121和第二内电极122可以通过在沿宽度方向(W)堆叠的电介质层111上印刷预定厚度的含有导电金属的导电浆料而形成，该第一内电极121和第二内电极122交替地暴露于陶瓷本体的沿长度方向(L)的两个端表面。第一内电极121和第二内电极122可以通过设置在二者之间的电介质层111彼此电绝缘。
[0042]也就是说，第一内电极121和第二内电极122可以凭借其交替地暴露于陶瓷本体110的两个端表面的部分而与第一外电极131和第二外电极132电连接。
[0043]因此，当电压施加于第一外电极131和第二外电极132时，电荷储存在彼此相对的第一内电极121和第二内电极122之间。此处，多层陶瓷电容器100的电容与第一内电极121和第二内电极122的重叠部分的面积成比例。
[0044]第一内电极121和第二内电极122的厚度可以根据用途来确定，例如，鉴于陶瓷本体110的尺寸，第一内电极121和第二内电极122的厚度可以确定为在0.2μπι至Ι.Ομπι的范围内。但是本发明并不限于此。
[0045]此外，包含在用于形成第一内电极121和第二内电极122的导电浆料中的导电金属可以是镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)或者是它们的合金，但是本发明不限于此。
[0046]并且，导电浆料可以通过丝网印刷法、凹版印刷法或类似的其他方法进行印刷，但本发明并不限于此。
[0047]下边缘部分113要比上边缘部分112厚。换言之，上边缘部分112和下边缘部分113的厚度可以通过控制第一内电极121或第二内电极122的尺寸和位置来进行调整。
[0048]上边缘部分112和下边缘部分113可以主要用于防止第一内电极121和第二内电极122由于物理的或化学的应力而损坏。
[0049]同时，在必要时可以沿厚度方向在上边缘部分112的上表面和下边缘部分113的下表面进一步堆叠单层、两层或更多层的电介质层，从而形成上覆盖层和下覆盖层(未显示)。必要时，上覆盖层和下覆盖层可以用于增加上边缘部分112和下边缘部分113的厚度。此处，在上覆盖层和下覆盖层中使用的电介质层与在工作区域115中使用的电介质层111由相同的材料形成。
[0050]第一外电极131和第二外电极132可以由包含导电金属的导电衆料形成。导电衆料中包含的导电金属可以为镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、金(Au)或者是它们的合金，但是本发明不限于此。
[0051]下面，将对根据本实施方式的多层陶瓷电容器中包含的元件的尺寸与噪声之间的关系进行描述。
[0052]参见图3，A表示陶瓷本体110的总厚度的一半，B表示下边缘部分113的厚度，C表示工作区域115的总厚度的一半，并且D表示上边缘部分112的厚度。
[0053]此处，陶瓷本体110的总厚度是指从陶瓷本体110的顶表面St到底表面Sb的距离，工作区域115的总厚度是指第一内电极121或第二内电极122的厚度。
[0054]此外，下边缘部分113的厚度B是指从沿工作区域115的厚度方向的第一内电极121或第二内电极122的下表面到陶瓷本体110的底表面SB的距离，上边缘部分112的厚度D是指从沿工作区域115的厚度方向的第一内电极121或第二内电极122的上表面到陶瓷本体110的顶表面St的距离。
[0055]当具有相反极性的电压施加到形成在多层陶瓷电容器100的两个端表面上的第一外电极131和第二外电极132上时，由于发生在电介质层111中的逆压电效应，陶瓷本体110沿其厚度方向膨胀和收缩；并且与陶瓷本体110沿厚度方向的膨胀和收缩相反，由于泊松效应，第一外电极131和第二外电极132的两个端部收缩和膨胀。
[0056]此处，工作区域115的中心是指第一外电极131和第二外电极132的最大收缩部分，该部分为产生噪声的因素。
[0057]也就是，根据本发明的实施方式，由于在施加电压的过程中，所述工作区域115中心CLa所产生的变形率与所述下覆盖层113中所产生的变形率之间的差异，为了降低噪声，分别形成在陶瓷本体110的两个端表面上的拐点(PI)可以形成在等于或者低于陶瓷本体110的厚度的中心CLc的高度的位置处。
[0058]此处，为了进一步地降低噪声，所述工作区域115的中心CLa和所述陶瓷本体110的中心CLc之间的偏离比值(B+C) /A可以满足1.047≤(B+C) /A≤1.562。
[0059]另外，所述上边缘部分112的厚度D与所述下边缘部分113的厚度B的比值D/B可以满足 0.048 ≤D/B ≤ 0.564。 [0060]并且，所述下边缘部分113的厚度B与所述陶瓷本体110的总厚度的一半A的比值B/A可以满足0.649≤B / A≤1.182。
[0061]此外，所述工作区域115的总厚度的一半C与所述下边缘部分113的厚度B的比值 C/B 可以满足 0.322 ≤C/B ≤0.971。
[0062]实骀例
[0063]根据实施例和对比例的单个多层陶瓷电容器由以下步骤制造。
[0064]将包括例如钛酸钡(BaTi03)粉末或者类似物的浆料涂覆在载体膜上然后干燥，以制备多个厚度为1.8μπι的陶瓷基片。
[0065]然后，采用丝网印刷法在多个陶瓷基片上涂敷导电浆料，以形成交替暴露于陶瓷基片的两个端表面的多个第一内电极121和第二内电极122。
[0066]此处，第一内电极121和第二内电极122形成为允许沿基于第一内电极121和第二内电极122的陶瓷基片的厚度方向(T)下边缘部分113的厚度大于上边缘部分112的厚度。
[0067]接着，沿宽度方向(W)堆叠约370层陶瓷基片以形成堆叠体，该并且在85°C下以1000kgf/cm2的压力对该堆叠体施加等压压制(isostatic pressing)。
[0068]然后，将压制后的陶瓷堆叠体切割成单个的基片。并且，将切割好的基片在大气气氛中在230°C下保持60小时来进行去粘合(debindering)处理。
[0069]之后，将得到的基片在1200°C在使得第一内电极121和第二内电极122以及第一虚设图案123和第二虚设图案124不被氧化的低于Ni/NiO的平衡氧分压的10-natm-10-10atm的氧分压的还原性气氛的条件下进行烧结。烧结后过后，陶瓷本体110的尺寸为1.72_X0.92_ (长度X宽度)(LXW，1709规格)。此处，长度X宽度(LXW)上的制造公差在±0.1mm的范围内。
[0070]然后，继续进行电镀工艺，使得第一外电极131和第二外电极132形成在陶瓷本体110的两个端表面上并且使得下边缘部分113作为陶瓷本体110的底表面SB，以形成多层陶瓷电容器100。 接下来，通过实验测量噪声。
[0071]【表1】
【权利要求】
1.一种多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器包括: 陶瓷本体，该陶瓷本体包括沿该陶瓷本体的宽度方向堆叠的多个电介质层； 工作区域，该工作区域包括交替地暴露于所述陶瓷本体的两个端表面的多个第一内电极和第二内电极并且在所述第一内电极和所述第二内电极之间插入有所述电介质层，因此该工作区域中形成有电容； 上边缘部分，该上边缘部分形成在所述工作区域上方的所述电介质层上； 下边缘部分，该下边缘部分形成在所述工作区域下方的所述电介质层上，且该下边缘部分具有比所述上边缘部分更厚的厚度；以及 第一外电极和第二外电极，所述第一外电极和所述第二外电极覆盖所述陶瓷本体的两个端表面， 其中，当所述陶瓷本体的总厚度的一半用A来表示，所述下边缘部分的厚度用B来表示，所述工作区域的总厚度的一半用C来表示，并且所述上边缘部分的厚度用D来表示时，所述工作区域的中心与所述陶瓷本体的中心之间的偏离比值(B+C) /A满足1.047 ( (B+C)/A ( 1.562。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述上边缘部分的厚度D与所述下边缘部分的厚度B的比值D/B满足0.048 ( D/B ( 0.564。
3.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述下边缘部分的厚度B与所述陶瓷本体的总厚度的一半A的比值B/A满足0.649 ( B/A ( 1.182。
4.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述工作区域的总厚度的一半C与所述下边缘部分的厚度B的比值C/B满足0.322 ( C/B ( 0.971。
5.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，由于在施加电压时所述工作区域的中心产生的变形率与所述下边缘部分中产生的变形率之间的差异，形成于所述陶瓷本体的两个端表面上的拐点形成在等于或低于所述陶瓷本体的厚度的中心的高度的位置处。
6.一种用于该多层陶瓷电容器的安装板，该安装板包括: 印刷电路板，该印刷电路板上形成有第一电极垫和第二电极垫；以及 多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器安装在所述印刷电路板上， 其中，所述多层陶瓷电容器包括: 陶瓷本体，该陶瓷本体包括沿该陶瓷本体的宽度方向堆叠的多个电介质层； 工作区域，该工作区域包括交替地暴露于所述陶瓷本体的两个端表面的多个第一内电极和第二内电极并且在所述第一内电极和所述第二内电极之间插入有所述电介质层，因此该工作区域中形成有电容； 上边缘部分，该上边缘部分形成在所述工作区域上方的所述电介质层上； 下边缘部分，该下边缘部分形成在所述工作区域下方的所述电介质层上，且该下边缘部分具有比所述上边缘部分更厚的厚度；以及 第一外电极和第二外电极，所述第一外电极和所述第二外电极覆盖所述陶瓷本体的两个端表面并且分别通过焊料与所述第一电极垫和所述第二电极垫连接， 当所述陶瓷本体的总厚度的一半用A来表示，所述下边缘部分的厚度用B来表示，所述工作区域的总厚度的一半用C来表示，并且所述上边缘部分的厚度用D来表示时，所述工作区域的中心与所述陶瓷本体的中心之间的偏离比值(B+C) /A满足1.047 ( (B+C) /A ≤1.562。
7.根据权利要求6所述的安装板，其中，所述上边缘部分的厚度D与所述下边缘部分的厚度B的比值D/B满足0.048 ≤ D/B ≤ 0.564。
8.根据权利要求6所述的安装板，其中，所述下边缘部分的厚度B与所述陶瓷本体的总厚度的一半A的比值B/A满足0.649≤B /A≤1.182。
9.根据权利要求6所述的安装板，其中，所述工作区域的总厚度的一半C与所述下边缘部分的厚度B的比值C/B满足0.322 ≤C/B≤ 0.971。
10.根据权利要求6所述的安装板，其中，由于在施加电压时所述工作区域的中心产生的变形率与所述下边缘部分中产生的变形率之间的差异，形成于所述陶瓷本体的两个端表面上的拐点形成在等于或低于所述陶瓷本体的焊料的高度的位置处。
【文档编号】H01G4/12GK103915254SQ201310317601
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2013年1月2日
【发明者】安永圭, 朴珉哲, 禹锡均, 朴祥秀 申请人:三星电机株式会社