具防跳弧功能的积层陶瓷电容器的制作方法

本实用新型是提供一种具防跳弧功能的积层陶瓷电容器，尤指电容器本体内部的内电极层上下二侧处设有防跳火层，便可通过防跳火层形状与位置的配置关系，有效抑制电容器本体内部因高能量密度所触发的电弧效应，进而提升产品耐电压与抗跳火的效果。

背景技术：

现今电子元件的制作逐渐被要求多任务发展，以符合高阶电子元件彼此之间复杂的讯号传递与运作，并使电容器朝着微型化、高电容量、高稳定性及可靠度等趋势迈进，而传统电容器转变为以芯片方式的积层陶瓷电容器，由于生产设备精进及工艺技术的持续突破，使积层陶瓷电容器不但大幅缩小其体积及降低了生产成本，通常也被加以高电容量及高信赖度的产品要求。

积层陶瓷电容器储存电荷的功能，主要源自多个彼此相互叠层的陶瓷诱电体层及内电极层，并由内电极层与陶瓷诱电体层二端之外电极作电性接续，此种层状结构是可以储存电量的特殊容器，且该陶瓷诱电体层及金属的内电极层是其电量储存原理的关键，当内电极层叠层层数不断正向增加时，总电容值将伴随着提升，其交错叠层的内电极依据极性的不同，各内电极会分别蓄积正电荷及负电荷，始组构成一串联设计的配置关系，并在此配置关系中，由于电荷会随着导体移动，所以积层陶瓷电容器的外电极亦是正电荷及负电荷可能大量蓄积的部位，然而随着积层陶瓷电容器的技术发展，使其叠层的层数不断增加及厚度变薄，故当积层陶瓷电容器在电路板上突然遭遇超过其所能承受的高电压或电流脉冲时，积层陶瓷电容器本体将与外电极引发电弧或跳火现象，并导致积层陶瓷电容器的破损或功能失效，最终影响产品表现与可靠度。

为了避免积层陶瓷电容器遭遇突如其来的电弧或跳火现象所造成的问题，迄今为止的已知技术遂发展出在积层陶瓷电容器的顶部及底部各安装一层遮护电极方式，以强化电容器的产品信赖度，请参阅图10、11所示，是分别为现有积层陶瓷电容器的结构示意图及另一现有积层陶瓷电容器的俯视图，其中该电容器A的积层本体A1内部设有彼此交错叠层的多第一内电极A2及第二内电极A3，并在积层本体A1二端处设有与第一内电极A2、第二内电极A3作电性接续的第一终端A4及第二终端A5，而积层本体A1顶部及底部分别安装有一顶部遮护电极B及底部遮护电极C，并在积层本体A1二侧处亦进一步分别设有多侧遮护电极D。

此种电容器A的顶部遮护电极B及底部遮护电极C，其虽可防止出现在跨越积层本体A1顶部或底部介于第一终端A4、第二终端A5与该相反极性的第一内电极A2、第二内电极A3之间触发的电弧，并由侧遮护电极D屏蔽出现在第一终端A4、第二终端A5与该具有相反极性的第一内电极A2、第二内电极A3之间触发的电弧，不过当积层本体A1及第一内电极A2及第二内电极A3的制作工艺在各层厚度进一步地追求更加薄型化以后，使电容器A蓄积高电压与高电容，以及高能量密度也随着增加，遂使电弧现象发生部位更趋近于随机分布且破坏力更强，因此，已知技艺所揭露的遮护电极技术方案渐渐地电必须面临改良才能够更有效的防止更强大电弧或跳火现象等问题，否则将使积层陶瓷电容器在追求提升总电容值表现的发展方向上势必会受到限制，俨然已成为从事于此行业者所亟欲重新设计与持续解决的课题。

技术实现要素：

有鉴于上述现有的问题与缺失，乃搜集相关数据经由多方的评估及考虑，并利用从事于此行业的多年研发经验不断的试做与修改，始有此种具防跳弧功能的积层陶瓷电容器新型诞生。

本实用新型的主要目的在于电容器本体各二相邻的陶瓷介电体层相对内侧表面上为设有彼此交错叠层的内电极层，并在电容器本体二端处皆设有外部端电极，便可通过电容器本体内部的内电极层上下二侧处分别设有电性连接于外部端电极的防跳火层，并在二防跳火层分别具有至少三对上下间隔排列的上遮护电极及下遮护电极，且各上遮护电极与下遮护电极分别成对的设置于靠近电容器本体顶部与底部同一平面上彼此相隔有一间距，可有效的抑制因蓄积高电压与高电容，以及高能量密度增加而自电容器本体内部朝外部端电极方向任意的溢流并触发电弧效应的机率，并在内电极层薄型化的状态下仍具有承受瞬间电弧破坏的能力，进而提升产品耐电压与抗跳火的效果。

本实用新型的次要目的在于防跳火层的宽度为等于电容器本体的内电极层宽度，并使宽度方向的中心线相互重叠，以确保上遮护电极与下遮护电极对齐于内电极层上的重叠面积，便可通过防跳火层形状与位置的配置关系，有效的抑制因蓄积高电压与高电容，以及高能量密度增加出现在跨越电容器本体顶部或底部介于外部端电极与该相反极性的内电极层之间触发的电弧，亦可防止电容器本体发生跳火的现象。本实用新型另可以稍加调整上遮护电极或下遮护电极的宽度，使上遮护电极或下遮护电极的宽度不等于内电极层宽度，即相对于内电极层宽度进一步稍微减小至介于0.8～1.0倍范围之间或微幅增加至介于1.0～1.5倍范围之间，但唯一不变是宽度方向的中心线必须相互重叠，从而确保仍能够有效率地维持与内电极层的重叠面积，而此调整不影响本实用新型所欲达成的防跳火效果。

本实用新型的另一目的乃在于电容器本体内部为可进一步设有多中央遮护电极，并使中央遮护电极分别设置于成对的二上遮护电极与下遮护电极之间同一平面上彼此相隔一距离，且各中央遮护电极宽度等于上遮护电极与下遮护电极宽度，以及叠层的数量相同，便可通过中央遮护电极进一步阻却瞬间高电压与高电容寻找间隙去触发电弧效应，使高能量电流密度更稳定的被抑制在电容器本体内部。

本实用新型的再一目的乃在于电容器本体内部的内电极层二侧处与外部端电极之间为进一步分别设有侧屏蔽层，并在二侧屏蔽层分别具有电性连接于外部端电极的第一侧屏蔽电极及第二侧屏蔽电极，且各第一侧屏蔽电极与第二侧屏蔽电极宽度等于内电极层宽度，以及宽度方向的中心线相互重叠，便可通过二侧屏蔽层进一步屏蔽出现在外部端电极与该具有相反极性的内电极层之间触发的电弧，并搭配防跳火层更有效的防止电容器本体内部诱发随机分布的电弧现象，以强化电容器本体正向(顶/底部)及侧向的电弧遮护能力。电容器本体在制造过程时，由于各介电体层及内电极层皆会在高温下承受特定压缩应力，当第一侧屏蔽电极或第二侧屏蔽电极的宽度等于其同一平面内电极层的宽度且宽度方向中心线相互重叠时，它们能够赋予内电极适当机械强度，以抵抗内电极末梢因为应力所造成的歪曲变形现象。本实用新型另可以稍加调整第一侧屏蔽电极或第二侧屏蔽电极的宽度，使第一侧屏蔽电极或第二侧屏蔽电极的宽度不等于其同一平面内电极层的宽度，即相对于内电极层的宽度进一步稍微减小至介于0.8～1.0倍范围之间或微幅增加至介于1.0～1.5倍范围之间，但唯一不变是宽度方向的中心线必须相互重叠，从而确保第一侧屏蔽电极或第二侧屏蔽电极仍能够有效率地屏蔽出现在外部端电极与该具有相反极性的内电极层之间可能触发的电弧现象。

本实用新型的又一目的在于电容器本体内部为可进一步设有多中央屏蔽电极，该中央屏蔽电极分别设置于成对的第一内电极与第二内电极之间同一平面上彼此相隔一间距，并与第一侧屏蔽电极与第二侧屏蔽电极彼此交错叠层，便可通过中央遮护电极与中央屏蔽电极使电场效应部分集中于电容器本体中央处，并进一步抑制电容器本体内部触发电弧效应的机率，更能提升产品耐电压与抗跳火的效果。

附图说明

图1是为本实用新型第一优选实施例的结构示意图。

图2是为本实用新型第二优选实施例的结构示意图。

图3是为本实用新型第三优选实施例的结构示意图。

图4是为本实用新型第四优选实施例的结构示意图。

图5是为本实用新型第五优选实施例的结构示意图。

图6是为本实用新型第六优选实施例的结构示意图。

图7是为本实用新型第七优选实施例的结构示意图。

图8是为本实用新型第八优选实施例的结构示意图。

图9是为本实用新型优选实施例侧屏蔽层的结构示意图。

图10是为现有积层陶瓷电容器的结构示意图。

图11是为另一现有积层陶瓷电容器的俯视图。

【符号说明】

1、电容器本体

11、陶瓷介电体层

12、内电极层

121、第一内电极

122、第二内电极

123、浮动电极

13、外部端电极

2、防跳火层

21、上遮护电极

22、下遮护电极

23、中央遮护电极

3、侧屏蔽层

31、第一侧屏蔽电极

32、第二侧屏蔽电极

33、中央屏蔽电极

A、电容器

A1、积层本体

A2、第一内电极

A3、第二内电极

A4、第一终端

A5、第二终端

B、顶部遮护电极

C、底部遮护电极

D、侧遮护电极

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本实用新型所采用的技术手段及其构造，现绘图就本实用新型的优选实施例详加说明其构造与功能如下，以利于完全了解。

请参阅图1至图3所示，是分别为本实用新型第一优选实施例的结构示意图、第二优选实施例的结构示意图及第三优选实施例的结构示意图，由图中可清楚看出，本实用新型的积层陶瓷电容器的结构改良为包括有电容器本体1、二外部端电极13及二防跳火层2，其中该电容器本体1具有上下叠层的多陶瓷介电体层11，并在各二相邻陶瓷介电体层11相对内侧表面上分别设有彼此交错叠层的内电极层12，且电容器本体1二端处设有二外部端电极13，而内电极层12为包括有第一内电极121、第二内电极122及浮动电极123，其第一内电极121与第二内电极122成对的设置于陶瓷介电体层11同一平面上彼此相隔有一间距，并分别电性连接于陶瓷介电体层11二端处的外部端电极13，该浮动电极123设置于另一相邻陶瓷介电体层11的不同平面上，并与第一内电极121、第二内电极122彼此交错叠层，但未与任何外部端电极13连接，且浮动电极123位于第一内电极121与第二内电极122之间部分面积重叠，可耦合形成电容串联的效果，以提供较小的电容值。

再者，电容器本体1内部的内电极层12上下二侧处为分别设有防跳火层2，并在二防跳火层2分别具有至少三对上下间隔排列的上遮护电极21及下遮护电极22，其上遮护电极21成对的设置于靠近电容器本体1顶面的内部同一平面上而彼此相隔有一间距，并分别电性连接于二外部端电极13，且各上遮护电极21向内延伸的长度超过外部端电极13，该下遮护电极22成对的设置于靠近电容器本体1底面的内部同一平面上而彼此相隔有一间距，并分别电性连接于二外部端电极13，且各下遮护电极22向内延伸的长度超过外部端电极13。

在本实施例中，防跳火层2的上遮护电极21与下遮护电极22宽度为等于电容器本体1的内电极层12宽度，但在实际应用时，亦可依内电极层12结构改变或稍加调整上遮护电极21与下遮护电极22的宽度，使上遮护电极21或下遮护电极22的宽度不等于内电极层12的宽度，当内电极层12的第一内电极121、第二内电极122与浮动电极123宽度为X时，该上遮护电极21与下遮护电极22可相对于内电极层12宽度进一步稍微减小为0.8X～1.0X之间的尺寸比例(或该上遮护电极21与下遮护电极22宽度为1.0X～1.5X之间的尺寸比例)，但唯一不变是上遮护电极21与下遮护电极22宽度方向的中心线必须重叠于第一内电极121、第二内电极122与浮动电极123宽度方向的中心线，以确保上遮护电极21与下遮护电极22对齐于内电极层12上的重叠面积，便可通过防跳火层2形状与位置的配置关系，有效的抑制因蓄积高电压与高电容，以及高能量密度增加而自电容器本体1内部朝外部端电极13方向任意的溢流并触发电弧效应的机率，如出现在跨越电容器本体1顶部或底部介于外部端电极13与该相反极性的内电极层12之间触发的电弧，以防止电容器本体1在空气中发生电弧放电或跳火的现象，并在内电极层12叠层层数增加且薄型化的状态下，仍具有承受瞬间电弧破坏的能力，进而提升产品耐电压与抗跳火的效果。

请参阅如图2所示，其与图1的电容器本体1差异之处在于图2的电容器本体1内部内电极层12与外部端电极13之间分别设有侧屏蔽层3，并在二侧屏蔽层3分别具有设置于浮动电极123二侧同一平面上且彼此相隔一间距的第一侧屏蔽电极31及第二侧屏蔽电极32，其第一侧屏蔽电极31与第二侧屏蔽电极32分别电性连接于二外部端电极13，且各第一侧屏蔽电极31与第二侧屏蔽电极32宽度等于内电极层12宽度，或者是可以稍加调整第一侧屏蔽电极31或第二侧屏蔽电极32的宽度，使第一侧屏蔽电极31或第二侧屏蔽电极32的宽度不等于其同一平面内电极层12的宽度，即相对于内电极层12的宽度进一步稍微减小至介于0.8～1.0倍范围之间或微幅增加至介于1.0～1.5倍范围之间，但唯一不变是宽度方向的中心线必须相互重叠，便可通过侧屏蔽层3进一步屏蔽出现在外部端电极13与该具有相反极性的内电极层12之间触发的电弧，并搭配防跳火层2更有效的防止电容器本体1内部诱发随机分布的电弧现象，以强化电容器本体1正向(顶/底部)及侧向的电弧遮护能力。

请参阅如图3所示，其进一步比前述图2所示实施例更加强化，电容器本体1内部为除了具有侧屏蔽层3以外，更进一步设有防跳火层2的多中央遮护电极23，以及内电极层12的多中央屏蔽电极33。中央遮护电极23分别设置于成对的二上遮护电极21与二下遮护电极22之间同一平面上，而中央屏蔽电极33则分别设置于成对的第一内电极121与第二内电极122之间同一平面上彼此相隔有一间距，并与第一侧屏蔽电极31与第二侧屏蔽电极32彼此交错叠层。本实施例可通过中央遮护电极23与中央屏蔽电极33使电场效应部分集中于电容器本体1内部中央处，并进一步更有效地抑制电容器本体1内部因蓄积高电压与高电容及高能量密度增加时所触发的电弧效应，所以更能提升产品耐电压与抗跳火的效果。

本实用新型的积层陶瓷电容器的结构改良为包括有电容器本体1、二外部端电极13及二防跳火层2，其中，电容器本体1内部亦可以是没有浮动电极123的设计构造。请参阅图4至图8所示，是分别为本实用新型第四优选实施例的结构示意图、第五优选实施例的结构示意图、第六优选实施例的结构示意图、第七优选实施例的结构示意图及第八优选实施例的结构示意图。

请参阅如图4所示，在本实施例中的内电极层12与图1的内电极层12差异之处在于图4的内电极层12没有浮动电极123结构设计，便可将第一内电极121与第二内电极122设置于各二相邻陶瓷介电体层11相对内侧表面上彼此交错叠层，并分别电性连接于陶瓷介电体层11二端处的外部端电极13，使第一内电极121与第二内电极122位于不同平面上，且彼此之间部分面积重叠而形成面状耦合状态，也可依实际的应用增加电容器本体1内部交错叠层内电极层12的层数，以提高整体的总电容值。

再者，电容器本体1内部的内电极层12上下二侧处为分别设有防跳火层2，并在二防跳火层2分别具有至少三对上下间隔排列的上遮护电极21及下遮护电极22，其上遮护电极21成对的设置于靠近电容器本体1顶面的内部同一平面上而彼此相隔有一间距，并分别电性连接于二外部端电极13，且各上遮护电极21向内延伸的长度超过外部端电极13，该下遮护电极22成对的设置于靠近电容器本体1底面的内部同一平面上而彼此相隔有一间距，并分别电性连接于二外部端电极13，且各下遮护电极22向内延伸的长度超过外部端电极13。在本实施例中，防跳火层2的上遮护电极21与下遮护电极22宽度为等于电容器本体1的内电极层12宽度，但在实际应用时，亦可依内电极层12结构改变上遮护电极21与下遮护电极22的宽度，当内电极层12的第一内电极121、第二内电极122与浮动电极123宽度为X时，该上遮护电极21与下遮护电极22宽度为0.8X～1.0X之间的尺寸比例(或该上遮护电极21与下遮护电极22宽度为1.0X～1.5X之间的尺寸比例)，并使上遮护电极21与下遮护电极22宽度方向的中心线重叠于第一内电极121、第二内电极122宽度方向的中心线，以确保上遮护电极21与下遮护电极22对齐于内电极层12上的重叠面积，便可通过防跳火层2形状与位置的配置关系，有效的抑制因蓄积高电压与高电容，以及高能量密度增加而自电容器本体1内部朝外部端电极13方向任意的溢流并触发电弧效应的机率，如出现在跨越电容器本体1顶部或底部介于外部端电极13与该相反极性的内电极层12之间触发的电弧，以防止电容器本体1在空气中发生电弧放电或跳火现象，并在内电极层12叠层层数增加且薄型化状态下，仍具有承受瞬间电弧破坏的能力，进而提升产品耐电压与抗跳火的效果。

另请参阅如图5所示，在本实施例中的内电极层12没有浮动电极123结构设计，并使第一内电极121与第二内电极122设置于各二相邻陶瓷介电体层11相对内侧不同平面上而彼此交错叠层，且二防跳火层2至少三对上遮护电极21与下遮护电极22分别设置于内电极层12上下二侧处。其与图4的差异在于图5的电容器本体1内部内电极层12与外部端电极13之间为分别设有侧屏蔽层3，并在二侧屏蔽层3分别具有与第一内电极121及第二内电极122位于同一平面上且彼此相隔一间距的第二侧屏蔽电极32及第一侧屏蔽电极31，其第一侧屏蔽电极31与第二侧屏蔽电极32分别电性连接于二外部端电极13，且各第一侧屏蔽电极31与第二侧屏蔽电极32宽度等于内电极层12宽度，以及宽度方向的中心线相互重叠。关于前述关于宽度及中心线的具体情况，详细可以参阅图9所示，为本实用新型优选实施例侧屏蔽层的结构示意图，该第一侧屏蔽电极31宽度等于内电极层12的第二内电极122宽度，以及宽度方向的中心线相互重叠，当电容器本体1在制作过程承受特定应力时，第一侧屏蔽电极31将与内电极层12共同支撑住陶瓷介电体层11并使第二内电极122末梢不致发生歪曲变形。

请参阅如图6所示，其进一步比前述图5所示实施例更加强化，电容器本体1内部除了含有侧屏蔽层3以外，更进一步设有防跳火层2的多中央遮护电极23。中央遮护电极23分别设置于成对的二上遮护电极21与二下遮护电极22之间同一平面上。本实施例可透过防跳火层2搭配侧屏蔽层3有效抑制电容器本体1因蓄积高电容及高能量密度所诱发随机分布电弧现象的机率，以更加强化电容器本体1正向(顶/底部)及侧向的电弧遮护能力，进而提升产品耐电压与抗跳火的效果。

请参阅如图7、图8所示，在此二种实施例中的电容器本体1内部无论内电极层12是属于浮动电极或其它内电极态样，电容器本体1内部为可进一步设有防跳火层2的多中央遮护电极23，并使中央遮护电极23是分别设置于成对的二上遮护电极21，以及二下遮护电极22之间同一平面上彼此相隔有一间距，且各中央遮护电极23宽度等于上遮护电极21与下遮护电极22宽度，以及中央遮护电极23叠层的数量与上遮护电极21及下遮护电极22相同。虽然此二种实施例中电容器本体1没有任何侧屏蔽层3的存在，但通过防跳火层2及其中央遮护电极23亦可以顺利阻却瞬间高电压与高电容寻找间隙去触发电弧效应，并使高能量电流密度更稳定的被抑制在电容器本体1内部。

因此，本实用新型主要针对电容器本体1内部彼此交错叠层的内电极层12上下二侧处为分别设有防跳火层2，并在二防跳火层2分别具有至少三对电性连接于二侧外部端电极13的上遮护电极21及下遮护电极22，且各上遮护电极21与下遮护电极22分别成对的设置于靠近电容器本体1顶部与底部同一平面上彼此相隔一间距，便可通过防跳火层2形状与位置的配置关系，有效的抑制因蓄积高电压与高电容，以及高能量密度增加而自电容器本体1内部朝外部端电极13方向任意的溢流并触发电弧效应的机率，并在内电极层12薄型化的状态下仍具有承受瞬间电弧破坏的能力，进而提升产品耐电压与抗跳火的效果。

上述详细说明为针对本实用新型一种优选的可行实施例说明而已，该实施例并非用以限定本实用新型的申请专利范围，凡其他未脱离本实用新型所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本实用新型所涵盖的专利范围中。

综上所述，本实用新型上述的具防跳弧功能的积层陶瓷电容器使用时确实能达到其功效及目的，故本实用新型诚为一实用性优异的创作，符合新型专利的申请条件，依法提出申请，盼审委早日给予本案授权，以保障新型创作人的辛苦创作。