DE102004029411A1 - Ceramic multilayer capacitor for low and medium range voltages has a flat ceramic main body, overlapping electrodes and electric outer contacts - Google Patents
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Abstract
Description
Es sind keramische Mehrschichtkondensatoren bekannt, die aus mit Elektrodenmaterial beschichteten keramischen Grünfolien aufgebaut und zu einem monolithischen keramischen Körper zusammengesintert sind. Solche Kondensatoren können mit hohen Kapazitäten bei gleichzeitig geringer Bauhöhe hergestellt werden. Sie können bei Spannungen bis zirka 100 V im sogenannter Niederspannungsbereich betrieben werden.It Ceramic multilayer capacitors are known, which are made with electrode material coated ceramic green sheets built and sintered together to a monolithic ceramic body are. Such capacitors can with high capacities at the same time low height getting produced. You can at voltages up to approximately 100 V in the so-called low-voltage range operate.
Für neuere Anwendungen werden Kondensatoren benötigt, die auch im Mittelspannungsbereich bis ca. 1000 V betreibbar sindund hohe Kapazitäten von mehr als 1 μF in flacher Bauweise aufweisen. Bekannte flache Kondensatoren in herkömmlicher keramischer Mehrschichtausführung, die auf diese Kapazität ausgelegt sind, führen beim Anlegen höherer Spannungen zu elektrischen Durchbrüchen, die die Bauelemente irreversibel beschädigen. Diese Durchbrüchen sind auf die hohen elektrischen Felder zurückzuführen, die mit zunehmender Betriebsspannung ansteigen und aufgrund der geringen Elektrodenabstände zum Erreichen der hohen Kapazität bei bekannten keramischen Mehrschichtkondensatoren unweigerlich zum Ausfall der Kondensatoren führen.For newer ones Applications require capacitors that are also in the medium voltage range can be operated up to approx. 1000 V and high capacities of more than 1 μF in a shallower state Have construction. Known flat capacitors in conventional ceramic multilayer design, the on this capacity are designed to lead when creating higher Voltages to electrical breakthroughs that irreversible the components to damage. These breakthroughs are due to the high electric fields, which increase with operating voltage rise and due to the small electrode distances to Reaching the high capacity in known ceramic multilayer capacitors inevitably lead to failure of the capacitors.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen keramischen Mehrschichtkondensator anzugeben, der eine hohe Kapazität in flacher und kompakter Bauweise zur Verfügung stellt und noch bei Spannungen im Mittelspannungsbereich bis ca. 1000 V ohne Schaden betrieben werden kann.task It is therefore an object of the present invention to provide a ceramic multilayer capacitor a high capacity in a flat and compact design provides and still at voltages operated in the medium voltage range up to about 1000 V without damage can be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Mehrschichtkondensator mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus weiteren Ansprüchen hervor.These The object is achieved by a Multilayer capacitor solved with the features of claim 1. advantageous Embodiments of the invention will become apparent from further claims.
Die Erfindung gibt einen keramischen Mehrschichtkondensator an, der einen flachen keramischen Grundkörper mit rechteckiger Grundfläche und rechteckigem Querschnitt aufweist. Parallel zur Grundfläche sind im Grundkörper eine Mehrzahl von einander zumindest zum Teil überlappenden Elektroden in Schichten und im Abstand übereinander angeordnet. Es sind zumindest zwei elektrische Außenkontakte vorgesehen, wobei jede Elektrode mit zumindest einem Außenkontakt verbunden ist. Erfindungsgemäß weisen die Elektroden einen von der Grundfläche des Grundkörpers abweichenden Grundriss bzw. eine Grundfläche auf und umfassen jeweils zumindest eine abgerundete Ecke.The The invention provides a ceramic multilayer capacitor which a flat ceramic body with rectangular base and rectangular cross-section. Parallel to the base are in the main body a plurality of electrodes at least partially overlapping each other Layers and spaced above each other arranged. There are at least two external electrical contacts provided, each electrode having at least one external contact connected is. According to the invention the electrodes have a plan deviating from the base of the base body or a base area and each include at least one rounded corner.
Überraschend hat sich gezeigt, dass bei einem Kondensator mit einem solchen Elektrodendesign eine weitaus gleichmäßigere Feldverteilung im Kondensator erreicht werden kann, ohne dass es im Grundkörper zu lokal überhöhten elektrischen Feldstärken kommt, die ein Durchschlagen des Kondensators und damit einen Ausfall des Bauelements begünstigen würden. Vielmehr lässt sich ein erfindungsgemäßer Kondensator mit abgerundeten Elektroden bei wesentlich höheren Spannungen betreiben als ein ansonsten bau- und materialgleicher Kondensator mit nicht abgerundeten Ecken. Der erfindungsgemäße Kondensator besitzt dementsprechend eine höhere Stabilität gegenüber elektrischen Überschlägen, was sich auch dadurch nutzen lässt, dass die Schichtdicken der dielektrischen Schichten bei gleichbleibender Betriebsspannung verringert werden können, ohne dass es dadurch zu einer verminderten Stabilität des Kondensators kommt. Dementsprechend kann bei gleicher Gesamtbauhöhe des Mehrschichtkondensators eine höhere Anzahl von Elektrodenschichten eingesetzt werden, was zu einer höheren Kapazität führt. Bei gleichbleibender Anzahl von Schichten und damit gleichbleibender Kapazität lässt sich der erfindungsgemäße Kondensator in einer geringeren Bauhöhe herstellen. Bei gelichbleibender Anzahl und Abständen von Schichten kann die Betriebsspannung erhöht werdern. Es ist auch möglich, mehrere oder alle dieser Verbesserungen parallel durchzuführen, wobei sich die Summe der Verbesserungen über mehrere Eigenschaften verteilt.Surprised has been shown that in a capacitor with such an electrode design a much more even field distribution in the condenser can be achieved without it in the main body too locally inflated electrical field strengths comes, which is a breakdown of the capacitor and thus a failure favor of the device would. Rather lets a capacitor according to the invention operate with rounded electrodes at much higher voltages as an otherwise identical construction and material capacitor with not rounded corners. The capacitor according to the invention has accordingly a higher one stability across from electric rollovers, what can also be used by that the layer thicknesses of the dielectric layers remain the same Operating voltage can be reduced without it to a reduced stability of the capacitor comes. Accordingly, with the same overall height of the multi-layer capacitor a higher one Number of electrode layers are used, resulting in a higher capacity. at constant number of layers and thus more consistent Capacity can be the capacitor according to the invention in a lower height produce. With a constant number and spacing of layers, the Operating voltage increased islets. It is also possible, to perform several or all of these improvements in parallel, where the sum of the improvements is distributed over several properties.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird für den keramischen Grundkörper des Mehrschichtkondensators eine Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante ε verwendet. Vorzugsweise aber nicht notwendigerweise wird ε größer als 1000 gewählt. Mit einer Keramik mit ε = 2000 lässt sich z.B. ein Mehrschichtkondensator in einer Höhe von zirka 3 mm einer Kapazität von 1 μF erhalten, der mit einer Betriebsspannung bis 1000 V ohne die Gefahr von Überschlägen betreibbar ist. Es sind jedoch auc Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstante bekannt und einsetzbar.In an embodiment the invention is for the ceramic base body of the multilayer capacitor uses a ceramic with high dielectric constant ε. Preferably, but not necessarily, ε greater than 1000 is chosen. With a ceramic with ε = 2000 leaves e.g. obtain a multi-layer capacitor with a height of approximately 3 mm of a capacitance of 1 μF, with an operating voltage up to 1000 V without the risk of flashovers operable is. However, they are also materials with higher dielectric constants known and usable.
Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßer Mehrschichtkondensator ausschließlich solche Elektroden auf, die im Überlappungsbereich der Elektrodenschichten ausschließlich abgerundete Ecken aufweisen. Unter Überlappungsbereich wird dabei derjenige Flächenbereich einer Elektrode verstanden, der mit der Elektrode in der direkt benachbarten Schicht überlappt. Überlappungen mit weiter entfernten Elektroden sind unkritisch, da sich gegenüber diesen die Feldstärke zumindest halbiert und daher ausreichend Sicherheitsreserven gegeben sind. Dies bedeutet auch, dass erfindungsgemäße Elektroden im nicht überlappenden Bereich durchaus noch (nicht abgerundete) Ecken aufweisen können. Dies betrifft insbesondere die aus dem Überlappungsbereich nach außen geführten Anschlüsse der Elektroden, deren Stosskanten entlang der Oberfläche des keramischen Grundkörpers durchaus Ecken bzw. rechteckige Kanten aufweisen können. Diese Ecken sind aus den genannten Gründen nicht störend, da sie außerhalb des Überlappungsbereiches liegen.Preferably, a multilayer capacitor according to the invention exclusively has such electrodes which have exclusively rounded corners in the overlapping region of the electrode layers. The term "overlapping area" is understood to mean that surface area of an electrode which overlaps the electrode in the directly adjacent layer. Overlaps with more distant electrodes are not critical, because compared to these the field strength is at least halved and therefore sufficient safety reserves are given. This also means that electrodes according to the invention can still have (not rounded) corners in the non-overlapping region. This applies to special out of the overlap area led outwards terminals of the electrodes, whose butt edges along the surface of the ceramic body may well have corners or rectangular edges. These corners are not disturbing for the reasons mentioned, since they are outside the overlap area.
Ein bevorzugter Mehrschichtkondensator, der zur Verwendung in hoch integrierten Baugruppen geeignet ist, weist typischerweise eine maximale Höhe von 3 mm und beispielsweise von 1 bis 3 mm auf. In dieser Größe findet er in entsprechenden Modulen Platz, die zum Einbau in miniaturisierte elektronische Endgeräte, insbesondere in mobile Endgeräte der Kommunikations-, Informations- oder Unterhaltungstechnik vorgesehen sind.One preferred multilayer capacitor suitable for use in highly integrated Assemblies is suitable, typically has a maximum height of 3 mm and for example from 1 to 3 mm. In this size finds It can be accommodated in corresponding modules which are miniaturized for installation electronic terminals, especially in mobile devices of the Communication, information or entertainment technology provided are.
Im erfindungsgemäßen Mehrschichtkondensator sind die Elektroden vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie nur an den Stirnflächen des Grundkörpers, an denen sie mit je einem Außenkontakt elektrisch verbunden sind, die Oberfläche des Grundkörpers schneiden. Dies bedeutet, dass alle Elektroden von all den Oberflächen des Grundkörpers beabstandet sind, die keine Stirnflächen darstellen. Damit weist auch keine Oberfläche Elektrodenkanten von zwei direkt übereinander angeordneten Schichten auf. Auch auf diese Weise ist gewährleistet, dass es auch nicht zu Kurzschlüssen in Form von Oberflächenströmen kommt, die bei freiliegenden Elektrodenkanten im ungünstigsten Fall auftreten könnten. Die an einer Stirnfläche nach außen tretenden Elektroden sind vorzugsweise alle mit dem gleichen Potential verbunden, so dass zwischen diesen Kanten keine Felder auftreten können.in the inventive multi-layer capacitor the electrodes are preferably designed so that they only on the faces of the basic body, where they each with an external contact electrically connected, cut the surface of the body. This means that all the electrodes of all the surfaces of the the body are spaced, which represent no end surfaces. That shows also no surface Electrode edges of two directly stacked layers on. Also in this way it is ensured that it too does not cause short circuits comes in the form of surface currents, which could occur at exposed electrode edges in the worst case. The on an end face outward passing electrodes are preferably all with the same potential connected so that no fields occur between these edges can.
Ein Mehrschichtkondensator weist zumindest zwei Gruppen von Elektroden auf, die vorzugsweise alternierend so ineinandergeschoben sind, dass eine maximale Überlappung zwischen zwei in direkt benachbarten Schichten angeordneten Elektroden erzielt wird. Bei dieser Ausführung liegt genau ein Kondensatorelement mit zwei elektrischen Anschlüssen vor. Möglich ist es jedoch auch, innerhalb des Grundkörpers mehrere Kondensatorelemente vorzusehen, die Teilkondensatoren bilden. Diese Teilkondensatoren können elektrisch vollständig voneinander getrennt sein. Möglich ist es jedoch auch, die Teilkondensatoren zumindest teilweise miteinander zu verschalten, wobei sich zur Erhöhung der Kapazität eine Parallelschaltung von Teilkondensatoren anbietet. Möglich ist es auch, eine Gruppe von Elektroden aller Teilkondensatoren mit einem gemeinsamen Außenkontakt zu verbinden oder die Außenkontakte dieser Gruppe von Elektroden elektrisch miteinander zu verbinden. Werden diese Außenkontakte dem Masseanschluss zugeordnet, spricht man von einer "Common Ground" Anordnung.One Multilayer capacitor has at least two groups of electrodes auf, which are preferably interleaved in an alternating manner, that a maximum overlap between two electrodes arranged in directly adjacent layers is achieved. In this version there is exactly one capacitor element with two electrical connections. Possible However, it is also to provide a plurality of capacitor elements within the body, form the partial capacitors. These partial capacitors can be electrical Completely be separated from each other. Possible However, it is also the partial capacitors at least partially with each other to interconnect, with a parallel connection to increase the capacity of partial capacitors. It is also possible, a group of electrodes of all partial capacitors with a common external contact to connect or the external contacts electrically connect this group of electrodes together. Are these external contacts the Assigned ground connection, one speaks of a "Common Ground" arrangement.
Vorteilhaft kann es jedoch auch sein, sämtliche Teilkondensatoren separat anzusteuern, so dass der erfindungsgemäße Mehrschichtkondensator eine Kondensatorbank aus mehreren gegebenenfalls unterschiedlichen Teilkondensatoren bzw. aus mehreren Teilkondensatoren mit gegebenenfalls unterschiedlicher Kapazität darstellt.Advantageous but it may be, all To drive part capacitors separately, so that the multi-layer capacitor according to the invention a capacitor bank of several possibly different Partial condensers or of several partial capacitors with optionally different capacity represents.
In allgemeiner Form ausgedrückt können im Mehrschichtkondensator n Außenkontakte vorgesehen sein, wobei n größer gleich 2 gewählt wird. Dementsprechend sind auch n Gruppen von Elektroden vorgesehen, wobei die Elektroden jeder Gruppe mit dem gleichen Außenkontakt verbunden sind. Jeweils zwei Gruppen von Elektroden bilden einen Teilkondensator aus, wobei eine Gruppe von ersten Elektroden als Stapel von übereinander angeordneten Elektrodenflächen ausgebildet ist, die ausschließlich mit der Gruppe von zweiten Elektroden überlappen. Auf diese Weise werden z Teilkondensatoren ausgebildet, die z nebeneinander angeordnete Stapel von ersten Elektroden umfassen. Alle Stapel von ersten Elektroden sind elektrisch voneinander getrennt und jeweils mit einem Außenanschluss verbunden. Für die gesamte Anordnung gilt: n – 1 größer gleich z größer gleich n/2.In expressed in general form can in the multilayer capacitor n external contacts be provided, where n is greater than or equal 2 elected becomes. Accordingly, n groups of electrodes are provided, the electrodes of each group having the same external contact are connected. Two groups of electrodes each form one Partial capacitor, wherein a group of first electrodes as Stack of stacked electrode surfaces is trained exclusively overlap with the group of second electrodes. In this way z partial capacitors are formed z arranged side by side Comprise stacks of first electrodes. All stacks of first electrodes are electrically isolated from each other and each with an external connection connected. For the entire arrangement applies: n - 1 greater or equal z greater than or equal n / 2.
Auf diese Weise können in einem erfindungsgemäßen Mehrschichtkondensator (z.B. mit z = 2 bis 6) beispielsweise 2 bis 6 Teilkondensatoren verwirklicht werden. Möglich ist es jedoch auch, eine entsprechend höhere Anzahl von Teilkondensatoren vorzusehen, wobei insgesamt jedoch die Kapazität der Teilkondensatoren bei gleichbleibender Größe des Grundkörpers und bei gleichbleibendem Elektrodenabstand mit zunehmender Anzahl z abnimmt.On this way you can in a multilayer capacitor according to the invention (e.g., with z = 2 to 6), for example, 2 to 6 partial capacitors are realized become. Possible However, it is also to provide a correspondingly higher number of sub-capacitors, but overall, the capacity of the sub-capacitors at constant size of the main body and at constant electrode spacing with increasing number z decreases.
Zur elektrischen Verschaltung zweier Teilkondensatoren können die elektrischen Außenanschlüsse miteinander verbunden werden. Möglich ist es jedoch auch, die Gruppe von ersten Elektroden der unterschiedlichen Teilkondensatoren elektrisch voneinander getrennt auszubilden, die Gruppe von zweiten Elektroden jedoch als durchgehende, mehr als einen Stapel von ersten Elektroden überlappende großflächigere Elektroden auszubilden. Dabei ist die Gruppe von zweiten Elektroden mehreren Teilkondensatoren gleichzeitig zugehörig. Möglich ist es z.B., die zweiten Elektroden aller Teilkondensatoren als gemeinsame Elektrode auszubilden, die sich über sämtliche Überlappungsbereiche erstreckt. Möglich ist es jedoch auch, auch die zweite Elektrode in Form von Stapeln zu strukturieren, wobei ein jeder Stapel zweiter Elektroden zumindest zwei Stapel erster Elektroden überlappt und in damit zumindest zwei durch die Stapel erster Elektroden gebildeten Teilkondensatoren zugehörig ist. Damit sind im Grundkörper z Teilkondensatoren realisiert, die z Anschlüsse für die ersten Elektroden aufweisen und x Anschlüsse für die zweiten Elektroden, wobei x < z und vorzugsweise x ≤ z/2 ist.For electrical connection of two partial capacitors, the external electrical connections can be connected to each other. However, it is also possible to form the group of first electrodes of the different sub-capacitors electrically separated from each other, but to form the group of second electrodes as a continuous, more than one stack of first electrodes overlapping larger-area electrodes. In this case, the group of second electrodes is associated with several partial capacitors at the same time. It is possible, for example, to form the second electrodes of all partial capacitors as a common electrode, which extends over all overlapping areas. However, it is also possible to structure the second electrode in the form of stacks, wherein each stack of second electrodes overlaps at least two stacks of first electrodes and is associated with at least two partial capacitors formed by the stacks of first electrodes. Thus z partial capacitors are realized in the main body z having connections for the first electrode and x terminals for the second electrodes, where x <z and preferably x ≦ z / 2.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist jede Elektrode einen überlappenden und einen nicht überlappenden Bereich auf, wobei der nicht überlappende Bereich sich zu einer Stirnseite des Grundkörpers hin erstreckt und sich im nicht überlappenden Bereich verjüngt. Der Außenkontakt ist dementsprechend mit einem nicht überlappenden Elektrodenbereich verbunden, der gegenüber der Breite im überlappenden Elektrodenbereich verjüngt ist. Die Verjüngung der Elektrodenfläche im Schnittbereich mit der Stirnseite hat den Vorteil, dass bei mehreren Stapeln von Elektroden, die eine Stoßkante auf der gleichen Stirnseite aufweisen, die entsprechenden Kanten der Elektroden unterschiedlicher Stapel weiter voneinander entfernt sind als die Kanten der Elektroden im Inneren des Grundkörpers bzw. die Kanten der Elektroden im überlappenden Bereich zweier benachbarter Stapel.In Another embodiment of the invention, each electrode an overlapping one and a non-overlapping Range on, being the non-overlapping Area extends to a front side of the base body and itself in non-overlapping Area rejuvenated. The external contact is accordingly with a non-overlapping electrode area connected, opposite the width in overlapping Electrode area is tapered. The rejuvenation the electrode surface in the cutting area with the front side has the advantage that when several Stacking electrodes that have a bump on the same face have the corresponding edges of the electrodes of different stacks are further apart than the edges of the electrodes in the Interior of the body or the edges of the electrodes in the overlapping region of two adjacent stack.
Diese größere Entfernung ermöglicht eine verbesserte Isolation der beiden Außenkontakte, die an der gleichen Stirnseite benachbart mit den jeweiligen Schnittkanten mit der Stirnseite verbunden sind.These greater distance allows an improved isolation of the two external contacts, connected to the same Front side adjacent to the respective cutting edges with the front side are connected.
Die Verjüngung der Elektroden im nicht überlappenden Bereich kann gleichmäßig ausgeführt sein. Möglich ist es jedoch auch, die Verjüngung unsymmetrisch auszuführen, so dass bei zwei an der selben Stirnseite mündenden Stapeln elektrisch voneinander getrennter Elektroden ein weiter vergrößerter Abstand der entsprechenden Außenkontakte möglich wird. Diese Ausführung ist bevorzugt, wenn an einer Stirnfläche genau zwei Gruppen unterschiedlicher, elektrisch voneinander getrennter Elektrodenstapel münden.The rejuvenation of the electrodes in non-overlapping The area can be even. Possible but it is also the rejuvenation perform asymmetrically, so that with two on the same front side opening stacks electrically separated electrodes a further increased distance the corresponding external contacts is possible. This design is preferred when on an end face exactly two groups of different, electrically separated Open electrode stacks.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Diese dienen ausschließlich zur Erläuterung der Erfindung und sind daher nur schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.in the The invention is based on embodiments and the associated figures explained in more detail. These serve exclusively In order to explain of the invention and are therefore only schematic and not to scale executed. Identical parts are provided with the same reference numerals.
Der Abstand zweier benachbarter Elektrodenschichten zueinander wird in Abhängigkeit von der gewünschten Kapazität eingestellt, wobei ein geringerer Abstand eine höhere Kapazität zur Folge hat. Im für die Anwendung vorgesehenen bzw. gewünschten mittleren Spannungsbereich bis 1000 V sind für erfindungsgemäße Mehrschichtkondensatoren Abstände der Elektrodenschichten von unterhalb 100 μm vorgesehen, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 100 μm. Die Spannung, bei der ein elektrischer Durchbruch und damit eine Beschädigung des Bauelements erfolgt, ist neben der Geometrie der Elektroden insbesondere von bereits genanntem Abstand der Elektrodenschichten untereinander sowie vom Abstand L1 zwischen dem Ende einer Elektrode und dem nicht damit verbundenen entgegengesetzt gepolten Außenkontakt AK. Vorzugsweise ist der Abstand L1 deutlich größer gewählt als der Abstand der Elektrodenschichten. Oberste und unterste Schicht des Grundkörpers GK werden eben falls von einer keramischen Schicht gebildet, die vorzugsweise eine größere Schichtdicke als die zwischen den Elektrodenschichten angeordneten keramischen Schichten aufweist.Of the Distance between two adjacent electrode layers to each other dependent on from the desired capacity adjusted, with a smaller distance results in a higher capacity. Im for the application provided or desired mean voltage range up to 1000 V are for Inventive multilayer capacitors distances the electrode layers provided below 100 microns, preferably in Range of 25 to 100 microns. The voltage at which an electrical breakdown and thus a damage of the device is next to the geometry of the electrodes in particular of already mentioned distance of the electrode layers with each other and from the distance L1 between the end of an electrode and the unrelated oppositely poled external contact AK. Preferably, the distance L1 is chosen to be significantly larger than the distance of the electrode layers. Top and bottom layer of the main body GK are just in case of a ceramic layer is formed, which preferably has a greater layer thickness as the arranged between the electrode layers ceramic Has layers.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Mehrschichtkondensators werden keramische Grünfolien aus einem dielektrischen keramischen Material mit geeigneter Temperaturcharakteristik ausgewählt, beispielsweise aus Materialien der Klassen COG, X7R, Z5U oder ein Material einer anderen Temperaturklasse entsprechend der Norm EIA-198-D. Die Grünfolien werden anschließend mit Elektrodenmaterialien der geeigneten Elektrodengeometrie bedruckt und in der gewünschten Anordnung und gewünschten Anzahl übereinandergestapelt. Das Elektrodenmaterial ist bzgl. einer gewünschten Leitfähigkeit und einer Verträglichkeit mit dem verwendeten Keramikmaterial ausgesucht und bei der Sinterbedingungen stabil. Anschließend wird der Stapel laminiert und dann gesintert. Vor oder nach dem Sintern können die Außenkontakte AK an einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Grünkörpers aufgebracht werden, beispielsweise ebenfalls durch Aufdrucken. Jedoch sind auch andere Metallisierungsverfahren sowohl für die Herstellung der Elektroden selbst als auch der Außenkontakte möglich. Im Stapel selbst überlappen die Elektroden über eine Überlappungslänge UL, die unter Beachtung des der Isolation dienenden Sicherheitsabstandes L1 maximal gewählt wird.For the preparation of an inventive Multilayer capacitors are selected ceramic green sheets from a dielectric ceramic material with suitable temperature characteristics, for example, materials of the classes COG, X7R, Z5U or a material of another temperature class according to the standard EIA-198-D. The green sheets are then printed with electrode materials of suitable electrode geometry and stacked in the desired arrangement and desired number. The electrode material is selected with respect to a desired conductivity and a compatibility with the ceramic material used and stable under the sintering conditions. The stack is then laminated and then sintered. Before or after sintering, the external contacts AK can be applied to opposite end faces of the green body, for example likewise by imprinting. However, other metallization methods are possible for both the fabrication of the electrodes themselves and the external contacts. In the stack itself, the electrodes overlap over an overlap length UL which is maximally selected taking into account the safety distance L1 serving for the insulation.
Ein
Stapel alternierend mit zwei Außenkontakten
AK verbundener im Grundkörper überlappend übereinander
angeordneter Elektroden E1, E2 bildet einen keramischen Mehrschichtkondensator
aus bzw. stellt einen Teilkondensator eines solchen keramischen
Mehrschichtkondensators dar.
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können mehr als zwei Teilkondensatoren
in einem gemeinsamen Grundkörper
vorgesehen sein, deren Elektrodenstapel entsprechend der
Weiterhin
ist in der
Neben
den in den
Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten möglichen Ausführungen von erfindungsgemäßen Mehrschichtkondensatoren können allesamt bei Verwendung geeigneter keramischer Materialien in flacher Bauweise (maximale 3 mm Höhe) mit hohen Kapazitäten von mehr als 1 μF verwirklicht und mit mittleren Spannungen bis beispielsweise 1000 V betrieben werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die erfindungsgemäßen Anordnungen mit verrundeten Ecken der Elektroden mit geringeren Elektrodenabständen und damit mit höheren Kapazitäten zu verwirklichen. Gegebenenfalls geht dies zu Lasten der maximalen Betriebsspannung, die jedoch durch die höhere Kapazitätswerte aufgewogen wird. Alternativ kann durch eine Erhöhung der Elektrodenabstände bzw. der Abstände der Elektrodenschichten gegeneinander die maximale Betriebsspannung, die ohne Gefahr für das Bauelement angelegt werden kann, erhöht werden, wobei natürlich die entsprechenden Abstände L2 und L3 ebenfalls zu erhöhen sind. Die Erfindung ist daher nicht auf Mehrschichtkondensatoren mit einer bestimmten Betriebsspannung beschränkt, ebenso wenig auf Kondensatoren mit einer bestimmten Bauhöhe. Ebenso sind Variationen in der Geometrie des Grundkörpers möglich, denen dann auch die Geometrie der Elektroden selbst entsprechend folgt, unter der Voraussetzung, dass sämtliche Ecken im Überlappungsbereich abgerundet sind. Auch die Anzahl der Teilkondensatoren und die Anzahl der entsprechenden dazugehörigen Außenkontakte ist bestenfalls durch die erforderlichen Toleranzen bzw. durch die bei erfindungsgemäßen Kondensatoren bevorzugte Verarbeitbarkeit als SMD-Bauelemente beschränkt. Dennoch wird mit allen erfindungsgemäßen Mehrschichtkondensatoren die Altersbeständigkeit der Kondensatoren und deren Sicherheit gegenüber Spannungsdurchschlägen erhöht und die Verarbeitungssicherheit erhöht.The possible embodiments of multilayer capacitors according to the invention shown in the exemplary embodiments can all be realized with high capacitances of more than 1 μF when using suitable ceramic materials in a flat design (maximum height of 3 mm) and operated with mean voltages up to, for example, 1000 volts. Of course, it is also possible to realize the arrangements according to the invention with rounded corners of the electrodes with smaller electrode spacings and thus with higher capacities. If necessary, this is at the expense of the maximum operating voltage, which is offset by the higher capacitance values. Alternatively, by increasing the electrode spacings or the distances between the electrode layers relative to one another, the maximum operating voltage which can be applied without risk for the component can be increased, whereby, of course, the corresponding distances L2 and L3 must likewise be increased. The invention is therefore not limited to multi-layer capacitors with a certain operating voltage, nor to capacitors with a certain height. Likewise, variations in the geometry of the body are possible, which then also the geometry of the electrodes itself follows accordingly, provided that all corners are rounded in the overlapping area. Also, the number of sub-capacitors and the number of corresponding associated external contacts is at best by the required limited tolerances or by the preferred in capacitors inventive processability as SMD components. Nevertheless, with all the multilayer capacitors according to the invention, the age resistance of the capacitors and their safety against voltage breakdown are increased and the processing reliability is increased.
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