TW569253B - Multilayer ceramic electronic device - Google Patents

Description

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【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於大幅降低等效串聯電感（ESL )之層 積陶曼電子元件，且特別有關於適用在層積電容器使用為 去耦電容器之層積陶瓷電子元件。 【習知之技術】 近年來’供電給LSI等積體電路之電源，伴隨著低電 壓化’使負荷電流也逐漸增大。

因此’對於負荷電流急劇變化，要使電源電壓抑制在 容許值範圍内變得非常困難。所以，如第8圖所示，稱做 ^麵電容器之例如具有兩端子構造之層積陶瓷電容器1〇〇 就破連f到電源102上。而且，在負荷電流之過渡變動 時’自前述層積陶竞電容器1〇〇供給電流給cpu等的LSi 1 04 ,就能夠抑制電源電壓之變動。 而且，奴著現今CPU動作頻率之更加高頻化，負荷電 陶究電容器m本身且有而等且Λ度很大’第8圖所示之層積 電壓之變動影響很大4效串聯…ESL) ’其㈣ 亦即’習知層積陶咨齋 大，所以，伴隨著；9圖V示二〇 : τ為等，

同地,，，流電壓v之變動容易變U。之、動’與則述 這疋因為負荷電流過沪：主 式近似’等效串聯電·（E;L夺電J變動係與下述第1公 '動大小有關。而且，由第J'之兩低也與電源電麼之變 低係與電源電壓之穩定緊密相"關可/°等效串聯電感之降

569253 五、發明說明（2)

dV ESL*di/dt ---第 1 公式 在此，dV係過渡時之電壓變動（v ); i係電流變動量 (A ) ; t係變動時間（秒）。 第10圖係表示習知層積陶瓷電容器。前述電容器中， 分別設置有第11A、11B圖所示兩種内部導體114、116之陶 究層112A係交互層積而構成裸介電體112。以分別自裸介 電體112相對兩側面112B、112D拉出之形式，形成有内部 導體 11 4、11 6。 更有甚者’在這種構造之層積陶曼電容器中，降低等 效串聯電感之一般手法，如第10圖所示，有將層積陶究電 容器外形尺寸之尺寸L和尺寸W間之尺寸比做成L /W <0. 75 之提案。在前述構造中，藉由將端子電極118和120分別配 置在大面積之側面11 2 B和11 2 D上，使電流流路變短以降低 内部導體114和116之電感。可是，這種構造中，層積陶究 電容器在製造上以及實裝上有其限制，所以有無法充分降 低電感之問題。 而且，尺寸L係拉出有兩種内部導體114、116之裸介 電體112側面112B和11 2D間之距離；尺寸W係與拉出有兩種 内部導體11 4、1 1 6之裸介電體1 1 2側面1 1 2B和1 1 2D彼此垂 直之側面11 2C和11 2E間之距離。 【發明欲解決之課題】 本發明之目的，係提供能夠大幅降低等效串聯電感之 層積陶瓷電子元件。 【解決課題之手段】

2030-5078-PF(N).ptd 第6頁 569253 五、發明說明（3) 為達成前述目的，本發明之層積陶瓷電子元件係包 括：裸介電體’由複數介電體薄片層積而形成；兩種内部 導體’配置於前述裸介電體内以使炎持於前述介電體薄片 間’而且，分別形成有跨越前述裸介電體的三個側面而拉 出之導線部’彼此存在於不同層；以及二端子電極，分別 配置於跨越前述裸介電體的三個側面的前述裰 面，而且，分別連接到兩種内部導體之任一方，並且彼此 絕緣。 利用本發明之層積陶瓷電子元件的話，在由複數介電 二層積所形成之裸介電體内部，兩種内部等體係彼此 :不同層間，以使其分別被夾於介電體薄片間。而 ΐ拉有分別自跨越裸介電體三個側面 之任：方。兩蝠子電極分別連接到前述兩《内部導體 刀別跨越裸介電體三個側面之兩端子雷；A從 導體係藉由分別相 鳊千電極和兩種内部 在有電流相處：兩種内部導體之心分別存 用’：二產生磁場…銷之作 *，：產生減低等之寄生電感能夠變 層積陶究電;件的話，能約使 電源電壓之震動，最適合 U琴因而能夠抑制 分別自前述裸介電體側面如：耦電谷盗。 體側面拉出之兩種内部導體之兩導 2030-5078-PF(N).ptd 第7頁 體分別複 也能夠使 等效串聯 部最好配 面以及位 導線部之 形狀之前 越前述裸 方向之投 介電體三個側面上 影’兩導線部之位 ，以使 置不會 分別確 外側。 矩形 ’具有 片端 體形成 面並且 子電極不 介電體三 呈矩形體 作，能夠 好包括： 形狀，並 與前述内 述裸介電 最好分別複數配置於前述裸 最好分別交互配置於前述裸 五、發明說明（4) 線部，最好係配置在跨 在前述介電體薄片層積 彼此重疊。 在此狀況下，兩端 實地配置在跨越前述裸 前述裸介電體最好 體’裸介電體較容易製 前述各内部導體最 配合前述介電體外型之 部；以及前述導線部， 於同一平面上，跨越前 自此拉出外部。 兩種前述内部導體 内部。 兩種前述内部導體 内部。 藉由使兩種内部導 了能夠提向靜電容外， 而更大幅減少電感而使 前述内部導體導線 述裸介電體之短邊側側 兩長邊側側面。 配合前述内部導體 最好配置成跨越矩形體 會彼此短路，能夠 個側面之裸介電體 。將裸介電體做成 提南生產效率。 内部導體本體部分 遠離前述介電體薄 部導體本體部分一 體彼此相鄰之三側 數配置在裸介電體 磁場抵銷作用變得更大， 電感更加降低。 置成跨越矩形體形狀之前 於前述短邊側側面兩側之 拉出形狀，前述端子電極 述裸介電體之短邊側側面 569253 五、發明說明（5) 以及位於前述短邊側側面兩側之兩長邊側側面。 前述内部導體導線部最好配置成跨越矩形體形狀之前 述裸介電體之長邊側側面以及位於前述長邊側側面兩側之 兩短邊側側面。 β 配合前述内部導體導線部之拉出形狀，前述端子電極 最好配置成跨越矩形體形狀之前述裸介電體之長邊側側面 以及位於前述長邊側側面兩側之兩短邊側側面。 【發明之較佳實施形態】 (第1實施形態）

與本發明層積陶瓷電子元件相當之本實施形態層積陶 竞電容器（以下簡稱做「層積電容器」）10係表示於第 =3圖。如圖所示，藉由將層積有複數張陶瓷生) :片的層積體加以燒結而獲得矩形體狀燒結體之裸介電體 2刖述陶瓷生（green )薄片係做為介電體薄片，而層 積陶瓷電容器1 0係將前述裸介電體J 2做為主要部分。 进人ί前述裸介電體12内冑，配置有：内部電極21，沿著 :二 2縱細長延伸之第1種内部導體；以及内部電 ，同樣^者裸介電體12縱向χ細長延伸之第2種内部導 一。而且，這些内部電極21和内部電極22，如第工、3圖所

L’己ΐ置？數！（在圖中合計係8片）以使在相鄰層間交 陶Km 電極21和内部㈣2之間，配置有 569253 五、發明說明（6) 配置在裸介電體12内部。而且，這些内部電極21、22之材 質係不只考慮採用賤金屬材料之鎳、鎳合金、銅或銅合 金，也考慮採用以這些金屬薇主成分之材料。 如第1圖所示，一邊之内部電極21具有配合陶瓷層12A 外形之形狀，並具有遠離陶瓷層12A周圍端部之内部導體 本體部分21B。前述内部導體本體部分21B係構成電容器一 邊電極之部分。内部電極21與前述内部導體本體部分21B 一體形成於同一平面上，更具有跨越裸介電體丨2相鄰三個 側面12C、12B、12D而拉出之導線部21A。

在這三個側面之中，側面1 2C係短邊側側面，位於其 兩側之側面1 2 D、1 2 B係長邊側側面。導線部21A在裸介電 體12之兩長邊側側面12B、12D中，僅形成在側面12B、12D 比X方向中央偏右若干為止之部分。 又，另一邊之内部電極22具有配合陶瓷層12A外形之 形狀，並具有遠離陶瓷層12A周圍端部之内部導體本體部 分22B。前述内部導體本體部分22B係構成電容器另一邊電 極之部分。内部電極22與前述内部導體本體部分22B—體 形成於同一平面上，更具有跨越裸介電體12相鄰三個側面 12E、12B、12D而拉出之導線部22A。

在這三個側面之中，側面1 2 E係短邊側側面，位於其 兩側之側面1 2 D、1 2 B係長邊側側面。導線部2 2 A在裸介電 體1 2之兩長邊側側面1 2 B、1 2 D中，僅形成在側面1 2 B、1 2 D 比X方向中央偏左若干為止之部分。 因此，分別形成在兩種内部電極2 1、22上之導線部

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2 1 A、22A，係分別跨越裸介電體丨2相鄰三個側面而配置， 以使在陶瓷層1 2 A層積方向z上投影也不會彼此重疊。 分別對應這些導線部21 A、22A之形狀，如第2、3圖 示’端子電極31、32係形成在裸介電體12外側，以分別$ 接這些導線部2 1 A、2 2 A。亦即，一邊之端子電極3 1係跨越 裸介電體12三個側面12B、12C、12D而配置在裸介電體12 外側；又，另一邊之端子電極32係跨越裸介電體12三個側 面12B、12D、12E而配置在裸介電體12外側。 而且，這一對端子電極31、32在裸介電體12相對之長 邊側側面1 2B、1 2D中，沿著X方向分離W1，以使其相互絕 緣。前述寬度W1與導線部21A、22A彼此不重複之寬度略 同’最好係0.3〜0.5 mm。 在本實施形態中，内部電極21、22構成電容器相對之 電極，層積電容器10之圖示偏右側，配置有連接在前述内 部電極21之端子電極31 ;層積電容器10之圖示偏左側，配 置有連接在前述内部電極22之端子電極32。 因此，本實施形態之層積電容器1 0係當作矩形體之六 面體形狀的裸介電體12四個側面12B〜12E全部分別配置有 端子電極31、32而形成兩端子構造之層積電容器。 接著，說明本實施形態層積電容器1 0之作用。 利用本實施形態層積電容器10的話，在層積複數介電 體薄片而形成矩形體之裸介電體12内部，兩種内部電極 2 1、2 2係分別夾於介電體薄片間而交互配置。這兩種内部 電極21、22在介電體薄片之層積方向上投影，不會彼此重

2030-5078-PF(N).ptd 第11頁 569253 五、發明說明（8) 豐，並且，分別自跨 人 兩個端子電極3 1、3 2八，"電體1 2三個側面而拉出。又， 外側；兩蠕子電極31 置在跨越裸介電體12三個側面 任一方。 刀別連接在兩種内部電極21、22 因此’在兩種内部雷 頭X所示之主要電流流 、2内部，在第1圖所示箭 之相互逆向電流。，也分別存在有如箭頭Y所示 用，：：：ϋ Ϊ逆向流動之處所，產生磁場抵銷之作 而產生減低以：=:=有之寄生電感能夠變小， 夠伸$ 所述利用本實施形態層積電容器10的話，萨 夠使層積電容器10大幅降低等效 鲍 電源電壓之震叙，备、态人姑两甲聯電感因而能夠抑制 晨動，最適合使用於去耦電容器。 雷二肉ί由將兩種内部電極21、22分別複數配置在裸介 效果不僅能夠提尚靜電容’也能夠增大磁場抵銷 J果，更加大幅降低電感m成為能夠更加減低等效串 感之層積電容器10。 在製造本實施形態之層積電容器10時，藉由將個別的 矩形等四邊形的介電體薄片加以層積，能夠使裸介電體形 成矩形體。結果，能夠提高生產效率。 更有甚考，如本實施形態，藉由使導線部21八、22A分 別形成位於在介電體薄片層積方向上之投影不會重養之位 置’兩Λτά子電極3 1、3 2不會彼此短路，而能夠確實地配置 於跨越裸介電體1 2三個側面之外側。

569253 五、發明說明（9) (第2實施形態） 接著，依據第4、5圖來說明第2實施形態。而且，與 第1實施形態相同之構件係賦予相同編號，說明則予以省 略0 在本實施形態，如第4、5圖所示，第1種内部導體之 内部電極2 1具有夾著深處縱向側面丨2d而在左右短邊側側 面12C、12E擴展延伸之導線部21A。又，第2種内部導體之 内部電極2 2具有夾著前方縱向側面1 2 B而在左右短邊側側 面12C、12E擴展延伸之導線部21A。 而且，端子電極31係以深處縱向側面丨2D為中心，在 左右之短邊側側面1 2C、1 2E延伸；又，端子電極32係以前 方縱向側面1 2B為中心，在左右之短邊側侧面丨2c、1 2E延 伸0 因此，_利用本實施形態的話，主要電流係流動在第4 圖箭頭Y所示方向，比第丨實施形態還要短，所以，能夠實 現更加降低等效串聯電感之層積電容器1〇。 而且，本發明並不侷限於前述實施形態，可以在本發 明專利申請範圍内做種種改變。例如，前述第i和第2實施 之：T電5器10中，係具有各4片合計8片内部電極之 2 ^。仁疋，在本發明中，内部電極之片數並不侷 ΐ =百可以更例如層數以及内部電極片數可以數 (實施例） 但是，本發

接著’依據具體的實施例來說明本發明 569253

明並不侷限於此實施例。本實施例中，使用網絡 欠換算到電感，分別求出以下各電容器樣品之$ 聯電感。 口 <寺效串 :說明各電容器樣品之内容。亦即，將做為電容 裔之一般兩端子型層積電容器當作第1樣品；將 不習知低等效串聯電感化兩端子型層積電容器當作第2樣 ::將=圖所示實施形態之兩端子型層積電容器當雜 樣口口，分別求出等效串聯電感。 而且，結果係將各樣品之電感特性加以測定。測定結 果表不於第6圖。如第6圖曲線圖所示，以第J、2、 、σ H序電感最小值漸次變小。又，求出之等效串聯電 第1樣〇〇之等效串聯電感係1 420 pH ;第2樣品之等效 電感係380PH ;第3樣品之等效串聯電感係172 pH。亦即， 確認到在本發明實施形態之第3樣品中，等效串聯電 大幅降低。 而且，此等效串聯電感可由公式= /(EM · C)求得，其中，f。係自身共振頻率；c係靜電容。又，自 身共振率頻。與等效串聯電阻（ESR)之關係表示於第？圖。 、在此使用各樣品之尺寸，係將自兩種内部導體拉出之 裸介電體側面間距離當作L，將與自兩種内部導體拉出之 裸介電體側面相垂直之側面間距離當作w時，第丨樣品之 L = 3· 2mm ; W=l· 6mm。又，第2樣品以及第3樣品之 L = 1.6mm ; W = 3.2mm。更有甚者，靜電容則第i樣品係1〇6

/zm ;第2樣品係1· 〇1 ;第1樣品係！ 〇2

2030-5078-PF(N).ptd 第 14 頁 569253 圖式簡單說明 、— 第1圖係本發明一實施形態的層積電容器的 圖。. 避分解 第2圖係第1圖所示層積電容器的立體圖。 第3圖係第2圖所示層積電容器的III-III線剖面 第4圖係本發明另一實施形態的層積電容器圖。 解圖。 的立體分 第5圖係第4圖所示層積電容器的立體圖。 第6圖係表示各樣品的阻抗特性曲線圖。 第7圖係表示電容器阻抗特性的曲線圖。 第8圖係組合有層積陶瓷電容器之電路圖。 第9圖係表示第8圖所示迴路中之負荷電流和 關係之曲線圖。 I脸 第10圖係表示習知例層積電容器之立體圖。 第11A圖係表示存在於第1〇圖所示電容器内部一 内部導體立體圖。 第11B圖係表示存在於第1〇圖所示電容器内部另一 之内部導體立體圖。 【符號說明】 1 0 2 電源 114, 116内部導體 112裸介電體 118, 120端子電極 10層積陶瓷電容器 2 1内部電極 100層積陶瓷電容器 104 LSI 112A陶瓷層 112B， 112D 側面 112C，112E 側面 12裸介電體

569253 圖式簡單說明 2 2 内部電極 2 1 B 内部導體本體部分 2 1 A 導線部 22A 導線部 32端子電極 1 2 A 陶瓷層 12B， 12C， 12D， 12E 側面 22B内部導體本體部分 31 端子電極

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Claims (1)

1. 569253 /、、申請專利範圍 —種層積陶瓷電子元件，包括·· 裸’丨電體，由複數介 兩種内邱導# f"電體薄片層積而形成； 述介電體薄片fs1，而 2::體内以使夾持於前 三個側面而拉出之導绫4 t ;; f有跨越前述裸介電體的 二端子ΐη 彼此存在於不同層；以及 面的前述：Π體；=置於跨越前述裸介電體的三個侧 體之任-彳，並且彼此絕緣而且’分別連接到兩種内部導 ^ ^2： Λ ί ^ ^£ € ^# s 前導:!雷係配置在；前==:::1= 此重疊。4片層積方向之投影，兩導線部之位置不會彼 3.如申請專利範圍第2項 其中’前述裸介電體係呈矩形體。㈣是電子几件， J. Φ 如申π專利範圍第1項所述之層積陶瓷電子元# 其中’前述各内部導體包括： U電子凡件’ 狀，ϊίίϊ本體部分’具有配合前述介電體外型之形 狀^離前述介電體薄片端部；以及 ^ -平：ί導Γϊ丄ί前述内部導體本體部分-體形成於同 拉出外部。 返裸介電體彼此相鄰之三側面並且自此 其中5，·兩H專利㈣第1項所述之層積n電子元件， 、中兩種則述内部導體係分別複數配置於前述裸介電體

   569253 六、申請專利範圍 内部。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之層積陶瓷電子元件， 其中，兩種前述内部導體係分別交互配置於前述裸介電體 内部。 子元件， 形狀之前 面兩側之 7 ·如申請專利範圍第3項所述之層積陶瓷電 其中，前述内部導體導線部係配置成跨越矩形體 述裸”電體之短邊側側面以及位於前述短邊側側 兩長邊側側面。

   8. 如申請專利範圍第7項所述之層積陶瓷電子元件 其中，配合前述内部導體導線部之拉出形狀，前述端 極係配置成跨越矩形體形狀之前述裸介電體之短邊側側召 以及位於前述短邊側側面兩侧之兩長邊側側面。 9. 如申請專利範圍第3項所述之層積陶究電子元件 其中，冑述㈣導體導線部係西己置成跨越矩形體形狀之負 述裸介電體之長邊側側面以及位於針、+、 兩短邊側側面。 及位於刚述長邊側側面兩， 10. 如申請專利範圍第9項所述之層積陶兗 件，其中，配合前述内部導體導線部 子電極係配置成跨越矩形體形狀 ：，狀，則述为 側面以及位於前述長邊側側面兩兩L二電體之長邊相 训之兩短邊側側面。