[發明專利]具有安全失效模式的層疊陶瓷電容器

無效

• 申請號: 200710009248.4
• 申請日: 2007-07-20
• 公開（公告）號: CN101350250A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 蔡通明
• 申請（專利權）人: 泉州市火炬電子元件廠
• 主分類號: H01G4/005
• 分類號: H01G4/005;H01G4/232;H01G4/30;H01G4/12
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司
• 代理人: 李秀梅

技術領域

本發明涉及一種具有安全失效模式的層疊陶瓷電容器，其焊接到電路板后因機械應力作用導致斷裂失效時呈開路或電容量降低，可有效地避免電極間短路的發生。

背景技術

層疊陶瓷電容器因其高可靠性和低成本被普遍應用在各類電子設備中。公知的，層疊陶瓷電容器包括層疊體，該層疊體由多層陶瓷電介質層和設置在陶瓷電介質層之間的內電極相互層疊而成，在層疊體縱向相對端部連接兩個外電極，各層內電極交替地使一個縱向端部露出層疊體的一縱向側端面、并與兩個外電極中的一個電連接。

現在已經知道有多種原因會導致層疊陶瓷電容器失效，例如由于內部存在孔洞、裂紋、分層等缺陷，使得元器件在使用一段時間產生電性能惡化，或者在安裝和使用過程中受到外界機械應力或熱應力的作用而導致電容器被破壞。當層疊陶瓷電容器焊接貼裝到電路板后，元器件失效大多是由機械應力作用引起的。典型的，外界機械應力作用來源于電路板操作時產生的彎曲變形，例如，在電路板上進行其它元器件的插入焊接，以及電路板分割、流轉、測試、安裝固定時，都容易引起電路板彎曲變形。由于層疊陶瓷電容器的陶瓷體材料特性，這種由機械外力(例如電路板彎曲變形)引起的失效最常見是導致電容器陶瓷體的破裂，并且陶瓷體的破裂經常造成電容器電極間短路。下面，參照圖1予以簡要說明：

層疊陶瓷電容器，包括由多層陶瓷電介層11和夾置在陶瓷電介層間的內電極12沿厚度方向層疊而成的層疊體1、以及配置在層疊體1縱向相對端的一對外電極13a、13b，每個外電極均具有覆蓋層疊體1縱向端面的內側面131和覆蓋層疊體1端部邊緣的包繞部132，且該包繞部132具有預定的縱向寬度A，每層內電極的一個縱向端露出層疊體1端面并與配置在該端的外電極電連接、另一個縱向端與配置在層疊體1另一端的外電極內側面131間隔相對并具有預定的縱向間距B，各層內電極12交替地與一對外電極13a、13b中的一個形成電連接。

實際失效事件和模擬試驗結果表明，當電容器焊接到電路板2后由于電路板2彎曲產生的機械應力作用而發生破裂失效時，其陶瓷體的破裂大多呈現以下形式：在電容器焊接到電路板的部分(即從外電極包繞部132的端部133處)產生裂痕，并且裂痕繼續沿著與層疊體1厚度方向的表面110大約呈45°角的斜向上延伸擴大。當破裂發生后，裂痕穿過最下面的內電極12和與其臨近的另一層內電極，內電極12與外電極13b相連接，內電極12臨近的另一層內電極與外電極13a相連接，當電容器施加電壓時，裂痕內部的空氣被電離，造成外電極13a和13b之間擊穿短路，從而造成電容器電極間短路。

電容器短路失效經常造成嚴重后果和重大破壞，例如短路時產生的瞬間大電流沖擊會引起電路故障、損壞電子設備，甚至引發電氣火災。因此，解決電容器在使用中因機械應力導致短路失效的問題，已經引起業界的重視。目前，AVX責任有限公司開發出了一種稱為“FlexiTerm軟端接系統保護陶瓷電容器”的產品，其通過在層疊陶瓷電容器的外電極中增加柔韌端接層，改善了元器件的機械性能，從而保證器件在受到機械外力作用時具有更好的可靠性。但是，增加柔韌端接層會帶來制造難度和成本的提高。不僅如此，雖然產品的抗彎強度數倍地增加，但不能保證元器件在巨大的外力作用下或在內部缺陷誘導下不會斷裂，而斷裂后元器件仍會產生短路失效，也就是說，這種產品只是降低了卻沒有徹底地避免由電路板彎曲的機械應力導致電容短路失效的風險。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有安全失效模式的層疊陶瓷電容器，能有效地避免電容器在使用中因機械應力導致斷裂時發生電極間短路。

為此，本發明提供一種具有安全失效模式的層疊陶瓷電容器，包括由多層陶瓷電介層和夾置在陶瓷電介層間的內電極沿厚度方向層疊而成的層疊體、以及配置在層疊體縱向相對端的一對外電極，外電極具有覆蓋層疊體縱向端面的內側面和覆蓋層疊體端部邊緣的包繞部，且該包繞部具有預定的縱向寬度d，每層內電極的一個縱向端露出層疊體端面并與配置在該端的外電極電連接、另一個縱向端與配置在層疊體另一端的外電極內側面間隔相對并具有預定的縱向間距D，各層內電極交替地與一對外電極中的一個形成電連接，其特征是：內電極縱向端與外電極內側面的縱向間距D與外電極包繞部的縱向寬度d滿足以下公式：D≥d或(d-H/tgα)＜D＜d，其中H是層疊體厚度方向的表面與最近的內電極的垂直距離，α的取值范圍為60°＜α＜90°。