用于改进热消散的多端子MLCC制造技术

提供了一种热消散电容器，该热消散电容器包括形成外部端子之间的电容耦合的极性相反的内部电极。电介质在内部电极之间。该热消散电容器包括至少一个热消散层及至少一个导热端子，其中热消散层与导热端子导热接触。其中热消散层与导热端子导热接触。其中热消散层与导热端子导热接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改进热消散的多端子MLCC
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年4月20日提交的待审的美国临时专利申请No.63/012,378的优先权，该申请以引用方式并入本文。


[0003]本专利技术涉及一种改进的多层陶瓷电容器(multi
‑
layered ceramic capacitor，MLCC)，更具体地涉及一种包括至少一个热消散层和导热端子的MLCC，其中热消散层从MLCC内部去除热量。

技术介绍

[0004]对改进的电子设备的需求不断增加，特别是用于通信领域的电子设备。对连接性的需求增加了对高功率电子设备的要求，这种要求给形成电子设备的电子部件带来了特别的负担。本专利技术涉及作为电子设备部件的MLCC及其改进。
[0005]通常，MLCC的使用在整个电子行业中激增。电子电路的增加的功率增加了MLCC在非常高的交流电压下的暴露。众所周知，电容器中产生的纹波电流(I)会导致热量增加。功率消耗(P)由下式定义：
[0006]P＝I2R
[0007]其中R是等效串联电阻(equivalent series resistance，ESR)。这种功率消耗是与频率有关的，因为ESR随着频率的增加而下降，因此这种自加热也是如此。
[0008]热量主要通常在陶瓷和金属端子处的电容器的表面处消散。由于用作电介质的典型陶瓷具有相对低的热传导，因此与内部电极中常用的金属相比，热量通过连接到端子的电极被更有效地消散。为了利用这种热消散，每单位体积需要更多的电极。不幸的是，每单位体积的电极数量受限于在更高电压下实现可靠性能所需的间隔以及对小型化的需求。
[0009]电容C由下式定义：
[0010]C＝ε
r
ε0An/t
[0011]其中ε
r
是电介质的相对介电常数；ε0是等于自由空间的介电常数的常数；A是每个内部导电层的重叠区域，也称为有源电极或内部电极；n是电介质层的数量，t是内部电极之间的间隔距离或电介质厚度。
[0012]对于任何给定的电介质，这个间隔距离必须随着电容器的额定电压的增加而增加。随着间隔距离的增加，每单位体积的内部电极数量减少，从电容器的内部传导热量的能力也减少。结果是在关于热管理、可靠性和在高温下会受到损害的电容器寿命方面的问题不断增加。
[0013]减少热量产生和传播的必要性，以及对小型化的矛盾的需求，让研究人员感到困惑。本文提供了一种改进的MLCC，其中在MLCC的体积最小增加的情况下热消散是显著的。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的是提供一种改进的MLCC，特别是一种具有改进的热消散的MLCC。
[0015]本专利技术的特定的优点是能够在对体积效率最小损害的情况下从电容器主体的内部消散热量。
[0016]本专利技术的另一特定特征是能够使用传统制造技术和设施形成改进的MLCC。
[0017]这些以及将实现的其他优点在热消散电容器中提供，该热消散电容器包括形成外部端子之间的电容耦合的极性相反的内部电极。电介质位于内部电极之间。热消散电容器包括至少一个热消散层及至少一个导热端子，其中热消散层与导热端子导热接触。
[0018]在热消散电容器中提供了另一个实施例，该热消散电容器包括形成外部端子之间的电容耦合的极性相反的内部电极。电介质层位于内部电极之间。热消散电容器还包括至少一个热消散层，其中热消散层与内部电极中的内部电极不共面。热消散层与导热端子导热接触。
附图说明
[0019]图1是现有技术设备的示意性横截面图。
[0020]图2是本专利技术的实施例的示意性横截面图。
[0021]图3是本专利技术的实施例的示意性横截面俯视图。
[0022]图4是功率损耗贡献的图形表示。
[0023]图5是本专利技术的实施例的示意性横截面图。
[0024]图6是本专利技术的实施例的示意性横截面图。
[0025]图7是本专利技术的实施例的示意性横截面图。
[0026]图8是本专利技术的实施例的示意性横截面图。
[0027]图9是本专利技术的实施例的示意性透视图。
[0028]图10是本专利技术的实施例的示意性横截面图。
[0029]图11是本专利技术的实施例的示意性俯视图。
[0030]图12是本专利技术的实施例的示意性俯视图。
[0031]图13是本专利技术的实施例的示意性横截面图。
[0032]图14是本专利技术的实施例的示意性透视图。
[0033]图15是测试固定装置的示意性表示。
[0034]图16是由本专利技术提供的优点的图形表示。
具体实施方式
[0035]本专利技术提供了一种具有改进的热管理能力的MLCC。更具体地，本专利技术提供了一种具有至少一个热消散层的MLCC，其中该热消散层提供热导率但不直接有助于MLCC的电功能。通过解耦热消散属性和电功能，热消散层可以战略性地位于电容器主体内，以改进热消散。
[0036]本专利技术通过热消散层的合并来增强由有源内部电极提供的热消散，从而提供MLCC主体内改进的热管理。热消散层与导热端子连接，该导热端子充当散热器且对MLCC的电属性没有任何积极作用。从本文的教导也将实现，可以采用多个热消散端子来进一步改进热
消散。热连接到相同或不同的热消散层的多个热消散端子，可能对于可能承受非常高交流电压的较大的MLCC或MLCC特别有利。
[0037]功率消耗是与频率有关的。电热模型显示，取决于运行频率，功率消耗发生在电容器的不同区域中。结果是设备中的不对称加热，这在本领域中被称为结构内的“热点”。在较低频率的情况下，例如约100kHz，热量生成主要在陶瓷电介质中，因此需要从MLCC的中心去除热量。在较高频率的情况下，例如约100MHz，大部分功率被消耗在外部电极中。取决于应用频率，热消散层可以更优选地设置在MLCC的中心中，以防止电介质的热量生成，或朝向外部设置，以防止外部电极的加热。对于一般应用，热消散层的分布可以通过结构被对称地布置。
[0038]将参考附图来描述本专利技术，这些附图是为清楚本专利技术而提供的说明书的组成部分但非限制性的部分。在各个附图中，类似的元件将根据编号进行编号。
[0039]现有技术的MLCC在图1中以示意性横截面示出。在图1中，MLCC10包括由电介质14间隔开的内部电极12，其中相邻的内部电极终止于相对的外部端子16。由电介质间隔开的极性相反的内部电极形成本领域技术人员公知的电容耦合。在整个说明书中，将示出有限数量的内部电极，但应理解实际上取决于该应用，内部电极的数量不特别受限于在本领域中常见的数百个内部电极。
[0040]形成MLCC的方法是本领域公知的，本文不再赘述。适合于本专利技术的论证的内部电极、外部端子和电介质不会被本专利技术的合并而改变，并且实际上本领域常用的和已知的任何电容耦合和外部端子都可以与本文描述的合并入MLCC的结构中的热消散功能一起使用。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热消散电容器，包括：极性相反的内部电极，所述内部电极形成外部端子之间的电容耦合；所述内部电极之间的电介质；至少一个热消散层；以及至少一个导热端子，其中所述热消散层与所述导热端子导热接触。2.根据权利要求1所述的热消散电容器，包括多个热消散层。3.根据权利要求2所述的热消散电容器，其中，所述热消散层是相邻的热消散层。4.根据权利要求3所述的热消散电容器，其中，所述电介质在所述相邻的热消散层之间。5.根据权利要求3所述的热消散电容器，其中，所述相邻的热消散层不具有在所述相邻的热消散层之间的内部电极。6.根据权利要求2所述的热消散电容器，其中，所述热消散层具有在所述热消散层之间的内部电极。7.根据权利要求1所述的热消散电容器，其中，所述热消散层在所述电容耦合外部。8.根据权利要求1所述的热消散电容器，其中，所述热消散层具有在所述热消散层的每一侧的至少一个内部电极。9.根据权利要求1所述的热消散电容器，其中，所述热消散层为连续的热消散层或不连续的热消散层。10.根据权利要求1所述的热消散电容器，其中，所述热消散层具有不超过所述内部电极的厚度的5倍的厚度。11.根据权利要求1所述的热消散电容器，其中，所述热消散层与所述内部电极中的至少一个内部电极共面。12.根据权利要求1所述的热消散电容器，其中，所述热消散层与所述内部电极中的内部电极不共面。13.根据权利要求1所述的热消散电容器，还包括第二导热端子。14.根据权利要求13所述的热消散电容器，其中，所述导热端子和所述第二导热端子均与所述热消散层导热接触。15.根据权利要求13所述的热消散电容器，其中，所述第二导热端子与第二热消散层导热接触。16.根据权利要求1所述的热消散电容器，还包括屏蔽电极或浮动电极中的至少一个。17.根据权利要求16所述的热消散电容器，其中，所述导热端子与所述浮动电极导热接触。18.根据权利要求17所述的热消散电容器，其中，所述导热端子是绝缘体。19.根据权利要求1所述的热消散电容器，还包括涂层。20.根据权利要求1所述的热消散电容器，其中，所述热消散层包括选自以下材料中的至少一种材料：氮化铝、氧化铍、镍、钨、金、铜、银和铝。21.根据权利要求20所述的热消散电容器，其中，所述热消散端子包括选自以下材料中的至少一种材料：氮化铝、镍、钨、金、铜、银和铝。22.根据权利要求1所述的热消散电容器，其中，所述电介质包括钛酸钡、锆酸钙或这些
的组合。23.一种电子设备，包括如权利要求1所述的热消散电容器。24.一种电容器堆叠，其中，所述电容器中的至少一个电容器是权利要求1的所述热消散电容器。25.一种热...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克，
申请(专利权)人：凯米特电子公司，
类型：发明
国别省市：