[实用新型]具有安全失效模式的层叠陶瓷电容器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有安全失效模式的层叠陶瓷电容器，其焊接到电路板后因机械应力作用导致断裂失效时呈开路或电容量降低，可有效地避免电极间短路的发生。

背景技术

层叠陶瓷电容器因其高可靠性和低成本被普遍应用在各类电子设备中。公知的，层叠陶瓷电容器包括层叠体，该层叠体由多层陶瓷电介质层和设置在陶瓷电介质层之间的内电极相互层叠而成，在层叠体纵向相对端部连接两个外电极，各层内电极交替地使一个纵向端部露出层叠体的一纵向侧端面、并与两个外电极中的一个电连接。

现在已经知道有多种原因会导致层叠陶瓷电容器失效，例如由于内部存在孔洞、裂纹、分层等缺陷，使得元器件在使用一段时间产生电性能恶化，或者在安装和使用过程中受到外界机械应力或热应力的作用而导致电容器被破坏。当层叠陶瓷电容器焊接贴装到电路板后，元器件失效大多是由机械应力作用引起的。典型的，外界机械应力作用来源于电路板操作时产生的弯曲变形，例如，在电路板上进行其它元器件的插入焊接，以及电路板分割、流转、测试、安装固定时，都容易引起电路板弯曲变形。由于层叠陶瓷电容器的陶瓷体材料特性，这种由机械外力(例如电路板弯曲变形)引起的失效最常见是导致电容器陶瓷体的破裂，并且陶瓷体的破裂经常造成电容器电极间短路。下面，参照图1予以简要说明：

层叠陶瓷电容器，包括由多层陶瓷电介层11和夹置在陶瓷电介层间的内电极12沿厚度方向层叠而成的层叠体1、以及配置在层叠体1纵向相对端的一对外电极13a、13b，每个外电极均具有覆盖层叠体1纵向端面的内侧面131和覆盖层叠体1端部边缘的包绕部132，且该包绕部132具有预定的纵向宽度A，每层内电极的一个纵向端露出层叠体1端面并与配置在该端的外电极电连接、另一个纵向端与配置在层叠体1另一端的外电极内侧面131间隔相对并具有预定的纵向间距B，各层内电极12交替地与一对外电极13a、13b中的一个形成电连接。

实际失效事件和模拟试验结果表明，当电容器焊接到电路板2后由于电路板2弯曲产生的机械应力作用而发生破裂失效时，其陶瓷体的破裂大多呈现以下形式：在电容器焊接到电路板的部分(即从外电极包绕部132的端部133处)产生裂痕，并且裂痕继续沿着与层叠体1厚度方向的表面110大约呈45°角的斜向上延伸扩大。当破裂发生后，裂痕穿过最下面的内电极12和与其临近的另一层内电极，内电极12与外电极13b相连接，内电极12临近的另一层内电极与外电极13a相连接，当电容器施加电压时，裂痕内部的空气被电离，造成外电极13a和13b之间击穿短路，从而造成电容器电极间短路。

电容器短路失效经常造成严重后果和重大破坏，例如短路时产生的瞬间大电流冲击会引起电路故障、损坏电子设备，甚至引发电气火灾。因此，解决电容器在使用中因机械应力导致短路失效的问题，已经引起业界的重视。目前，AVX责任有限公司开发出了一种称为“FlexiTerm软端接系统保护陶瓷电容器”的产品，其通过在层叠陶瓷电容器的外电极中增加柔韧端接层，改善了元器件的机械性能，从而保证器件在受到机械外力作用时具有更好的可靠性。但是，增加柔韧端接层会带来制造难度和成本的提高。不仅如此，虽然产品的抗弯强度数倍地增加，但不能保证元器件在巨大的外力作用下或在内部缺陷诱导下不会断裂，而断裂后元器件仍会产生短路失效，也就是说，这种产品只是降低了却没有彻底地避免由电路板弯曲的机械应力导致电容短路失效的风险。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有安全失效模式的层叠陶瓷电容器，能有效地避免电容器在使用中因机械应力导致断裂时发生电极间短路。

为此，本实用新型提供一种具有安全失效模式的层叠陶瓷电容器，包括由多层陶瓷电介层和夹置在陶瓷电介层间的内电极沿厚度方向层叠而成的层叠体、以及配置在层叠体纵向相对端的一对外电极，外电极具有覆盖层叠体纵向端面的内侧面和覆盖层叠体端部边缘的包绕部，且该包绕部具有预定的纵向宽度d，每层内电极的一个纵向端露出层叠体端面并与配置在该端的外电极电连接、另一个纵向端与配置在层叠体另一端的外电极内侧面间隔相对并具有预定的纵向间距D，各层内电极交替地与一对外电极中的一个形成电连接，其特征是：内电极纵向端与外电极内侧面的纵向间距D与外电极包绕部的纵向宽度d满足以下公式：D≥d或(d-H/tgα)＜D＜d，其中H是层叠体厚度方向的表面与最近的内电极的垂直距离，α的取值范围为60°＜α＜90°。