多層電容器和用于制造多層電容器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]提出多層電容器，尤其是陶瓷多層電容器。電容器例如作為中間回路電容器使用。尤其是具有快速半導(dǎo)體的電容器可置入到換流器中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]任務(wù)在于，提出具有改善特性的多層電容器和用于制造該多層電容器的方法。
[0003]提出多層電容器，該多層電容器具有絕緣層和其間布置的電極層。多層電容器具有多個(gè)彼此相連的片段，其中在片段之間布置至少一個(gè)釋放區(qū)域。優(yōu)選地在釋放區(qū)域中弱化或中斷片段的連接。
[0004]優(yōu)選地多層電容器構(gòu)造成整體的。尤其是多層電容器具有整體的基體?；w包括絕緣層和電極層。優(yōu)選地絕緣層和電極層共同燒結(jié)。尤其是片段可以共同燒結(jié)。
[0005]通過釋放區(qū)域優(yōu)選地機(jī)械應(yīng)力在多層電容器中保持為較小。在此片段的厚度優(yōu)選地如此小，使得在片段中機(jī)械應(yīng)力不導(dǎo)致在電容器中的斷裂的產(chǎn)生。通過弱化或中斷片段的連接機(jī)械應(yīng)力可以不如此增加，使得在電容器中產(chǎn)生斷裂。
[0006]多層電容器的絕緣層優(yōu)選地是陶瓷層。絕緣層可以具有在對電容器接上電壓時(shí)的壓電或電致伸縮的行為，使得絕緣層的膨脹出現(xiàn)。尤其是在絕緣層的不均勻膨脹的情況下機(jī)械應(yīng)力可以在電容器中出現(xiàn)。由于釋放區(qū)域還可以使用具有高膨脹值的材料用于具有高電容值的整體多層電容器。尤其是多層電容器可以具有大厚度，而不產(chǎn)生關(guān)鍵的機(jī)械應(yīng)力。因此可以形成多層電容器，其在厚度中并因此在其電容值中不受限制。
[0007]在實(shí)施方式中絕緣層具有反鐵電材料。例如絕緣層具有鉛-鑭-鋯石鈦酸鹽(PLZT)。在備選實(shí)施方式中絕緣層具有鐵電的材料，例如基于鋇鈦酸鹽的鐵電的陶瓷。
[0008]優(yōu)選地多層電容器具有至少一個(gè)外接觸部用于接觸至少一個(gè)電極層。例如多層電容器具有用于接觸至少一個(gè)第一和第二電極層的兩個(gè)外接觸部。外接觸部可以布置在基體的相對的外側(cè)上。
[0009]例如第一和第二電極層不重疊。第一和第二電極層可以布置在共同平面中。
[0010]優(yōu)選地多層電容器具有不由外接觸部接觸的至少一個(gè)第三電極層。這種電極還可以稱為“浮動(dòng)”電極，德語稱為“schwebende (浮蕩)”電極。第三電極層可以與第一和/或第二電極層重疊。優(yōu)選地第三電極層與第一和第二電極層重疊。
[0011 ] 優(yōu)選地多層電容器和尤其是多層電容器的每個(gè)片段具有多個(gè)第一電極層，多個(gè)第二電極層和多個(gè)第三電極層。
[0012]在實(shí)施方式中電容器具有兩個(gè)電容的至少一個(gè)串聯(lián)電路。尤其是第一電容可以通過重疊至少一個(gè)第一電極層與至少一個(gè)第三電極層形成和第二電容通過重疊至少一個(gè)第二電極層與至少一個(gè)第三電極層形成。
[0013]優(yōu)選地釋放區(qū)域至少部分布置在堆疊的不活躍區(qū)中。在堆疊的不活躍區(qū)中不出現(xiàn)電極層與對電極的重疊。因此不活躍區(qū)不有助于多層電容器的電容。
[0014]例如在不活躍區(qū)中在堆疊方向上看僅存在一種類的電極層，例如僅第一電極層，僅第二電極層或僅第三電極層。備選不活躍區(qū)還可以完全與電極層分離。優(yōu)選地釋放區(qū)域遮蓋所有不活躍區(qū)。
[0015]在實(shí)施方式中至少一個(gè)釋放區(qū)域至少部分布置在電容器的區(qū)域中，在該區(qū)域中第三電極層既不與第一又不與第二電極層重疊。因此在這個(gè)區(qū)域中僅布置第三電極層。例如釋放區(qū)域位于在兩個(gè)第三電極層中。對此附加或備選地至少一個(gè)釋放區(qū)域至少部分布置在區(qū)域中，在該區(qū)域中僅布置第一或第二電極層。對此附加或備選地至少一個(gè)釋放區(qū)域可至少部分布置在區(qū)域中，該區(qū)域中與電極層分離。尤其是這個(gè)區(qū)域在堆疊方向上看與電極層分咼。
[0016]釋放區(qū)域還可以延伸進(jìn)入?yún)^(qū)域，在該區(qū)域中出現(xiàn)不同種類的電極層的重疊，尤其是電極層與對電極的重疊。這種區(qū)域稱為活躍區(qū)，因?yàn)槠溆兄陔娙萜鞯碾娙?。例如在第一活躍區(qū)中重疊第一和第三電極層和在第二活躍區(qū)中重疊第二和第三電極層。釋放區(qū)域優(yōu)選地延伸到如此遠(yuǎn)到活躍區(qū)中如在活躍區(qū)中在接上電壓時(shí)出現(xiàn)不均勻的膨脹。在其中出現(xiàn)均勻膨脹的區(qū)域中，片段優(yōu)選地固定地彼此相連，尤其是固定地彼此燒結(jié)。優(yōu)選地釋放區(qū)域至少布置在兩個(gè)片段之間的區(qū)域中，在該區(qū)域中出現(xiàn)絕緣層的不均勻的膨脹。
[0017]在實(shí)施方式中結(jié)構(gòu)化釋放區(qū)域。尤其是釋放區(qū)域可具有至少一個(gè)留空(Aussparung)。例如在留空中形成其中片段固定地彼此相連，尤其是固定地彼此燒結(jié)的連接區(qū)域。
[0018]在實(shí)施方式中釋放區(qū)域在平行于電極層的平面中至少在與外側(cè)相鄰的基體的所有區(qū)域中布置。釋放區(qū)域可以包圍連接區(qū)域，連接區(qū)域完全布置在基體的內(nèi)部中并且因此不抵達(dá)到外側(cè)。
[0019]在實(shí)施方式中在兩個(gè)彼此相連的片段之間布置至少三個(gè)釋放區(qū)域。尤其是釋放區(qū)域可以位于共同的平面上。優(yōu)選地釋放區(qū)域布置在每個(gè)不活躍區(qū)中。釋放區(qū)域還可以彼此相連。布置在一個(gè)平面中的多個(gè)釋放區(qū)域還可以看作單個(gè)，結(jié)構(gòu)化的釋放區(qū)域。
[0020]在實(shí)施方式中設(shè)置至少一個(gè)釋放區(qū)域，其不與外接觸部相鄰。例如釋放區(qū)域至少部分布置在不與外接觸部相鄰的不活躍區(qū)中。對此附加或備選地至少一個(gè)釋放區(qū)域可以與外接觸部之一相鄰。
[0021]釋放區(qū)域可以設(shè)計(jì)作為片段之間的間隙。尤其是不同片段的絕緣層在釋放區(qū)域中可以彼此間隔。絕緣層還可以在釋放區(qū)域中彼此鄰近并且不或僅部分地或僅以減少的粘附強(qiáng)度彼此相連。
[0022]此外提出用于制造這種多層電容器的方法。在此提供綠膜，尤其是陶瓷綠膜，用于形成絕緣層。在至少一個(gè)綠膜上施加例如壓印包括有機(jī)材料的膏。在另外的綠膜上壓印優(yōu)選地電極材料的膏。膏優(yōu)選地僅在其上設(shè)置釋放區(qū)域的位置上涂抹。綠膜布置成燒結(jié)的堆疊。優(yōu)選地如此形成膏，使得在在其上涂抹膏的位置上完全或部分地避免絕緣層的共同燒結(jié)，使得在此形成釋放區(qū)域。
【附圖說明】
[0023]在下面根據(jù)示意并且并非按比例的實(shí)施例更詳細(xì)地解釋在此所述的主題。
[0024]其中:
圖1示出多層電容器的示意的斷面圖， 圖2示出圖1的多層電容器的截面，
圖3以韋伯分布示出在包括釋放區(qū)域的多層電容器的情況下突破電壓。
[0025]優(yōu)選地在下面附圖中相同附圖標(biāo)記引用不同實(shí)施方式的功能或結(jié)構(gòu)對應(yīng)的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1示出多層電容器I的示意斷面圖。多層電容器I具有具有彼此之上堆疊的絕緣層2和其間布置的電極層3，4，5的基體6。基體6是整體的燒結(jié)體。
[0027]絕緣層2優(yōu)選地設(shè)計(jì)成陶瓷層。尤其是絕緣層2可以具有反鐵電材料。例如絕緣層2具有鉛-鑭-鋯石-鈦酸鹽(PLZT)。備選地絕緣層2還可以具有鐵電的材料，例如基于鋇鈦酸鹽的鐵電的材料。絕緣層2可以具有壓電或電致伸縮的行為，使得在施加電壓到多層電容器I的情況下出現(xiàn)壓電層2的膨脹。
[0028]電極層3，4，5包括與外接觸部(未繪出)電連接的第一和第二電極層3，4。外接觸部在基體6的第一或者第二外側(cè)7，8上。第一和第二電極層3，4在堆疊方向S看來不重疊。
[0029]此外電極層3，4，5包括第三電極層5，第三電極層不與外接觸部相連。第三電極層5與第一和第二電極層3，4重疊。通過這個(gè)布置形成兩個(gè)電容9，10的串聯(lián)電路。在第一電容9的情況下第三電極層5形成對于第一電極層3的對電極，在第二電容10的情況下第三電極層5形成對于第二電極層4的對電極。
[0030]其中在堆疊方向S上看來出現(xiàn)電極層3，4與對電極的重疊的多層電容器I的區(qū)域稱為活躍區(qū)13，14。其中不出現(xiàn)電極層3，4與對電極的重疊的區(qū)域稱為不活躍區(qū)15，16，17。第一和第二不活躍區(qū)15，16分別與外側(cè)7，8相鄰，外接觸部布置在該外側(cè)上。第三不活躍區(qū)17在第一和第二電容9，10之間布置并且不與外接觸部相鄰。
[0031]多層電容器I具有兩個(gè)相疊地布置的片段11，12。片段11，12可具有電極層3，4，5的相同布置。第一片段11的最上的電極層3，4具有與第二片段12的位于其最下的電極層3，4相同極性。在片段11，12之間不布置第三電極層5。因此在片段之間的區(qū)域不有助于多層電容器I的電容。
[0032]在片段11，12之間設(shè)置釋放區(qū)域18，19，20。在釋放區(qū)域18，19，20中片段11，12不或僅以減少的粘附強(qiáng)度相鄰。釋放區(qū)域18，19，20設(shè)置在不活躍區(qū)15，16，17中并且一塊向遠(yuǎn)延伸進(jìn)入到相鄰活躍區(qū)13，14中。此外在片段11，12之間設(shè)置連接區(qū)域21，22，連接區(qū)域布置在釋放區(qū)域18，19，20中。在連接區(qū)域21，22中，片段11，12固定地彼此連接，尤其是一起燒結(jié)。尤其是在連接區(qū)域21，22中片段11，12的彼此相鄰的壓電層2直接彼此相連。
[0033]通過形成釋放區(qū)域18，19，20可減小多層電容器I中的機(jī)械應(yīng)力。這種電壓在具有電場中的壓電膨脹的絕緣層2的情況下，在活躍區(qū)13，14和不活躍區(qū)15，16，17之間的過渡區(qū)域中出現(xiàn)。尤其是在活躍區(qū)13，14中電場的結(jié)構(gòu)的情況下機(jī)械拉力可在過渡區(qū)域中出現(xiàn)。在這個(gè)機(jī)械應(yīng)力超過臨界極限時(shí)，在過渡區(qū)域中產(chǎn)生斷裂，斷裂可在活躍區(qū)13，14和不活躍區(qū)15，16，17中蔓延，使得尤其是不同極性的電