电气元件
阅读说明：本技术 电气元件 (Electrical component ) 是由 A·霍弗里希特 S·S·纳巴维 于 2020-02-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种元件(1),具有在堆叠方向(z)上相叠布置的第一电极(3)和第二电极(4a、4b),其中所述第一电极(3)和所述第二电极(4a、4b)在重叠区域(6)中彼此重叠,其中在具有所述重叠区域(6)的区域(7)中,所述第一电极(3)在垂直于所述堆叠方向(z)的第一方向(y)上的伸展大于所述第二电极(4a、4b)在所述区域中的伸展。(The invention relates to an element (1) having a first electrode (3) and a second electrode (4 a, 4 b) arranged one above the other in a stacking direction (z), wherein the first electrode (3) and the second electrode (4 a, 4 b) overlap one another in an overlap region (6), wherein the extent of the first electrode (3) in a first direction (y) perpendicular to the stacking direction (z) is greater than the extent of the second electrode (4 a, 4 b) in a region (7) having the overlap region (6).)
技术领域
本发明涉及一种元件。所述元件特别是具有彼此重叠的电极的电气元件。
背景技术
在电气元件的情况下，特别是在热敏电阻、压敏电阻或电容器的情况下，电气特性通过电极重叠区域的面积来设定。这些电气特性可以是例如该元件的电阻或电容。由于在制造该元件时不可避免的公差，可能产生电极的形状、大小和/或定位的不准确。在此，这些制造公差可能导致电极重叠区域的面积发生变化，并由此以不希望的方式影响该元件的上述电气特性。在制造技术中，不断尝试通过改进所使用的方法来减少在电极制造时的制造不精确。
发明内容
本申请的任务是说明一种对制造不精确较不敏感的改进的元件。
该任务通过根据权利要求1的元件解决。所述元件的有利设计是从属权利要求的主题。
提出了一种元件，其具有在堆叠方向上相叠布置的第一电极和第二电极，其中所述第一电极和所述第二电极在重叠区域中彼此重叠，其中在具有所述重叠区域的区域中，所述第一电极在垂直于所述堆叠方向的第一方向上的伸展大于所述第二电极在所述区域中的伸展。
与此相应地，所述第一电极可以在第一方向上在超出所述重叠区域的范围内突出超过所述第二电极。在此，所述第一电极可以优选地既在第一方向上又在与所述第一方向相反的负第一方向上突出超过所述第二电极。
与此相应地，所述重叠区域的面积不会受到第一电极制造中至少在第一电极在第一方向上的伸展方面的公差的影响。即使是导致第一电极和第二电极在第一方向上定位的较小不精确的制造公差，也不改变所述重叠区域的面积，因为当第一和第二电极相对于彼此在第一方向上移动的距离小于第一电极在第一方向上超过第二电极的突出部分时，所述重叠区域的面积不发生改变。
由于诸如电阻和电容的许多电气特性直接取决于所述重叠区域的面积，并且由于电极的设计减少了由于制造公差而导致的重叠区域面积的变化，因此可以实现一种元件，其电气特性对电极制造中的公差不敏感。根据构造，所述元件可以被设计为，使得电极位置的小移动和电极形状和大小的不精确都不影响所述重叠区域的面积。
电极制造中的公差可能例如在压制电极或将层相叠堆叠的过程步骤中出现。
相应电极在所述第一方向上的最大伸展可以分别被视为第一或第二电极的伸展。在此，所述第一方向可以说明电极的宽度。所述第一方向可以平行于所述元件的边缘延伸。
在所述区域中，所述第一电极在垂直于所述堆叠方向并且垂直于所述第一方向的第二方向上的伸展可以大于所述第二电极在所述区域中的伸展。所述第一电极在所述第二方向上的伸展可以是所述第一电极的长度。所述第二电极在所述第二方向上的伸展可以是所述第二电极的长度。
在此，所述第一电极可以优选地在第二方向和与所述第二方向相反的负第二方向上在超出所述重叠区域的范围内突出超过所述第二电极。
如果所述第一电极在所述区域中在所述第二方向上的伸展大于所述第二电极在所述区域中的伸展，则在第二方向上电极定位中的制造公差也可以不影响所述重叠区域的面积。第一电极在第二方向上的大小方面的制造公差同样可以不影响所述重叠区域的面积。与此相应地，所述元件可以对制造公差不敏感。
因此可以提供一种元件，其中第一和第二电极可以被布置和设计为，使得即使这些电极由于制造公差而在第一和/或第二方向上移动并且即使第一电极的大小出现变化，所述重叠区域的面积保持不变。由于所述重叠区域的面积影响所述元件的电气特性，因此所述元件可以在其电气特性方面对制造公差不太敏感。
替代地，在所述区域中所述第一电极在垂直于所述堆叠方向并且垂直于所述第一方向的第二方向上的伸展可以小于所述第二电极在所述区域中的伸展。
在此，所述第二电极可以在第二方向和与所述第二方向相反的负第二方向上优选地在超出所述重叠区域的范围内突出超过所述第一电极。在电极的这种设计中也可以实现在其电气特性方面对制造公差不敏感的元件。
所述第一电极或所述第二电极可以是浮动电极（floating electrode）。与此相应地，所述第一电极或所述第二电极不能与外电极连接。浮动电极可以完全被陶瓷材料包围。
所述元件可以具有与第一或第二电极连接的外电极。在一种实施方式中，所述元件可以具有与所述第一电极连接的第一外电极和与所述第二电极连接的第二外电极。与此相应地，电极可以是内电极。
可以通过孔洞和/或凹槽来结构化所述第一电极和/或所述第二电极。替代地或补充地，所述第一电极和/或所述第二电极可以具有在垂直于外电极的方向上变化的厚度。特别地，电极的厚度可以朝着部件的内部逐渐减小。通过改变所述厚度和/或通过结构化电极，可以节省电极材料。特别是在电极具有银的情况下，材料节省有重要意义。垂直于外电极的方向可以是上述第二方向。
此外，所述元件可以具有与第一电极布置在相同平面中的第三电极。所述第三电极和所述第一电极可以在另外的重叠区域中彼此重叠，其中所述第一电极在具有所述另外的重叠区域的区域中在所述第一方向上的伸展大于所述第三电极在该区域中的伸展。替代地，在该区域中所述第三电极在第一方向上可以比所述第一电极具有更大的伸展。与此相应地，第一和第三电极的相对位置方面的制造公差很少影响所述元件的电气特性。
在一种实施方式中，所述第一电极为浮动电极，其中所述第一电极与所述第三电极在另外的重叠区域中彼此重叠，其中所述第一电极在具有所述重叠区域的区域中在第二方向上的伸展大于所述第二电极在所述第二方向上在该区域中的伸展，所述第二方向垂直于所述堆叠方向并且垂直于所述第一方向，其中在具有所述另外的重叠区域的另外的区域中，所述第一电极在所述第一方向上和所述第二方向上的伸展大于所述第三电极在第一和第二方向上在该区域中的伸展，并且其中在连接所述区域和所述另外的区域的连接区域中，所述第一电极在所述第一方向上的伸展小于所述第一电极在所述区域中的伸展以及小于所述第一电极在所述另外的区域中的伸展。
所述元件可以是具有多个第一电极和多个第二电极的多层元件。第一电极和第二电极可以分别像上面讨论的第一电极和第二电极那样设计。第一电极和第二电极可以在堆叠方向上交替相叠地布置。所述第一电极和所述第二电极可以在重叠区域中彼此重叠，其中所述第一电极在具有所述重叠区域的区域中在所述第一方向上的伸展大于所述第二电极在该区域中的伸展。结合所述元件的第一和第二电极描述的其他结构和功能特性也可以适用于所述多层元件的第一电极和第二电极。
在一种实施方式中，所述元件可以具有多个第三电极，其中每个第三电极与一个第二电极布置在一个平面中。每个第一电极可以在重叠区域中与第二电极之一重叠并且在另外的重叠区域中与第三电极之一重叠。在此，在具有所述重叠区域或所述另外的重叠区域的区域中，第一电极和相应的第二电极的伸展或者第一电极和相应的第三电极的伸展可以在至少一个方向上彼此不同。
所述元件可以具有布置在第一和第二电极之间的陶瓷层。替代地，所述元件可以具有布置在电极之间的介电层。第一和第二电极之间的层可以具有压敏电阻材料。替代地，电极之间的层可以具有带有NTC特性的材料。
所述元件可以是电容器。特别地，所述元件可以是陶瓷多层电容器。在电容器的情况下，电容取决于相应电极的重叠区域。因此有利的是将电容器构造为使得重叠区域的面积对制造公差不敏感，因为在这种情况下电容也对制造公差不敏感。
所述元件可以是热敏电阻。特别地，所述元件可以是NTC热敏电阻。替代地，所述元件可以是压敏电阻，特别是多层压敏电阻。所述元件可以是为了表面安装而设置的元件（SMD；Surface Mounted Device，表面安装器件）。
附图说明
下面基于附图描述所述元件的优选实施方式。
图1以透视图示出了根据第一实施例的元件。
图2以俯视图示出了所述元件。
图3示出了大量根据第一实施例的元件在25°C的温度下的电阻测量结果。
图4示出了比较测量的结果。
图5以透视图示出了根据第二实施例的元件。
图6以俯视图示出了所述元件。
图7示出了大量根据第二实施例的元件在25°C的温度下的电阻测量结果。
图8示出了比较测量的结果。
图9以透视图示出了根据第三实施例的元件。
图10以俯视图示出了所述元件。
具体实施方式
图1以透视图示出了根据第一实施例的元件1。图2以俯视图示出了元件1。
元件1是多层元件。元件1具有陶瓷材料2层和电极层，其中陶瓷材料2层和电极层在堆叠方向z上交替地相叠布置。
元件1是热敏电阻。元件1特别是NTC热敏电阻（NTC=Negative TemperatureCoefficient；负温度系数；热导体）。
元件1具有第一电极3，所述第一电极为浮动电极（floating electrode）。元件1还具有两个第二电极4a、4b，第二电极分别与第一外电极8连接。元件1具有两个第三电极5a、5b，第三电极分别连接到与第一外电极8相对的第二外电极9。第一电极3、第二电极4a、4b和第三电极5a、5b均是内电极。
在堆叠方向z上，在最下面的电极层中布置有第二电极4a之一和第三电极5a之一。第二电极4a和第三电极5a不相互电气连接，而是通过陶瓷材料2相互分隔。在中间的电极层中布置有被构造为浮动电极并且不与外电极8、9之一接触的第一电极3。最上面的电极层与最下面的电极层相同地设计，并且与此相应地具有第二电极4b之一和第三电极5b之一。
在下文中，首先关注第二电极4a之一和第一电极3。第二电极4a和第一电极3在重叠区域6中彼此重叠，如特别是在图2的俯视图中可以看出的。在垂直于堆叠方向z的第一方向y上，第一电极3具有比第二电极4a更大的伸展。在此，在包括重叠区域6的区域7中，第一电极3在第一方向y上具有比第二电极4a更大的伸展。相应电极3、4a在第一方向y上的伸展是相应电极3、4a的宽度。因此，第一电极3在超出重叠区域6的范围内在第一方向y上突出超过第二电极4a。在包括重叠区域6的区域7中，第一电极3比第二电极4a宽。
在此，在具有重叠区域6的区域7中，第一电极3在第一方向y上和在与第一方向直接相反的负第一方向-y上具有更大的伸展。换言之，在此第一电极3在超出重叠区域6的范围内在正的第一方向+y和负的第一方向-y上都突出超过第二电极4a。
在制造元件1时，电极3、4a的制造精度方面的公差是不可避免的。如果第一和第二电极3、4a的重叠区域6的面积大小由于制造公差而改变，则元件1的取决于重叠区域6的面积大小的电气特性可以显著改变。
在根据第一实施例的元件1中，第一和第二电极3、4a被设计和布置为使得第一电极3的宽度方面的公差和第一和第二电极3、4a的定位方面的公差在第一方向y上对重叠区域6的面积大小没有影响。与此相应地，电气特性对第一电极3的宽度方面的制造公差和对电极3、4a在第一方向y上相对于彼此的定位方面的制造公差不敏感。由此制造公差的这些参数不会不期望地影响元件1的取决于重叠区域6面积的电气特性。
第二电极4b中的第二个在结构上与第二电极4a中的上述第一个相同。与此相应地，第一电极3因此同样在超出重叠区域的范围内在第一方向上突出超过第二电极4b中的第二个。与此相应地，如上文结合第二电极4a中的第一个所讨论的，元件1的取决于第一电极3与第二电极4b中的第二个的重叠区域的电气特性不会不期望地受到第一电极3的宽度方面的制造公差和电极3、4b在第一方向y上相对于彼此的定位方面的制造公差的影响。
第三电极5a、5b在结构方面与第二电极4a、4b基本上相同。第三电极5a、5b同样在另外的重叠区域6中分别与第一电极3重叠。在此，第一电极3在第一方向y上具有比第三电极5a、5b中的每一个更大的伸展。与此相应地，元件1在其电气特性方面对第一电极3和第三电极5a、5b在第一方向y上的相对位置方面的制造公差不敏感。
图3示出了大量根据如图1和图2所示的第一实施例的元件1在25°C的温度下的电阻测量结果。在此，使用结构大小为0805的元件1。在横轴上绘制了25°C下的电阻，并且在纵轴上绘制了分别被测量了这种电阻的元件1的数量。
图4示出了在25°C的温度下电阻的比较测量的结果，所述比较测量是对大量比较元件进行的。这些比较元件与图1和图2中所示的元件1的不同之处在于，在这些比较元件中，第一电极、第二电极和第三电极分别在第一方向y上具有相同的伸展。这些比较元件同样具有结构大小0805。
图3和图4的比较示出了根据第一实施例的元件在25°C温度下的电阻标准偏差低于比较元件在25°C温度下的电阻标准偏差。标准偏差的减小归因于以下事实：由于电极3、4a、4b、5a、5b的设计，制造公差不太强烈地改变重叠区域6的面积，并且因此电气特性（这里是在25°C时的电阻）不受制造公差的影响。
在图5和6中示出了根据第二实施例的元件1。图5示出了元件1的透视图并且图6示出了俯视图。
根据第二实施例的元件1同样是NTC热敏电阻。该元件是多层元件。
元件1具有由陶瓷材料2制成的层和电极层，它们在堆叠方向z上交替地相叠布置。像根据第一实施例的元件1那样，根据第二实施例的元件也具有第一、第二和第三电极3、4a、4b、5a、5b。
第一电极3为浮动电极。第二电极4a、4b与第一外侧和布置在第一外侧上的第一外电极8连接。第三电极5a、5b与第二外侧和布置在第二外侧上的第二外电极9连接。
第一电极3在重叠区域6中与第二电极4a、4b重叠并且在另外的重叠区域6中与第三电极5a、5b重叠。
第一电极3呈H形。
第一电极3在包括重叠区域6的区域7中在第一方向y上的伸展大于第二电极4a、4b在第一方向y上的伸展。此外，在包括重叠区域6的区域7中，第一电极3在第二方向x上的伸展大于第二电极4a、4b在第二方向x上的伸展，其中第一方向y和第二方向x分别垂直于堆叠方向z并且彼此垂直。
在第二方向x上的伸展也可以称为相应电极的长度。因此，在包括重叠区域6的区域7中，第一电极3比第二电极4a、4b更长和更宽。第一电极3在超出重叠区域6的范围内在第一和第二方向y、x上突出超过第二电极4a、4b。在此，第一电极3在正负第一方向和正负第二方向上都突出超过第二电极4a、4b。
与此相应地，其中第一电极3与第二电极4a、4b重叠的重叠区域6的面积不受第一电极3在第一方向y和第二方向x上的伸展方面的公差影响。因此类似于第一实施例，可以降低制造公差对元件1的电气特性的影响。由于现在第一电极3的长度方面的公差和宽度方面的公差都不影响重叠区域的面积，因此根据第二实施例的元件在其电气特性方面对制造公差更不敏感。电极3、4a、4b在第一方向和第二方向上的定位方面的制造公差也不影响重叠区域的面积。
第三电极5a、5b与第二电极4a、4b在结构方面基本上相同地设计。特别地，在包括另外的重叠区域6的区域7中，与第三电极5a、5b相比，第一电极3在第一和第二方向y、x上也具有更大的伸展。与此相应地，第一电极3在超出重叠区域6的范围内在第一和第二方向y、x上突出超过第三电极5a、5b。
此外，第一电极3具有连接区域10，该连接区域将与第二电极4a、4b具有重叠区域6的区域7和与第三电极5a、5b具有另外的重叠区域6的区域7连接。在连接区域10中，第一电极在第一方向y上的伸展小于第一电极3在与第二电极4a、4b具有重叠区域6的区域7中的伸展，并且小于第一电极3在与第三电极5a、5b具有另外的重叠区域6的区域7中的伸展。由此产生第一电极3的H形。在第一方向y上的伸展可以称为电极的宽度。
在替代的实施例中，第二和第三电极4a、4b、5a、5b在第一和/或第二方向y、x上可以具有比第一电极3更大的伸展，并且在超出重叠区域6的范围内突出超过第一电极3。
图7示出了大量根据第二实施例的元件1在25°C的温度下的电阻测量结果。在此使用结构大小为0805的元件。图8示出了在25°C的温度下电阻的比较测量的结果，该比较测量是对大量比较元件进行的。这些比较元件与图5和图6中所示出的元件1的不同之处在于，在这些比较元件的情况下，第一电极、第二电极和第三电极分别在第一方向y和第二方向z上具有相同的伸展。这些比较元件同样具有结构大小0805。
图7和图8的比较表明，根据第二实施例的元件1在25℃温度下的电阻标准偏差低于比较元件在25℃温度下的电阻标准偏差。标准偏差的减小归因于以下事实：由于电极3、4a、4b、5a、5b的设计，第一电极3的宽度和长度方面的制造公差以及电极3、4a、4b、5a、5b在第一和第二方向上的定位方面的制造公差不改变重叠区域6的面积，并且因此电气特性（这里是25°C时的电阻）不受制造公差的影响。
图9和10示出了根据第三实施例的元件1。在此，图9示出了元件1的透视图，而图10示出了元件1的俯视图。
元件1是电容器。该电容器是单层电容器，其中第一电极3布置在电容器的上侧上，而第二电极4a布置在电容器的下侧上。在电极之间布置有陶瓷材料2层。
第一电极3在第一方向y上的伸展大于第二电极4a在第一方向上的伸展。与此相应地，第一电极3在超出重叠区域6的范围内在第一方向y上突出超过第二电极4a。由此，与第一电极3在第一方向y上的伸展或电极3、4a在第一方向y上的定位相关的制造过程中的公差不影响重叠区域6的面积，并且因此不影响电容器的电气特性，例如电容。
附图标记列表
1 元件
2 陶瓷材料
3 第一电极
4a 第二电极
4b 第二电极
5a 第三电极
5b 第三电极
6 重叠区域
7 区域
8 外电极
9 外电极
10 连接区域
x 第二方向
y 第一方向
z 堆叠方向
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