CN101656152B - 多层陶瓷电容器及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多层陶瓷电容器及其形成方法。该多层陶瓷电容器包含电容陶瓷体、中介连接层以及导电层，电容陶瓷体包含多层介电陶瓷层以及沿着介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极，中介连接层形成于电容陶瓷体外，并与部分的内部电极电性连接，导电层覆盖中介连接层，其中，中介连接层的材料包括金属及玻璃助烧剂，导电层的导电材料为聚合物型银胶。

Description

多层陶瓷电容器及其形成方法
技术领域
本发明涉及一种多层陶瓷电容器及其制造方法，且特别涉及一种具有软性材料的端电极的多层陶瓷电容器及其制造方法。
背景技术
近年来，由于消费性电子与无线通讯产品的快速发展，电子产品纷纷趋向具备多功能、外型轻薄短小等需求发展，因此，各种整合型技术开始受到重视，多层陶瓷电容器(multilayer ceramic capacitor，MLCC)的发展为电子产品朝向轻薄短小的发展技术之一。
多层陶瓷电容器包括一层电极层、一层介电陶瓷层、一层电极层、一层介电陶瓷层，其透过多个介电陶瓷层与电极层彼此的交互错叠，以形成电容。简单来说，多层陶瓷电容器的结构主要是由陶瓷粉体、内电极及端电极所构成。一般而言，陶瓷粉体是以钛酸钡添加其他的添加剂，至于在电极方面，早期多半使用银与钯金属，但由于钯金属价格较为昂贵且属于稀有材料，故在资源有限与成本考虑下，多层陶瓷电容器厂商已陆续将工艺转变为贱金属(Base-Mental electrode；BME)工艺，也就是在电极部分使用价格较不昂贵的贱金属：铜金属与镍金属。当要把多层陶瓷电容器嵌装到基板上时，一般的工艺为在端电极的外侧，再电镀上一层镍(Ni)和一层锡(Sn)，而后利用锡膏焊接于基板上。
然而，上述的多层陶瓷电容器的端电极一般为金属材料，多层陶瓷电容器在与基板结合时，金属材料的端电极无法吸收特定的主题效应，如基板在高温条件下产生的热胀冷缩现象时，或者当基板被外力弯曲(bending)时，其多层陶瓷电容器与基板的接触面可能会因此产生一些裂痕(crack)现象，在此，一般多层陶瓷电容器的制造商无法全面性控制其产品的品质，而有产品制造良率的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种提供多层陶瓷电容器及其形成方法，以解决上述的多层陶瓷电容器与基板的接触面所可能产生裂痕现象的问题。
为解决上述问题，本发明所提出的技术手段在于，本发明提供一种多层陶瓷电容器，包含电容陶瓷体、中介连接层以及导电层，电容陶瓷体包含多层介电陶瓷层以及沿着介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极，中介连接层形成于电容陶瓷体外，并与部分的内部电极电性连接，导电层覆盖中介连接层，其中，中介连接层的材料包括含玻璃助烧剂的金属，导电层的导电材料为聚合物型银胶。
在本发明的实施例中，中介连接层的厚度为介于10～100μm。
在本发明的实施例中，中介连接层的材料包括重量百分比70％～95％的金属及重量百分比5％～30％的玻璃助烧剂；此金属成分包含重量百分比5％～100％的金属镍及重量百分比95％～0％的金属铜。玻璃助烧剂选自Ma2O、MbO、Mc2O3及MdO2所组成的群组，其中元素Ma选自锂、钠及钾所组成的群组，元素Mb选自铍、镁、钙、锶、钡及锌所组成的群组，元素Mc选自硼、铝及镓所组成的群组，且元素Md选自硅及锗所组成的群组。其中玻璃助烧剂中，Ma2O的含量在30wt％以下，MbO的含量在30wt％以下，Mc2O3的含量在30wt％以下，且MdO2的含量在50wt％以上。
在本发明的实施例中，还可包含保护层覆盖于导电层外，用以保护上述的中介连接层及上述的导电层，其中保护层可为镍金属层。
在本发明的实施例中，还包含焊接层覆盖于保护层外，以供焊接接合使用，其中焊接层可为锡金属层。
本发明另外提供一种多层陶瓷电容器的形成方法，其步骤包括：首先，提供电容陶瓷体，此电容陶瓷体包含多层介电陶瓷层以及沿着这些介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极。接着，形成中介连接层于电容陶瓷体外，并电性连接于部分的这些内部电极。之后，覆盖导电层于中介连接层；其中，中介连接层的材料包括玻璃助烧剂、金属镍及/或金属铜，导电层的导电材料为聚合物型银胶。
在本发明的实施例中，形成中介连接层于电容陶瓷体外的步骤包括：沾附含有玻璃助烧剂、金属镍及/或金属铜的导电材料于电容陶瓷体，以及烧附固化含有镍金属的导电材料以形成中介连接层。烧附固化步骤的温度条件为介于600～1000℃，烧附固化时间为5～30分钟。此外，在沾附步骤与烧附固化步骤间，还可包含烘烤步骤，烘烤步骤的温度条件为介于60～200℃，烘烤时间为10～60分钟。
在本发明的实施例中，覆盖导电层的步骤包括：沾附含有聚合物型银胶的导电材料；以及烧附固化含有聚合物型银胶的导电材料，以覆盖导电层于中介连接层，烧附固化的步骤以实质上低于300℃的温度进行，烧附固化时间为5～60分钟。此外，在沾附步骤与烧附固化步骤间，还可包含烘烤步骤，烘烤步骤的温度条件为介于60～200℃，烘烤时间为10～60分钟。
在本发明的实施例中，还可包含形成保护层于导电层的表面，保护层可通过电镀镍的方式而形成。
在本发明的实施例中，还可包含形成焊接层于保护层的表面，焊接层可通过电镀锡的方式而形成。
在本发明的实施例中，中介连接层的材料包括重量百分比70％～95％的金属及重量百分比5％～30％的玻璃助烧剂；此金属成分包含重量百分比5％～100％的金属镍及重量百分比95％～0％的金属铜。玻璃助烧剂选自Ma2O、MbO、Mc2O3及MdO2所组成的群组，其中元素Ma选自锂、钠及钾所组成的群组，元素Mb选自铍、镁、钙、锶、钡及锌所组成的群组，元素Mc选自硼、铝及镓所组成的群组，且元素Md选自硅及锗所组成的群组。其中玻璃助烧剂中，Ma2O的含量在30wt％以下，MbO的含量在30wt％以下，Mc2O3的含量在30wt％以下，且MdO2的含量在50wt％以上。
运用本发明所获得的功效在于，本发明透过在多层陶瓷电容器的中介连接层外再覆盖含有聚合物型银胶导电材料的导电层，其聚合物型银胶导电材料为热固性塑胶，为一种较金属材料更具有弹性的材料，可吸收特定的主题效应，如基板在高温条件下产生的热帐冷缩现象时，或者当基板被外力弯曲(bending)时，可解决多层陶瓷电容器与基板的接触面因此产生裂痕(crack)现象的问题，有助于产品良率提升。
附图说明
图1为本发明的多层陶瓷电容器的结构剖面图；以及
图2为本发明的多层陶瓷电容器的制作方法流程图。
附图标记说明
1　       多层陶瓷电容器
110       电容陶瓷体
111       内部电极
112       介电陶瓷层
120       中介连接层
130       导电层
140       保护层
150       焊接层
S101～S103流程步骤
具体实施方式
以下将参照相关图示，说明依本发明优选实施例的多层陶瓷电容器，为使便于理解，下述实施例中的相同元件以相同的符号标示来说明。
请参考图1，其为本发明的多层陶瓷电容器的结构剖面图。图中提供一种多层陶瓷电容器1，包含电容陶瓷体110、中介连接层120以及导电层130，电容陶瓷体110包含多层介电陶瓷层112以及沿着介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极111，中介连接层120形成于电容陶瓷体110外，并与部分的内部电极111电性连接，导电层130覆盖于中介连接层120外，其中，中介连接层120的材料包含金属镍(Ni)，导电层130的导电材料为聚合物型银胶(Polymer Ag)。
本实施例的中介连接层120的厚度为介于10～100μm。
本实施例的中介连接层的材料包括重量百分比70％～95％的金属及重量百分比5％～30％的玻璃助烧剂；此金属成分包含重量百分比5％～100％的金属镍及重量百分比95％～0％的金属铜。玻璃助烧剂选自Ma2O、MbO、Mc2O3及MdO2所组成的群组，其中，Ma2O的含量为重量百分比0％～30％，且Ma选自锂、钠及钾所组成的群组，MbO的含量为重量百分比0％～30％，且Mb选自铍、镁、钙、锶、钡及锌所组成的群组，Mc2O3的比例在重量百分比0％～30％，且Mc选自硼、铝及镓所组成的群组，MdO2的比例在重量百分比50％以上，且Mc选自硅及锗所组成的群组。
在上述实施例中，多层陶瓷电容器1还可包含保护层140覆盖于导电层130外，用以保护中介连接层120及该导电层130，其保护层140可为镍金属层。
在上述实施例中，多层陶瓷电容器1还可包含焊接层150覆盖于保护层140外，以供焊接接合使用，其中焊接层150可为锡金属层。
由于聚合物型银胶的导电材料为热固性塑胶，为一种较金属材料更具有弹性的材料，可吸收特定的主题效应，如基板在高温条件下产生的热胀冷缩现象时，或者当基板被外力弯曲(bending)时，透过此弹性的材料，可舒缓多层陶瓷电容器与基板接触面所产生裂痕(crack)现象的问题，有助于产品良率提升。
以上仅介绍多层陶瓷电容器1的结构，而关于多层陶瓷电容器1的工艺，以下将配合图2进行详细的说明。
请依序参阅图2，为本发明的多层陶瓷电容器的制作方法流程图。首先，提供电容陶瓷体110，此电容陶瓷体包含多层介电陶瓷层112以及沿着这些介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极111(步骤S101)。接着，形成中介连接层120于电容陶瓷体110外，并电性连接于部分的这些内部电极111(步骤S102)，其中中介连接层120的材料包括金属及玻璃助烧剂，优选的中介连接层的材料包括重量百分比70％～95％的金属及重量百分比5％～30％的玻璃助烧剂；此金属成分包含重量百分比5％～100％的金属镍及重量百分比95％～0％的金属铜。玻璃助烧剂选自Ma2O、MbO、Mc2O3及MdO2所组成的群组，其中，Ma2O的含量为重量百分比0％～30％，且Ma选自锂、钠及钾所组成的群组，MbO的含量为重量百分比0％～30％，且Mb选自铍、镁、钙、锶、钡及锌所组成的群组，Mc2O3的比例在重量百分比0％～30％，且Mc选自硼、铝及镓所组成的群组，MdO2的比例在重量百分比50％以上，且Mc选自硅及锗所组成的群组。
之后，覆盖导电层130于中介连接层120(步骤S103)，其中导电层130的导电材料为聚合物型银胶。
步骤S102形成中介连接层120于电容陶瓷体110外的步骤的执行程序，优选的方式是先沾附(Dipping)含有金属及玻璃助烧剂的导电材料于电容陶瓷体110。之后，在温度条件为介于60～200℃执行烘烤步骤，以除去多于残余的溶剂，其中烘烤时间优选为10～60分钟。之后，在温度条件介于600～1000℃的温度条件，烧附固化(Curing)含有金属及玻璃助烧剂的导电材料以形成中介连接层120，其中烧附固化时间优选为5～30分钟。
承上述，步骤S103覆盖导电层130于中介连接层120步骤的执行步骤，优选的方式为先沾附(Dipping)含有聚合物型银胶的导电材料。之后，在温度条件为介于60～200℃执行烘烤步骤，以除去多于残余的溶剂，其中烘烤时间优选为10～60分钟。之后，温度条件为低于300℃的温度条件，进行烧附固化(Curing)含有聚合物型银胶的导电材料，以覆盖导电层130于中介连接层120外侧，其中烧附固化时间优选为5～60分钟。
透过上述方法，即可形成具有聚合物型银胶导电材料的端电极的多层陶瓷电容器1。此后，当后工艺欲把多层陶瓷电容器1嵌装到基板上时，此多层陶瓷电容器1的制造方法还可包含通过电镀镍的方式，形成保护层140于导电层130的表面，以保护此多层陶瓷电容器1。此外，此多层陶瓷电容器1的制造方法可包含通过电镀锡的方式，形成焊接层150于保护层140的表面，用于后工艺欲把多层陶瓷电容器1嵌装到基板上时使用。
综上所述，乃仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的优选实施方式或实施例而已，并非用来限定本发明专利的范围。即凡与本发明权利要求字面相符，或依本发明权利要求所做的等同变化与修饰，皆为本发明权利要求所涵盖。

Claims (19)

1.一种多层陶瓷电容器，包括：
电容陶瓷体，包含多层介电陶瓷层以及沿着这些介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极；
中介连接层，形成于该电容陶瓷体外，并与部分的这些内部电极电性连接；以及
导电层，覆盖该中介连接层，
其中，该中介连接层的材料包括金属及玻璃助烧剂，且该导电层的导电材料为聚合物型银胶，
其中该中介连接层的材料包括重量百分比70％～95％的该金属及重量百分比5％～30％的该玻璃助烧剂，
其中该金属包含重量百分比5％～100％的金属镍及重量百分比95％～0％的金属铜，且
其中该玻璃助烧剂选自Ma2O、MbO、Mc2O3及MdO2所组成的群组，其中元素Ma选自锂、钠及钾所组成的群组，元素Mb选自铍、镁、钙、锶、钡及锌所组成的群组，元素Mc选自硼、铝及镓所组成的群组，且元素Md选自硅及锗所组成的群组。
2.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中该中介连接层的厚度为介于10～100μm。
3.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中该玻璃助烧剂中，Ma2O的含量在30wt％以下，MbO的含量在30wt％以下，Mc2O3的含量在30wt％以下，且MdO2的含量在50wt％以上。
4.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中还包含保护层，该保护层覆盖于该导电层外，用以保护该中介连接层及该导电层。
5.如权利要求4所述的多层陶瓷电容器，其中该保护层为镍金属层。
6.如权利要求4所述的多层陶瓷电容器，其中还包含焊接层，该焊接层覆盖于该保护层外，以供焊接接合使用。
7.如权利要求6所述的多层陶瓷电容器，其中该焊接层为锡金属层。
8.一种多层陶瓷电容器的形成方法，包括：
提供电容陶瓷体，包含多层介电陶瓷层以及沿着这些介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极；
形成中介连接层于该电容陶瓷体外，并电性连接于部分的这些内部电极；以及
覆盖导电层于该中介连接层，
其中，该中介连接层的材料包括金属及玻璃助烧剂，该导电层的导电材料为聚合物型银胶，
其中该中介连接层的材料包括重量百分比70％～95％的金属及重量百分比5％～30％的玻璃助烧剂，
其中该金属成分包含重量百分比5％～100％的金属镍及重量百分比95％～0％的金属铜，且
其中该玻璃助烧剂选自Ma2O、MbO、Mc2O3及MdO2所组成的群组，其中元素Ma选自锂、钠及钾所组成的群组，元素Mb选自铍、镁、钙、锶、钡及锌所组成的群组，元素Mc选自硼、铝及镓所组成的群组，且元素Md选自硅及锗所组成的群组。
9.如权利要求8所述的形成方法，其中形成该中介连接层于该电容陶瓷体外的步骤还包括：沾附含有该金属及该玻璃助烧剂的导电材料于该电容陶瓷体；以及烧附固化该含有镍金属的导电材料以形成该中介连接层。
10.如权利要求9所述的形成方法，其中该沾附步骤后，还包含烘烤步骤，该烘烤步骤的温度条件为介于60～200℃，烘烤时间为10～60分钟。
11.如权利要求9所述的形成方法，其中该烧附固化步骤的温度条件为介于600～1000℃，烧附固化时间为5～30分钟。
12.如权利要求8所述的形成方法，其中覆盖该导电层的步骤包括：沾附含有聚合物型银胶的导电材料；以及烧附固化该含有聚合物型银胶的导电材料，以覆盖该导电层于该中介连接层。
13.如权利要求12所述的形成方法，其中该沾附步骤后，还包含烘烤步骤，该烘烤步骤的温度条件为介于60～200℃，烘烤时间为10～60分钟。
14.如权利要求12所述的形成方法，其中该烧附固化的步骤以实质上低于300℃的温度进行，烧附固化时间为5～60分钟。
15.如权利要求8所述的形成方法，其中还可包含形成保护层于该导电层的表面。
16.如权利要求15所述的形成方法，其中该保护层可通过电镀镍的方式而形成。
17.如权利要求15所述的形成方法，其中还可包含形成焊接层于该保护层的表面。
18.如权利要求17所述的形成方法，其中该焊接层可通过电镀锡的方式形成。
19.如权利要求8所述的形成方法，其中该玻璃助烧剂中，Ma2O的含量在30wt％以下，MbO的含量在30wt％以下，Mc2O3的含量在30wt％以下，且MdO2的含量在50wt％以上。
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