CN102568823A - 多层陶瓷电容器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了多层陶瓷电容器及其制造方法。提供了一种多层陶瓷电容器，包括：多层主体，其中层叠了包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧的多个介电层；覆盖多个介电层的第一覆盖层和第二覆盖层；第一介电层，设置在第一覆盖层和第二覆盖层之间，并印刷有邻近第一侧的第一内部电极图案；第二介电层，与第一介电层交替层叠，并印刷有邻近第三侧的第二内部电极图案；第一侧部和第二侧部，每个形成在彼此相对的第二侧和第四侧上。

Description

多层陶瓷电容器及其制造方法
相关申请的引用
本申请要求2010年12月08日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2010-0125069号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种多层陶瓷电容器及其制造方法，更具体地，涉及一种制造通过确保芯片的耐久性而具有增强的可靠性的多层陶瓷电容器的方法以及由该方法制造的多层陶瓷电容器。
背景技术
电容器，一种能够储存电的设备，其主要是通过在相对的电极上施加相反的电压而将电存储在其电极上。当将DC电压施加到电容器的电极时，电流流入电容器，同时电被储存储在其中，然而，当电存储结束时，电流在电容器中不流动。另一方面，当将AC电压施加到电容器的电极时，AC电流在电容器中持续流动，同时电极的极性交替变化。
根据设置在电极之间的绝缘体的类型，可以将电容器分为：铝电解电容器(aluminum electrolytic condenser)，其中，电极由铝制成，且在铝电极之间设置有薄氧化层；钽电容器(tantalum condenser)，使用钽作为电极材料；陶瓷电容器(ceramic condenser)，在电极之间使用诸如钛酸钡的高K电介质；多层陶瓷电容器(MLCC)，使用由高K陶瓷制成的多层结构作为设置在电极之间的电介质；薄膜电容器，使用聚苯乙烯薄膜作为电极之间的电介质；等等。
其中，可以将多层陶瓷电容器实现为具有较小的尺寸而同时具有优良的温度和频率特性，从而，多层陶瓷电容器被经常用在各种应用场合，诸如高频电路等。
在根据现有技术的多层陶瓷电容器中，可以通过层叠多个介电板来形成层压结构，具有不同极性的外部电极可以形成在该层压结构的外端，交替层叠在该层压板中的内部电极可以电连接至每个外部电极。
近来，随着电子产品变得小型化和高集成化，人们已经频繁地进行了小型化和高集成化多层陶瓷电容器的研究。具体地，已经进行了改善内部电极之间的连接而同时薄化介电层并增加介电层的层叠数量以实现高电容和小尺寸的多层陶瓷电容器的各种尝试。
具体地，设置通过各种方法制造的介电层的侧部以确保芯片的耐久性，具体地，芯片的边缘部分是防止芯片发生破裂并确保其可靠性的最重要的部分。
发明内容
本发明的一个方面，提供了一种多层陶瓷电容器及其制造方法，其中，该多层陶瓷电容器能够确保薄的介电层以实现高层叠和小尺寸的多层陶瓷电容器，并在确保边缘部分的厚度的同时防止边缘部分的厚度在不期望的部分过厚。
根据本发明的一个方面，提供了一种多层陶瓷电容器，包括：多层主体，其中层叠了包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧的多个介电层；第一覆盖层和第二覆盖层，覆盖多个介电层；第一介电层，设置在第一覆盖层和第二覆盖层之间，并印刷有邻近第一侧的第一内部电极图案；第二介电层，与第一介电层交替层叠，并印刷有邻近第三侧的第二内部电极图案；以及第一侧部和第二侧部，每个形成在彼此相对的第二侧和第四侧上。
第一侧部或第二侧部可以通过涂敷浆料而形成。
第一侧部或第二侧部的最大厚度可以设定为10μm至30μm。
第一侧部或第二侧部的最大厚度可以设定为10μm至20μm。
第一侧部或第二侧部与多层主体的角部接触的边缘部分的厚度可以是2μm以上。
第一覆盖层或第二覆盖层的厚度可以是10μm以下。
多层陶瓷电容器还可以包括形成在第一侧和第三侧上的第一外部电极和第二外部电极。
根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种多层陶瓷电容器的制造方法，包括：制备多层主体，该多层主体包括第一覆盖层和第二覆盖层，形成于该第一覆盖层和第二覆盖层之间并印刷有第一内部电极图案的多个第一介电层，与多个第一介电层交替层叠并印刷有第二内部电极图案的多个第二介电层，以及第一侧、第二侧、第三侧和第四侧；将第一薄膜和第二薄膜贴到多层主体的第一覆盖层和第二覆盖层；通过将贴有第一薄膜和第二薄膜的多层主体浸入浆料中在第二侧和第四侧上分别形成第一侧部和第二侧部；去除贴在多层主体上的第一薄膜和第二薄膜。
第一薄膜或第二薄膜可以是粘性薄膜。
第一薄膜或第二薄膜可以是紫外线(UV)粘性薄膜。
第一侧部和第二侧部的厚度可以通过调整浸入次数来进行控制。
可以在该第一侧和第三侧被切除之前将多层主体浸入浆料中。
第一侧部或第二侧部的最大厚度可以设定为10μm至30μm。
第一侧部或第二侧部的最大厚度可以设定为10μm至20μm。
第一侧部或第二侧部与多层主体的角部接触的边缘部分的厚度可以是2μm以上。
第一覆盖层或第二覆盖层的厚度可以是10μm以下。
多层陶瓷电容器的制造方法还可以包括在第一侧和第三侧上分别形成第一外部电极和第二外部电极。
附图说明
从下列结合附图的详细描述，可以更清楚地理解本发明的上述以及其他的方面、特征和其他优点。其中：
图1为根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷电容器的透视图。
图2为根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷电容器的分解透视图。
图3为示出根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷电容器的多层主体的透视图。
图4为多层主体的沿线A-A’的剖视图。
图5为示出根据本发明示例性实施方式的形成有第一侧部和第二侧部的多层主体的截面图。
图6为示出根据本发明示例性实施方式的形成有第一侧部和第二侧部的多层主体的透视图。
具体实施方式
将参照附图描述本发明的示例性实施方式。然而，本发明可以以很多不同的形式来实现，其不应该被解释为局限于这里所描述的具体实施方式。而是，提供这些实施方式以使得本发明透彻完整，并向本领域技术人员充分传达本发明的思想。在附图中，为了清楚起见，各层和区域的厚度被放大了。
此外，在附图中，相同或类似的标号将用来表示相同的元件或在类似概念的范围内具有相同功能的类似的元件。
另外，除非有明确地相反的说明，措辞“包含(comprise)”和其变形诸如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”以及措辞“包括(include)”和其变形诸如“包括(includes)”和“包括(including)”将被理解为表示包括所述的元件，但是并不排除任何其他的元件。
在下文中，将参考图1至图6描述根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷电容器及其制造方法。
图1为根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷电容器的透视图，图2为根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷电容器的分解透视图，图3为示出了根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷电容器的多层主体的透视图，图4为多层主体的沿线A-A’的截面图，图5为示出根据本发明示例性实施方式的形成有第一侧部和第二侧部的多层主体的截面图，以及图6为示出根据本发明示例性实施方式的形成有第一侧部和第二侧部的多层主体的透视图。
参照示出了根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷电容器的图1，多层陶瓷电容器1包括其中层叠了多个介电层的多层主体20、第一外部电极10a和第二外部电极10b。
多层主体20通过层叠多个介电层而形成，并具有其中多个介电层与第一内部电极和第二内部电极交替层叠的结构。
多层主体20可以形成为顺序包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧。形成为彼此相对的第一侧和第三侧各自连接到第一外部电极10a和第二外部电极10b，第二侧和第四侧被设置为彼此相对。
第一内部电极和第二内部电极各自被形成为邻近第一侧和第三侧，从而它们可以电连接至第一外部电极10a和第二外部电极10b。
可以作为高K陶瓷生片(ceramic green sheet)来制造构成多层主体的多个介电层。
第一外部电极10a和第二外部电极10b可以由具有优良的导电性的材料制成，并可以用来将第一内部电极图案、第二内部电极图案或形成在多层陶瓷电容器中的其他各种图案电连接至外部设备，但并不限于此。因此，第一外部电极10a和第二外部电极10b可以由诸如Ni、Ag、Pd等的材料制成。
参照示出了根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷电容器的分解透视图的图2。多层主体20被构造为包括设置在其顶面和底面的第一覆盖层100a和第二覆盖层100b、印刷有第一内部电极图案30a的第一介电层201和208、印刷有第二内部电极图案30b的第二介电层202和209。
其中层叠了多个介电层的多层主体20包括形成在其顶部和底部的第一覆盖层100a和第二覆盖层100b，以及设置在第一覆盖层100a和第二覆盖层100b之间的多个介电层201、202、208和209。这里，以陶瓷生片的形式来制造多个介电层，然后该多个介电层经受烧结处理和层叠处理。
陶瓷生片可以通过涂敷包括陶瓷粉末、包括乙基纤维素(ethylcellulose)或聚乙烯醇缩丁醛(polyvinyl butyral)等的有机粘结剂以及有机溶剂的陶瓷浆料制成。
陶瓷粉末为高K材料。作为陶瓷粉末，可以使用但是不限于：钛酸钡基(barium titanate-based)材料、铅络合钙钛矿基(lead complexPerovskite-based)材料或钛酸锶基(strontium titanate-based)材料等。优选地，可以使用钛酸钡(barium titanate)粉末。
第一内部电极图案30a和第二内部电极图案30b可以由具有优良的导电性的导电金属制成。例如，该导电金属可以包括从由Ni、Cu、Pd和其合金组成的组中选择的至少一种，但并不限于此。
多层主体20被构造为包括形成在其顶部和底部的第一覆盖层100a和第二覆盖层100b以及印刷有第一内部电极图案的多个第一介电层201和208和印刷有第二内部电极图案的第二介电层202和209。第一介电层201和208与第二介电层202和209相互交替层叠，从而，第一内部电极图案30a可以被形成为邻近第一侧，第二内部电极图案30b可以被形成为邻近第三侧。
图3为示出了通过层叠如图2所示的多个介电层而形成的多层主体的透视图。
参照图3，第一覆盖层100a和第二覆盖层100b形成在多层主体120的顶面和底面，第一介电层和第二介电层交替层叠在其间，以使得第一内部电极图案30a可以被形成为邻近第一侧，第二内部电极图案30b可以被形成为邻近第三侧。
在这种情况下，A-A’方向是第二侧和第四侧的方向，第一内部电极图案30a和第二内部电极图案30b二者均暴露于第二侧和第四侧。
第一覆盖层100a和第二覆盖层100b形成在印刷有多个内部电极图案的介电层的顶部和最底部，以用来使得形成于其中的内部电极图案免于暴露在外部。
尽管第一内部电极图案30a或第二内部电极图案30b分别邻近第一侧和第三侧，但是第一侧设置有第一外部电极10a，第三侧设置有第二外部电极10b，因此通过第一外部电极10a和第二外部电极10b，可以使得第一内部电极图案30a和第二内部电极图案30b免于暴露在外部。
然而，由于第一内部电极图案30a和第二内部电极图案30b被形成为暴露于第二侧和第四侧，因此需要通过在第二侧和第四侧设置单独的侧部来保护形成于其中的内部电极图案。
为了形成侧部，可以将多层主体120浸入包括介电陶瓷的浆料中。
该浆料可以包括陶瓷粉末、有机粘结剂和有机溶剂。形成侧部时，作为高K材料，该陶瓷粉末可以使用具有优良的耐热性和耐久性以及宽工作容许偏差(working tolerance)的材料。
陶瓷粉末并不限于此，而是可以使用钛酸钡基材料、铅络合钙钛矿基材料或钛酸锶基材料等。优选地，可以使用钛酸钡粉末。
有机粘结剂用于确保陶瓷粉末在浆料中的分散性。作为有机粘结剂，可以使用但并不限于：乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛以及其混合物。
如前文所述，当多层主体120浸入所制造的浆料时，浆料涂敷于多层主体120的表面，在该表面上多层主体120与浆料接触，从而可以形成侧部。另外，为了形成具有期望的厚度的多层主体120，可以通过反复浸入和烘干而将期望量的浆料涂敷到多层主体120上。
由于多层主体120的第一侧和第三侧设置有外部电极，因此在多层主体120被浸入浆料中时，浆料不能涂敷到多层主体120的第一侧和第三侧。因此，可以通过在多层主体120第一侧和第三侧上贴上薄膜以使得第一侧和第三侧不暴露于外部，来将多层主体120浸入浆料中。但并不限于此，可以在第一侧和第三侧被切除前以非暴露的状态将第一侧和第三侧浸入浆料中。
当多层主体120被浸入浆料中时，多层主体120的第一覆盖层100a、第二覆盖层100b、第二侧和第四侧暴露于外部，因此浆料可以被涂敷于其上。
当浆料涂敷在第一覆盖层100a和第二覆盖层100b时，第一覆盖层100a和第二覆盖层100b的厚度会过厚，因此，芯片的体积可能会过大。
参照图4，根据本发明的示例性实施方式，第一薄膜110a和第二薄膜110b可以分别贴至第一覆盖层100a和第二覆盖层100b上。
根据本发明的示例性实施方式，第一薄膜110a和第二薄膜110b的每个可以为粘性薄膜。
该粘性薄膜是可拆的薄膜，从而可以容易地贴到第一覆盖层100a和第二覆盖层100b上，并在被浸入浆料之后可以容易地从其上去除。当将诸如粘性薄膜的薄膜贴到覆盖层时，浆料不会涂敷至覆盖层，而是涂覆在粘性薄膜上。此后，当该薄膜被去除时，涂覆至该薄膜的浆料同时被去除，从而可以防止浆料涂覆至覆盖层上。
根据本发明的示例性实施方式，第一薄膜和第二薄膜可以是紫外线(UV)粘性薄膜。紫外线薄膜是这样一种薄膜，即，该薄膜可以容易地贴到覆盖层上而同时在被紫外线照射前保持粘性并且可以通过涂敷浆料然后用紫外线照射以去除该紫外线薄膜的粘性从而容易地从覆盖层去除。
根据本发明的示例性实施方式，第一薄膜110a和第二薄膜110b可以各自被贴到第一覆盖层110a和第二覆盖层100b上，这样当被浸入浆料时，浆料可以附在该第一薄膜110a和第二薄膜110b上。
参照图5，浆料仅涂敷在第二侧和第四侧上，从而形成第一侧部150a和第二侧部150b。
参照图5和图6，对应于多层陶瓷电容器的多层主体120的A1-A1’方向的第二侧和第四侧可以设置有第一侧部150a和第二侧部150b。
第一侧部150a和第二侧部150b的厚度可以根据浸入次数进行控制。因此，随着浸入次数的增加，第一侧部150a和第二侧部150b的厚度可以更厚。
在根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷电容器的情况下，对应于B-B’方向的第一侧和第三侧可以设置有第一外部电极和第二外部电极，对应于A1-A1’方向的第二侧和第四侧可以设置有第一侧部150a和第二侧部150b。
具体地，在多层主体120的情况下，为了保护形成于其中的多个电极图案，多个介电层的顶部和最底部可以设置有第一覆盖层100a和第二覆盖层100b，多层主体120的第二侧和第四侧可以设置有第一侧部150a和第二侧部150b。
因此，通过确保芯片的侧部的厚度，特别是对应于侧部的端部的边缘部分的厚度，可以获得具有优良的耐久性并防止裂纹出现的芯片。
具体地，参照图5，当将根据本发明的多层主体120的侧部的最大厚度称为d1，而将边缘部分(即侧部与多层主体120的角部接触的部分)的厚度称为d2，则d1和d2可以满足下列的等式1和2。
[等式1]
10μm≤d1≤30μm
[等式2]
2μm≤d2≤d1
根据本发明的示例性实施方式，为了确保芯片的强度和耐久性以保护形成于多层主体之中的电极图案，可以将多层主体120的侧部的最大厚度设定为10μm以上。
然而，如果侧部的最大厚度超过30μm，能够用来形成内部电极图案的空间会比较窄，从而难以实现高的电容。因此，侧部的最大厚度可以为30μm以下，为了使得电容最大化，其最大厚度可以设定为20μm以下。
另外，侧部的厚度，特别是边缘部分的厚度可以设定为2μm以上。如果边缘部分的厚度小于2μm，则当连接到外部电极时可能会发生辐射状破裂，难以确保对外部潮气的防止。因此，边缘部分的厚度可以设定为2μm以上。
为了实现高电容，边缘部分的厚度可以比对应于d1的侧部的厚度小。
根据本发明示例性实施方式，第一覆盖层和第二覆盖层的厚度可以设定为10μm以下，即使第一侧部和第二侧部形成为具有前述的厚度。
由于第一覆盖层和第二覆盖层贴有第一薄膜和第二薄膜，且在形成侧部的处理之后第一薄膜和第二薄膜被去除，所以可以保持介电层的厚度，而覆盖层不会受到涂覆浆料的影响。
根据本发明的示例性实施方式，当将覆盖层的厚度设定为10μm以上时，难以实现高的电容，因此可以将覆盖层的厚度设定为10μm以下。
根据本发明的示例性实施方式，第一侧部和第二侧部形成在芯片的两个表面处，从而确保了对应于芯片边缘的厚度，并确保了芯片的耐久性和防潮性。
此外，根据本发明的示例性实施方式，可以确保边缘部分的厚度，从而防止了芯片的变形，诸如辐射状破裂等。
此外，根据本发明的示例性实施方式，可以确保具有薄的厚度的覆盖层而同时确保了侧部和边缘部的厚度。因此，可以制造具有强耐久性而同时具有高的电容的芯片。
在多层陶瓷电容器的情况下，根据本发明的示例性实施方式，具有期望的厚度的侧部可以仅简单地形成在彼此相对的两侧上，从而，可以实现超大电容多层陶瓷电容器，而同时提高芯片的可靠性。
如前文所述，根据本发明示例性实施方式的制造多层陶瓷电容器的方法，可以以期望的厚度形成多层主体的侧部，从而确保边缘部分的厚度。此外，本发明还可以防止覆盖部分的厚度过厚。
另外，根据本发明的示例性实施方式，可以通过简单的方法将浆料仅涂覆在期望的表面上，从而确保侧部的厚度，特别是边缘部分的厚度。具体地，可以控制浆料的量和浸入的次数，从而形成具有期望的厚度的侧部。
尽管结合示例性实施方式示出和描述了本发明，然而对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内，可以进行各种修改和变形。

Claims (17)

1.一种多层陶瓷电容器，包括：
多层主体，其中层叠了包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧的多个介电层；
第一覆盖层和第二覆盖层，覆盖所述多个介电层；
第一介电层，设置在所述第一覆盖层和所述第二覆盖层之间，并印刷有邻近所述第一侧的第一内部电极图案；
第二介电层，与所述第一介电层交替层叠，并印刷有邻近所述第三侧的第二内部电极图案；
第一侧部和第二侧部，所述第一侧部和所述第二侧部各自形成在彼此相对的所述第二侧和所述第四侧上。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一侧部或所述第二侧部通过涂敷浆料而形成。
3.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一侧部或所述第二侧部的最大厚度被设定为10μm至30μm。
4.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一侧部或所述第二侧部的最大厚度被设定为10μm至20μm。
5.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一侧部或所述第二侧部与所述多层主体的角部接触的边缘部分的厚度为2μm以上。
6.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一覆盖层或所述第二覆盖层的厚度为10μm以下。
7.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，还包括形成在所述第一侧和所述第三侧的第一外部电极和第二外部电极。
8.一种多层陶瓷电容器的制造方法，包括：
制备多层主体，所述多层主体包括第一覆盖层，第二覆盖层，形成在所述第一覆盖层和所述第二覆盖层之间并印刷有第一内部电极图案的多个第一介电层和与所述多个第一介电层交替层叠并印刷有第二内部电极图案的多个第二介电层，以及第一侧、第二侧、第三侧和第四侧；
在所述多层主体的所述第一覆盖层和所述第二覆盖层上贴上第一薄膜和第二薄膜；
通过将贴有所述第一薄膜和所述第二薄膜的所述多层主体浸入浆料中，在所述第二侧和所述第四侧上分别形成第一侧部和第二侧部；
去除贴到所述多层主体上的所述第一薄膜和所述第二薄膜。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一薄膜或所述第二薄膜为粘性薄膜。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一薄膜或所述第二薄膜为紫外线(UV)粘性薄膜。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一侧部和所述第二侧部的厚度通过调整浸入次数来进行控制。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述第一侧和所述第三侧被切除之前，执行所述多层主体的浸入。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一侧部或所述第二侧部的最大厚度为10μm至30μm。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一侧部或所述第二侧部的最大厚度为10μm至20μm。
15.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一侧部或所述第二侧部与所述多层主体的角部接触的边缘部分的厚度为2μm以上。
16.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一覆盖层或所述第二覆盖层的厚度为10μm以下。
17.根据权利要求8所述的方法，还包括在所述第一侧和所述第三侧上分别形成第一外部电极和第二外部电极。
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