CN102969154A - 陶瓷电子部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种陶瓷电子部件及其制造方法。该陶瓷电子部件包括：陶瓷元件；以及形成在陶瓷元件内的内部电极层，具有0.5μm以下的厚度并包括形成在其中的非电极区域，其中，在内部电极层的截面中，内部电极层的非电极区域与电极区域的面积比为0.1％至10％，并且非电极区域包含陶瓷组分。

Description

陶瓷电子部件及其制造方法
相关申请的交叉参考
本申请要求于2011年8月31日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2011-0088030号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及陶瓷电子部件及其制造方法，并且更具体地，涉及具有优良可靠性的陶瓷电子部件及其制造方法。
背景技术
通常，使用陶瓷材料的电子部件(诸如电容器、电感器、压电元件、变阻器、热敏电阻等)包括由陶瓷材料制成的陶瓷元件、形成在陶瓷元件中的内部电极层以及安装在陶瓷元件的表面上以便与各个内部电极层连接的外部电极。
在陶瓷电子部件中，多层陶瓷电容器包括多个层压介电层、被布置为彼此面对的内部电极层(同时每一介电层介于其间)以及与各个内部电极层电连接的外部电极。
由于多层陶瓷电容器的优点(诸如小型化、高电容以及易于安装)，其通常用作诸如笔记本电脑、PDA(个人数字助理)、移动电话等移动通信设备的部件。
近年来，随着电子设备日益具有更高的性能并变得更轻、更薄、更短小，电子部件也需要变小、具有高性能并实现低制造成本。特别地，已经促进了对于高速CPU以及较小且较轻、数字化并多功能化的设备的开发，已经积极地进行着旨在实现较小且包括更薄的层、具有高电容并在高频率区域中具有低阻抗等的多层陶瓷电容器的研发。
发明内容
本发明的一方面提供了具有优良可靠性的陶瓷电子部件及其制造方法。
根据本发明的一方面，提供了一种陶瓷电子部件，包括：陶瓷元件；以及形成在陶瓷元件中的内部电极层，具有0.5μm以下的厚度并包括形成在其中的非电极区域，其中，在内部电极层的截面中，内部电极层的非电极区域与电极区域的面积比为0.1％至10％，并且非电极区域包括陶瓷组分。
内部电极层的厚度可以为0.5μm以下。
由内部电极层的实际长度与内部电极层的总长度的比(内部电极层的实际长度∶内部电极层的总长度)所定义的内部电极层的连通度(connectivity)可以为90％以上。
内部电极层可以由包含金属粉末和陶瓷基物质粉末(其与金属粉末的颗粒尺寸比超过1∶5)的导电膏形成。
非电极区域可以通过以30℃/60s至50℃/60s范围内的加热速率对形成内部电极层的导电膏烧制而形成。
根据本发明的另一方面，提供了一种陶瓷电子部件，包括：陶瓷元件，包含层压在其中的多个介电层；以及内部电极层，每个介电层介于其间，并具有0.5μm以下的厚度，其中，在内部电极层的截面中，被捕获(trap)在每个内部电极层中的非电极区域与电极区域的面积比为0.1％至10％，并且内部电极层的连通度为90％以上。
非电极区域可以包括陶瓷基物质粉末(其与形成内部电极层的金属粉末的颗粒尺寸比超过1∶5)。
内部电极层可以通过调节包含金属粉末和陶瓷基物质粉末的导电膏的烧制温度来形成。
根据本发明的另一方面，提供了一种陶瓷电子部件，包括：陶瓷元件；以及形成在陶瓷元件中的内部电极层，其中，在内部电极层的截面中，内部电极层的非电极区域与电极区域的面积比为0.1％至10％。
内部电极层的厚度可以为0.5μm以下。
由内部电极层的实际长度与内部电极层的总长度的比所定义的内部电极层的连通度可以为90％以上。
非电极区域可以被捕获(trap)在内部电极层的金属颗粒界面处。
非电极区域可以包含陶瓷基物质粉末。
内部电极层可以由包含金属粉末和陶瓷基物质粉末(其与金属粉末的颗粒尺寸比超过1∶5)的导电膏形成。
可以通过调节形成内部电极层的导电膏的烧制温度来形成非电极区域。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造陶瓷电子部件的方法，该方法包括：制备陶瓷生片；利用包含金属粉末和陶瓷基物质粉末(其与金属粉末的颗粒尺寸比超过1∶5)的导电膏形成内部电极图案；对其上形成有内部电极图案的陶瓷生片进行层压以形成陶瓷层压片；以及烧制陶瓷层压片以形成内部电极层，其中，非电极区域与电极区域的面积比为0.1％至10％。
能够以30℃/60s至50℃/60s范围内的加热速率(即，温度增大速率)执行陶瓷层压片的烧制。
包含在导电膏中的金属粉末的烧结可以限定至1000℃。
内部电极层的连通度可以为90％以上。
内部电极层的厚度可以为0.5μm以下。
在烧制陶瓷层压片期间，非电极区域可以被限于内部电极层中。
非电极区域可以包括陶瓷组分。
非电极区域可以包括在烧制之后保留在其中的粘结剂或溶剂。
附图说明
结合附图，从下面的详细描述中，将更清晰地理解本发明的以上和其他方面、特征以及其他优点。
图1是根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器(MLCC)的示意性透视图；
图2是沿图1中的线A-A′截取的示意性截面图；
图3是示出了根据本发明实施方式的MLCC的截面图的示意性部分放大图；
图4是示出了根据本发明实施方式的内部电极层的示意性部分放大图；以及
图5A和图5B是示出了根据本发明实施方式的内部电极层的烧结收缩行为的示意图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细地描述本发明的实施方式。然而，本发明可以以多种不同形式体现，并且不应当被解释为限于本文所阐述的实施方式。更确切地，提供这些实施方式以使本公开全面且透彻，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在图中，可能为了清晰而放大了形状和尺寸，并且通篇使用的相同参考标号指代相同或相似的部件。
本发明的实施方式涉及陶瓷电子部件，并且使用陶瓷材料的电子部件可以包括电容器、电感器、压电元件、变阻器、热敏电阻等。下文中，将描述多层陶瓷电容器(MLCC)作为陶瓷电子部件的实例。
图1是根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器(MLCC)的示意性透视图。图2是沿图1中的线A-A′截取的MLCC的示意性截面图。
参考图1和图2，根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器(MLCC)可以包括陶瓷元件110、形成在陶瓷元件110中的内部电极层121和122、以及形成在陶瓷元件110的外部表面上的外部电极131和132。
在本发明的实施方式中，“长度方向”可以定义为图1中所示的“L”方向。同样地，“宽度方向”可以被定义为“W”方向，以及“厚度方向”可以被定义为“T”方向。这里，“厚度方向”可以具有与介电层的堆叠方向相同的概念，即，“层压方向”。
陶瓷元件110可以具有根据本发明实施方式的六面体形状，但本发明不限于此。
可以通过层压多个介电层111形成陶瓷元件110。构成陶瓷元件110的多个介电层111可以被烧结并结合以便其间的边界并不明显。
可以通过烧结包含陶瓷粉末的陶瓷生片形成介电层111。
陶瓷粉末没有特别限制，只要其通常在本领域中使用即可。例如，陶瓷粉末可以包括BaTiO3基陶瓷粉末，但本发明不限于此。BaTiO3基陶瓷粉末可以包括(Ba1-xCax)TiO3、Ba(Ti1-yCay)O3、(Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3、Ba(Ti1-yZry)O3等，其通过在BaTiO3中部分采用Ca、Zr等来形成，但本发明不限于此。
陶瓷生片可以包括过渡金属、稀土元素、镁(Mg)、铝(Al)等以及陶瓷粉末。
每一介电层111的厚度可以根据多层陶瓷电容器的电容设计而适当地改变。例如，形成在两个内部电极层之间的每一介电层111的厚度在烧结之后可以为1.0μm以下，但本发明不限于此。
内部电极层121和122可以形成在陶瓷元件110内。内部电极层121和122可以形成并层压在陶瓷生片上。内部电极层121和122可以具有在陶瓷元件110内通过烧结而介于其间的每一介电层。
内部电极层121和122可以为具有不同极性的内部电极层对，并且可以根据介电层的层压方向而被布置为彼此相对。
如图2所示，第一内部电极层121和第二内部电极层122的各个端可以交替地暴露于陶瓷元件110在长度方向上的一个面。
尽管没有示出，根据本发明的实施方式，第一和第二内部电极层可以具有各个引导部并且可以通过引导部暴露于陶瓷元件的同一面。可选地，第一和第二内部电极层可以具有各个引导部并且可以通过引导部暴露于陶瓷元件的一面或多个面。
内部电极层121和122的每一个的厚度可以根据其预期目的等来适当地确定。例如，内部电极层121和122的每一个的厚度可以为0.5μm以下。可选地，内部电极层121和122的每一个的厚度可以为0.1μm至0.5μm。可选地，内部电极层121和122的每一个的厚度可以为0.3μm至0.5μm。
根据本发明的实施方式，可以对其间形成有内部电极层的200个以上的介电层进行层压。下文将描述其详细说明。
根据本发明的实施方式，外部电极131和132可以形成在陶瓷元件110的外部表面上。外部电极131和132可以电连接至内部电极层121和122。详细地，外部电极131和132可以包括：第一外部电极131，电连接至第一内部电极层121(暴露于陶瓷元件110的一面)；以及第二外部电极132，电连接至第二内部电极层122(暴露于陶瓷元件110的另一面)。
此外，尽管没有示出，多个外部电极可以被形成为使得它们连接至暴露于陶瓷元件的面的第一内部电极层和第二内部电极层。
外部电极131和132可以由包含金属粉末的导电膏形成。作为包含在导电膏中的金属粉末，例如，可以使用镍(Ni)、铜(Cu)或它们的合金，但本发明不特别限于此。外部电极131和132的厚度可以根据其预期目的等来适当地确定。例如，外部电极131和132的厚度可以为10μm至50μm。
图3是示出了根据本发明实施方式的MLCC的截面的示意性部分放大图。
参考图3，根据本发明实施方式的内部电极层121和122的每一个在其中可以包括非电极区域N。根据本发明的实施方式，内部电极中除了非电极区域N之外的部分可以被理解为电极区域E。
根据本发明的实施方式，可以在内部电极层烧制工艺期间形成非电极区域N。非电极区域N可以由形成内部电极层的导电膏的组成成分形成。非电极区域N可以包括陶瓷组分，但本发明不限于此。根据本发明的实施方式，非电极区域N可以由在导电膏所包含的组分中的非导电金属的组分形成。例如，非电极区域N可以由陶瓷粉末制成。此外，形成非电极区域N的材料可以包括(例如)陶瓷基物质粉末、粘结剂、溶剂等。粘结剂和溶剂可以作为通过烧制保留在非电极区域中的陶瓷基组分而存在。另外，非电极区域N可以为孔(pore)。
根据本发明的实施方式，导电膏的组成成分中所包含的材料可以被捕获在界面处，即，在烧制期间形成内部电极层的金属颗粒的颗粒边界处。这可以通过后文所述的形成内部电极层的处理来阐明。
根据本发明的实施方式，在内部电极层的截面中，内部电极层的非电极区域N与电极区域E的面积比可以为0.1％至10％。
如图2所示，可以在长度方向上切割多层陶瓷电容器。在沿长度方向的截面切割中，可以测量内部电极层的面积、电极区域E的面积以及非电极区域N的面积。
在本发明的实施方式中，可以通过由光学显微镜扫描多层陶瓷电容器的截面的图像来测量内部电极层的面积、电极区域E的面积以及非电极区域N的面积。
将参考图3和图4来描述测量内部电极层的面积、电极区域E的面积以及非电极区域N的面积的处理。
在本发明的实施方式中，内部电极层的面积是指除了内部电极层断开部分之外的、内部电极层为连续的面积。参考图3，内部电极层的面积将形成在其分离部分之间的间隙G的面积排除在外。在本发明的实施方式中，间隙G是指穿透内部电极层的孔，而不包括仅形成在内部电极层的表面部分处或形成在内部电极层中的孔。
可以从光学图像中区分内部电极层和介电层，并且可以测量内部电极层的面积。形成在内部电极层中的非电极区域N和电极区域E可以被示为具有不同的阴影从而在光学图像中进行区分。可以使用诸如SigmaScanPro等的计算机程序来测量内部电极层的面积、电极区域的面积以及非电极区域的面积，但本发明不限于如此测量。
在本发明的实施方式中，电极区域E的面积可以理解为通过使内部电极层的面积减去非电极区域N的面积而获得。
根据本发明的实施方式，在内部电极层沿多层陶瓷电容器的长度方向切割的截面中，内部电极层的非电极区域N与电极区域E的面积比可以为0.1％至10％。
根据本发明的实施方式，通过调节非电极区域N的面积比，内部电极层的连通度可以为90％以上。
根据本发明的实施方式，内部电极层的连通度可以被定义为实际形成内部电极层的部分的长度相对于内部电极层的总长度的比(即，内部电极层的实际长度∶内部电极层的总长度)。
可以使用通过扫描多层陶瓷电容器的切割截面所获得的光学图像来测量内部电极层的总长度和实际形成内部电极层的部分的长度。
详细地，可以由对于切割陶瓷元件在宽度方向上的中央部分所获得的陶瓷元件的截面在长度方向上进行扫描所获得的图像，测量实际形成内部电极层的部分的长度相对于内部电极层的总长度的比。
在本发明的实施方式中，内部电极层的总长度可以指包括每一内部电极中在其分离部分之间形成的间隙G的长度。实际形成内部电极的部分的长度可以指在每一内部电极中排除形成在其分离部分之间的间隙G的长度。如上所述，间隙G指的是穿透内部电极层的孔而不包括仅形成在内部电极层的表面的一部分处或形成在内部电极层中的孔。
根据本发明的实施方式，如图4所示，可以通过采用光学图像的一部分来测量内部电极层的总长度和实际形成内部电极层的部分的长度。详细地，假定内部电极层的总长度(作为在一些点处包含孔的内部电极层121的总长度)为T，实际形成内部电极层的部分的长度为t1、t2、t3、...tn时，则内部电极层的连通度可以表示为(t1+t2+t3+...+tn)/T。图4中，实际形成内部电极层的部分表示为t1、t2、t3和t4，但实际形成内部电极层的部分的数目没有特别限制。
根据本发明的实施方式，可以通过从内部电极层的总长度T中减去间隙G的长度来测量内部电极层的实际长度。
根据本发明的实施方式，内部电极层121和122的每一个的厚度可以为0.5μm以下。可选地，内部电极层121和122的每一个的厚度可以为0.1μm至0.5μm。可选地，内部电极层121和122的每一个的厚度可以为0.3μm至0.5μm。
在本发明的实施方式中，如上所提及的，可以通过光学显微镜扫描多层陶瓷电容器的截面的图像来测量内部电极层的厚度。可以采用扫描图像的一部分来获得内部电极层的厚度。
在本发明的实施方式中，内部电极层的厚度可以计算为内部电极层的面积相对于内部电极层的实际长度的比(内部电极层面积∶内部电极层的实际长度)。
内部电极层的面积可以指包括电极区域E和非电极区域N的面积，并且内部电极层的实际长度可以为排除形成在内部电极层的分离部分之间的间隙G的长度。
根据本发明的实施方式，内部电极层的面积、电极区域E的面积、非电极区域N的面积以及内部电极层的实际长度可以按每一内部电极层测量，并且可以乘以其层压片的数目从而针对整个多层陶瓷电容器概括。
在多层陶瓷电容器中，可以通过第一和第二内部电极的重叠区来形成电容。
通常，内部电极层可以在烧结期间聚结进而断裂。由此，可能减小由于内部电极层所形成的电容，并且该电容不规则地形成，从而使其可靠性降低。因此，为了实现高电容，可能需要确保内部电极层的连通度。
然而，随着多层陶瓷电容器在尺寸上减小并且被高度多层化，内部电极层变得更薄。由于内部电极层变得更薄，内部电极层在烧结期间可能很容易断裂，从而难以保证内部电极层的连通度。
然而，根据本发明的实施方式，可以通过在内部电极层中包含非电极区域来保证内部电极层的连通度。根据本发明的实施方式，可以通过在内部电极层中包含非电极区域来补偿内部电极层的厚度。另外，可以通过在烧制内部电极层期间限制金属粉末的烧缩来防止内部电极层断开。当内部电极层的非电极区域与电极区域的面积比率较小时，难以保证内部电极层的连通度。另一方面，当内部电极层的非电极区域与电极区域的面积比率过大时，内部电极层的连通度可能劣化。
图5A和图5B是示出了根据本发明实施方式的内部电极层的烧结收缩行为的示意图。将参考图5A和图5B来描述本发明。
根据本发明的实施方式，内部电极层可以由包含金属粉末21和陶瓷基物质粉末22的导电膏制成。
根据本发明的实施方式，形成内部电极层的金属粉末21的类型没有特别限制。例如，可以使用贱金属。可以提供镍(Ni)、锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)、铝(Al)或它们的合金，并且金属粉末21可以包含它们中的至少一种，但本发明不限于此。
金属粉末21的平均颗粒尺寸没有特别限制。例如，平均颗粒尺寸可以为400nm以下。详细地，平均颗粒尺寸可以为50nm至400nm。
根据本发明的实施方式，陶瓷基物质粉末22可以是与形成介电层的陶瓷粉末11的类型相同的类型。为了防止介电层的特性退化，陶瓷基物质粉末22可以在烧制期间从内部电极层移动至介电层，并且可以是与形成介电层的陶瓷粉末的类型相同的类型。陶瓷基物质粉末22可以为(例如)BaTiO3基陶瓷粉末，但本发明不限于此。BaTiO3基陶瓷粉末可以包括(Ba1-xCax)TiO3、Ba(Ti1-yCay)O3、(Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3、Ba(Ti1-yZry)等，其通过在BaTiO3中部分地采用Ca、Zr等来形成，但本发明不限于此。
陶瓷基物质粉末22的颗粒尺寸可以小于金属粉末21的颗粒尺寸。例如，陶瓷基物质粉末22的颗粒尺寸与金属粉末21的颗粒尺寸的比(即，陶瓷基物质粉末∶金属粉末)可能不超过1∶5，但本发明不限于此。此外，根据本发明的实施方式，陶瓷基物质粉末22的颗粒尺寸与金属粉末21的颗粒尺寸的比(即，陶瓷基物质粉末∶金属粉末)可以为1∶3至1∶4。
根据本发明的实施方式，金属粉末21的颗粒尺寸和陶瓷基物质粉末22的颗粒尺寸的每一个均可以为其平均颗粒尺寸。根据本发明的实施方式，可以根据由ASTM(美国试验和材料协会)定义的平均颗粒尺寸测量方法来测量陶瓷基物质粉末的平均颗粒尺寸和金属粉末的平均颗粒尺寸。
根据本发明的实施方式，陶瓷基物质粉末22的颗粒尺寸小于金属粉末21的颗粒尺寸，使得可以在金属粉末21的金属颗粒之间分布陶瓷基物质粉末22。
根据本发明的实施方式，当陶瓷基物质粉末的颗粒尺寸与金属粉末的颗粒尺寸的比(即，陶瓷基物质粉末∶金属粉末)小于1∶5时，陶瓷基物质粉末可能不能够有效地抑制金属颗粒的收缩。陶瓷基物质粉末可以布置在金属颗粒之间，从而在烧结金属颗粒时抑制金属颗粒的颗粒生长。
这里，陶瓷基物质粉末(其颗粒的尺寸小于在金属颗粒的烧结期间形成的孔的尺寸)可能未限制金属颗粒的接触，进而可能难以阻挠金属颗粒的颗粒生长。后文将描述其详细说明。
根据本发明的实施方式，形成内部电极层的导电膏的组成成分可以进一步包括粘结剂、溶剂、其他添加剂等。
可以使用聚乙烯醇缩丁醛、纤维素基树脂等作为粘结剂，但本发明不限于此。具有强粘合特性的聚乙烯醇缩丁醛可以增强导电膏和陶瓷生片之间的粘结强度。
具有椅型结构的、纤维素基树脂具有当其变形时由于弹性而迅速恢复的特性。通过包括纤维素基树脂，可以保证平坦印刷面。
溶剂没有特别限制。例如，可以使用丁基卡必醇、煤油或萜品醇基溶剂。萜品醇基溶剂的具体类型可以包括脱氢萜品醇、脱氢萜品醇醋酸盐等，但本发明不限于此。
根据本发明的实施方式，在内部电极层的烧制期间，导电膏的组成成分可以被捕获从而形成内部电极层中的非电极区域N。
根据本发明的实施方式，在烧制期间，导电膏的组成成分中所包含的材料可以被捕获在形成内部电极层的金属颗粒的界面处，即，颗粒边界处。此外，在对内部电极层执行烧制期间，孔可以形成在金属颗粒的界面处，并且与图3和图4中所示的间隙G不同，孔可以在其被捕获的同时形成在内部电极层中。
通常，将导电膏印刷在陶瓷生片上，可以对其上印刷有导电膏的陶瓷生片进行层压，然后可以连同陶瓷生片一起同时地烧制导电膏。
此外，在内部电极层由贱金属制成的情况下，当在大气中对内部电极层执行烧制时，可以使内部电极层氧化。因此，可以在还原气氛下同时烧制陶瓷生片和内部电极层。
可以通过以约1100℃以上的高温烧制陶瓷生片来形成多层陶瓷电容器的介电层。当内部电极层由诸如镍(Ni)等的贱金属制成时，内部电极层的氧化可以从400℃(相对较低的温度)的温度开始，然后可以烧结内部电极层且使其收缩，并可以在1000℃以上使其迅速收缩。当迅速烧制内部电极层时，电极可能由于内部电极层的过度烧制而被聚结或断裂，并且内部电极层的连通度可能劣化从而使多层陶瓷电容器的电容恶化。此外，在烧制之后，多层陶瓷电容器可能具有诸如裂缝等的缺陷内部结构。
因此，可能需要通过可能地延迟金属粉末的烧结起始温度(从400℃至500℃的相对较低的温度开始)而将内部电极层和介电层之间的收缩率差异最小化，来提高内部电极层的连通度。
图5A示出了在金属粉末21的烧结收缩开始之前的烧制初始阶段，图5B示意性地示出了随着温度上升金属粉末21被烧结并收缩的状态。
在图5A和图5B中，陶瓷粉末11可以通过烧结而形成图2中所示的介电层11。
参考图5A和图5B，金属粉末21在烧制的初始阶段中收缩，并且陶瓷基物质粉末22可以布置在金属粉末的金属颗粒之间以限制金属颗粒之间的接触。
通常，在形成介电层的陶瓷粉末11收缩之前，金属粉末被烧结从而形成内部电极层。因此，当陶瓷粉末11收缩时，内部电极层可能聚结，从而使内电极的连通度恶化。
然而，根据本发明的实施方式，可以通过控制非电极区域在内部电极层中的面积比来确保内电极的连通度。
根据本发明的实施方式，可以控制陶瓷基物质粉末22的颗粒尺寸比并且可以将其颗粒分布在金属粉末21的颗粒之间。然后，可以将金属粉末21的烧结限定至约1000℃以上。金属粉末21的烧结限定至尽可能高的一定温度，并且可以开始对于形成介电层的陶瓷粉末11的烧结。由于对形成介电层的陶瓷粉末11进行了致密化，内部电极层开始被致密化，迅速地加速烧结。
根据本发明的实施方式，陶瓷基物质粉末22可以降低金属粉末21的烧结收缩起始温度并抑制金属粉末22的烧结收缩。由于控制了陶瓷基物质粉末22的颗粒尺寸比，所以当金属粉末被烧结进而收缩时，陶瓷基物质粉末22可以防止金属粉末的颗粒实现彼此接触，从而抑制金属粉末的颗粒生长并抑制内部电极被聚结。
根据本发明的实施方式，陶瓷基物质粉末22的一部分可以转移至内部电极层的表面以便与形成介电层的陶瓷粉末11一起被烧结。然而，陶瓷基物质粉末22的另一部分可能直到烧结完成为止也未脱离金属粉末21，并由此可能如图3所示被捕获在金属颗粒的颗粒边界处。因此，陶瓷基物质粉末可以形成内部电极层中的非电极区域N。
根据本发明的实施方式，陶瓷基物质粉末22的一部分转移至内部电极层的表面使得与形成介电层的陶瓷粉末11一起被烧结。然而，当调节烧制的加热速率时，陶瓷基物质粉末22的另一部分可能没有脱离金属粉末21，进而如图3中所示被捕获在金属颗粒的颗粒边界处。
根据本发明的实施方式，在烧制期间将包含在形成内部电极层的导电膏的组成成分中的粘结剂、溶剂或其他添加剂去除。然而，当调节烧制工艺的加热速率时，粘结剂、溶剂和其他添加剂的一部分可能未完全地被去除，而是如图3中所示被捕获在金属颗粒的颗粒边界处。因此，粘结剂、溶剂和其他添加剂可以形成内部电极层中的非电极区域N。
如上所述，根据本发明的实施方式，在内部电极层的截面中，内部电极层的非电极区域N与电极区域E的面积比为0.1％至10％。
近年来，随着多层陶瓷电容器朝着具有小尺寸并且较轻重量发展，其内部电极层变得更薄。为了使内部电极层变薄，可以使用具有小颗粒的金属粉末，但在该情况下，很难控制金属粉末的烧结收缩并很难保证内部电极层的连通度。
然而，根据本发明的实施方式，可以通过在内部电极层中形成非电极区域并调节非电极区域的比来抑制金属粉末的烧结收缩。此外，可以通过调节在内部电极层中形成的非电极区域的比来提高内部电极层的连通度。
下文中，将描述根据本发明实施例的多层陶瓷电容器的制造方法。
根据本发明的实施例，可以制备多个陶瓷生片。为了制造陶瓷生片，通过混合陶瓷粉末、粘结剂、溶剂等来制造浆料，并且可以通过刮粉刀方法将浆料形成为具有几微米(μm)厚度的片状类型。然后，将每一个陶瓷生片烧结以形成如图2中所示的每个介电层111。
接下来，将用于内部电极的导电膏涂敷至陶瓷生片以形成内部电极图案。内部电极图案可以通过丝网印刷或照相凹版印刷来形成。
然后，对其上形成内部电极图案的陶瓷生片进行层压并在层压方向上加压使其被压缩。因此，可以制造其上形成有内部电极图案的陶瓷层压片。
此后，将陶瓷层压片切成一些区域，每一区域对应于一个电容器以形成芯片。这里，陶瓷层压片可以被切割为使得内部电极图案的相应的一个末端交替地暴露于陶瓷层压片的侧面。此后，可以对作为芯片的陶瓷层压片进行烧制从而制造陶瓷元件。如上所述，可以在还原气氛下执行烧制。此外，可以通过调节加热速率来执行烧制。加热速率可以在30℃/60s至50℃/60s的范围内，但本发明不限于此。
然后，可以形成外部电极从而覆盖陶瓷元件的侧面并电连接至暴露于陶瓷元件的侧面的内部电极层。此后，可以将外部电极的表面镀有镍、锡等。
根据本发明的实施例，如上所述，形成在内部电极层中的非电极区域与电极区域的比可以在0.1％至10％之间。因此，可以提高内部电极层的连通度，并可以实现高电容。
通过调节下表1所示的陶瓷基物质粉末(BT、BaTiO3粉末)和金属粉末(Ni)的颗粒尺寸来制造根据本发明实施例的多层陶瓷电容器。
[表1]：
Figure BDA0000124359810000181
[评价]
1.内部电极的非电极区域与电极区域的面积比(AN∶AE(％))
在长度方向上切割多层陶瓷电容器，并通过使用光学显微镜扫描该多层陶瓷电容器的切割截面的图像。从光学图像中取用10μm×5μm(宽度×长度)的面积，并测量内部电极层的面积、电极区域的面积(AE)、非电极区域的面积(AN)。通过将穿透内部电极层的间隙G排除来测量内部电极层的面积。通过光学图像测量在内部电极层中形成的非电极区域的面积(AN)，并且通过从内部电极层的面积中减去非电极区域的面积(AN)来获得并设定电极区域的面积(AE)。
2.内部电极层的厚度
从取用使得具有10μm×5μm(宽度×长度)的大小的光学图像中测量内部电极层的实际长度，并且内部电极层的厚度可以计算为内部电极层的面积对于内部电极层的实际长度的比(内部电极层面积∶内部电极层的实际长度)。在内部电极层的中央部分处测量内部电极层的实际长度，并且在该情况下，在测量中排除了在内部电极层的分离部分之间形成的间隙G。
3.内部电极层的连通度
从取用的使得具有10μm×5μm(宽度×长度)的大小的光学图像中测量内部电极层的总长度。内部电极层的总长度被测量为包括形成在内部电极层的分离部分之间的间隙G的长度。内部电极层的连通度计算为内部电极层的实际长度与内部电极层的总长度的比(内部电极层的实际长度∶内部电极层的总长度)。
参考表1，测试样本22、23以及24具有的BT∶Ni颗粒尺寸比为1∶5以下。在该情况下，确定陶瓷基物质粉末的颗粒尺寸过小，使得镍粉末的收缩没有被抑制，因此，内部电极层的连通度小于90％。
参考测试样本1，示出了BT∶Ni颗粒尺寸比为1∶5，AN∶AE(％)比小于0.1％，由此内部电极层的连通度小于90％。
参考测试样本15和16，BT∶Ni颗粒尺寸比为1∶4，但AN∶AE(％)比超过10％，使得内部电极层的连通度小于90％。
参考测试样本4、8、23和24，当内部电极层的厚度为0.5μm以上时，内部电极层的连通度为90％以上或90％以下，而与BT∶Ni颗粒尺寸比无关。此外，当内部电极层的厚度为0.5μm以上时，难以保证其层压片的数目，这导致难以在相同条件下实现高电容。
如上所阐述的，根据本发明的实施方式，可以通过控制内部电极层中的非电极区域与电极区域的面积比来保证内部电极的连通度。
随着多层陶瓷电容器在尺寸上被减小并高度地多层化，内部电极层变得更薄。由于内部电极层变得更薄，内部电极层可能在烧结期间更容易断裂，从而可能难以保证内部电极层的连通度。然而，在本发明的实施方式中，非电极区域可以形成在内部电极中，并且可以调节非电极区域的面积比从而保证内部电极层的连通度。
根据本发明的实施方式，在金属颗粒的烧结期间，陶瓷基物质粉末可以布置在金属颗粒之间，从而抑制了金属颗粒的颗粒生长，并被捕获于内部电极层中以保证内部电极层的连通度。
根据本发明的实施方式，可以避免在烧制之后在陶瓷电子部件的内部结构中出现的诸如裂缝等的缺陷。
根据本发明的实施方式，可以保证多层陶瓷电容器的电容。
尽管结合实施方式示出并描述了本发明，但对于本领域技术人员显而易见的是，在没有背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，可以进行各种修改和变化。

Claims (23)

1.一种陶瓷电子部件，包括：
陶瓷元件；以及
内部电极层，形成在所述陶瓷元件内，具有0.5μm以下的厚度并包括形成在所述内部电极层中的非电极区域，
其中，在所述内部电极层的截面中，所述内部电极层的所述非电极区域与电极区域的面积比为0.1％至10％，并且所述非电极区域包括陶瓷组分。
2.根据权利要求1所述的陶瓷电子部件，其中，所述内部电极层的厚度为0.5μm以下。
3.根据权利要求1所述的陶瓷电子部件，其中，所述内部电极层的连通度为90％以上，所述连通度定义为所述内部电极层的实际长度与所述内部电极层的总长度的比，即，所述内部电极层的实际长度∶所述内部电极层的总长度。
4.根据权利要求1所述的陶瓷电子部件，其中，所述内部电极层由包含金属粉末和陶瓷基物质粉末的导电膏形成，所述陶瓷基物质粉末与所述金属粉末的颗粒尺寸比超过1∶5。
5.根据权利要求1所述的陶瓷电子部件，其中，所述非电极区域是通过以30℃/60s至50℃/60s范围内的加热速率烧制形成所述内部电极层的导电膏来形成的。
6.一种陶瓷电子部件，包括：
陶瓷元件，包括层压在其中的多个介电层；以及
内部电极层，所述内部电极层之间插入各介电层，并具有0.5μm以下的厚度，
其中，在所述内部电极层的截面中，在每一内部电极层中捕获的非电极区域与电极区域的面积比为0.1％至10％，并且所述内部电极层的连通度为90％以上。
7.根据权利要求6所述的陶瓷电子部件，其中，所述非电极区域包含陶瓷基物质粉末，所述陶瓷基物质粉末与形成所述内部电极层的金属粉末的颗粒尺寸比超过1∶5。
8.根据权利要求6所述的陶瓷电子部件，其中，所述内部电极层通过调节包含金属粉末和陶瓷基物质粉末的导电膏的烧制温度来形成。
9.一种陶瓷电子部件，包括：
陶瓷元件；以及
内部电极层，形成在所述陶瓷元件内，
其中，在所述内部电极层的截面中，所述内部电极层的非电极区域与电极区域的面积比为0.1％至10％。
10.根据权利要求9所述的陶瓷电子部件，其中，所述内部电极层的厚度为0.5μm以下。
11.根据权利要求9所述的陶瓷电子部件，其中，所述内部电极层的连通度为90％以上，所述连通性被定义为所述内部电极层的实际长度与所述内部电极层的总长度的比。
12.根据权利要求9所述的陶瓷电子部件，其中，所述非电极区域被捕获在所述内部电极层的金属粒子界面处。
13.根据权利要求9所述的陶瓷电子部件，其中，所述非电极区域包含陶瓷基物质粉末。
14.根据权利要求9所述的陶瓷电子部件，其中，所述内部电极层由包含金属粉末和陶瓷基物质粉末的导电膏来形成，所述陶瓷基物质粉末与所述金属粉末的颗粒尺寸比超过1∶5。
15.根据权利要求9所述的陶瓷电子部件，其中，所述非电极区域是通过调节形成所述内部电极层的导电膏的烧制温度形成的。
16.一种制造陶瓷电子部件的方法，所述方法包括：
制备陶瓷生片；
利用包含金属粉末和陶瓷基物质粉末来形成内部电极图案，所述陶瓷基物质粉末与所述金属粉末的颗粒尺寸比超过1∶5；
对其上形成有所述内部电极图案的陶瓷生片进行层压以形成陶瓷层压片；以及
烧制所述陶瓷层压片以形成内部电极层，在所述内部电极层中非电极区域与电极区域的面积比为0.1％至10％。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，以30℃/60s至50℃/60s范围内的加热速率执行所述陶瓷层压片的所述烧制。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，包含在所述导电膏中的所述金属粉末的烧结被限定至1000℃。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述内部电极层的连通度为90％以上。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述内部电极层的厚度为0.5μm以下。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述陶瓷层压片的所述烧制期间，所述非电极区域被捕获在所述内部电极层中。
22.根据权利要求16所述的方法，其中，所述非电极区域包含陶瓷组分。
23.根据权利要求16所述的方法，其中，所述非电极区域包含在所述烧制之后仍保留在其中的粘结剂或溶剂。
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