CN103065792A - 多层陶瓷电子组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有0603尺寸或更小尺寸的多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：陶瓷主体，包括多个内电极和设置在内电极之间的介电层；外电极，设置在陶瓷主体的外表面上并电连接到内电极；其中，当在沿陶瓷主体的宽度方向和厚度方向截取的陶瓷主体的沿长度方向的中心部分的截面中，将内电极叠置的区域定义为有效区，将沿宽度和厚度方向截取的截面的总面积定义为At，并且将有效区的面积定义为Aa时，满足下式：65％≤Aa/At≤90％。

Description

多层陶瓷电子组件
本申请要求于2011年10月18日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0106315号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及一种多层陶瓷电子组件。
背景技术
多层陶瓷电容器，即一种多层陶瓷电子组件，包括形成在多个介电层之间的内电极。
随着电子产品的小型化和多功能化，增加了对埋置在电子产品中的片式多层电容器的小型化以及电容增大的需求。
为了使多层陶瓷电容器小型化并增大它们的电容，使用了一种减小设置在陶瓷主体中的内电极之间的介电层的厚度或增大多层内电极的数量的方法。
通过使用使多层陶瓷电容器小型化并增大其电容的该方法，在多层陶瓷电容器的由内电极所占据的有效区中，内电极的形成密度增大。
当有效区中的内电极的形成密度增大时，在诸如对陶瓷生片的切割或烧结的操作导致内部应力仅发生微小变化之后，会在介电层和内电极层之间的界面处导致诸如裂纹的内部缺陷。
在介电层和内电极层之间的界面处产生诸如裂纹的内部缺陷的情况下，可能不会获得期望的特性，例如确保电容，并且多层陶瓷电子组件(例如，多层陶瓷电容器)的可靠性会劣化。
发明内容
本发明的一方面提供了一种多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件通过减轻内部应力，从而即使在将多层陶瓷电子组件小型化并且增大其电容的情况下也具有减少了的内部缺陷和改善了的特性。
根据本发明的一方面，提供了一种具有0603尺寸或更小尺寸的多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：陶瓷主体，包括多个内电极和设置在内电极之间的介电层；外电极，设置在陶瓷主体的外表面上并电连接到内电极；其中，当在沿陶瓷主体的宽度方向和厚度方向截取的陶瓷主体的沿长度方向的中心部分的截面中，将内电极叠置的区域定义为有效区，将沿宽度和厚度方向截取的截面的总面积定义为At，并且将有效区的面积定义为Aa时，满足下式：65％≤Aa/At≤90％；并且当沿宽度方向和厚度方向中的每个进行三等分来将有效区分为九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨时，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性大于在除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域以及处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域之外的区域中的内电极的连续性。
在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性可为85％或更大。
在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②和处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性可大于在除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域以及处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域之外的区域①、③、④、⑤、⑥、⑦和⑨中的内电极的连续性。
在有效区中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性可以最低。
在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性可为80％或更大。
在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性与在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性之间的差的绝对值可为3％或更大。
所截取的截面的边缘部分的宽度可为50μm或更小。
内电极可以以200层或更大的量层叠。
陶瓷主体的长度、宽度和厚度可以分别在0.6±0.15mm、0.3±0.15mm和0.3±0.15mm的范围内，或者分别在0.4±0.10mm、0.2±0.10mm和0.2±0.10mm的范围内。
根据本发明的另一方面，提供了一种多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：陶瓷主体，包括介电层和内电极；有效区，具有在沿陶瓷主体的宽度方向和厚度方向截取的截面中叠置的内电极，以促成电容的形成；边缘部分，限定有效区的外部；其中，当沿宽度方向和厚度方向中的每个进行三等分来将有效区分为九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨时，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性大于在除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域以及处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域之外的区域中的内电极的连续性。
在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性可为85％或更大。
在有效区中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性可以最低。
在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性可为80％或更大。
在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性与在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性之间的差的绝对值可为3％或更大。
有效区与所截取的截面的总面积的比例可为65％至90％，并且多层陶瓷电子组件可以是0603尺寸或更小尺寸的多层陶瓷电子组件。
边缘部分的宽度可为50μm或更小。
陶瓷主体的长度、宽度和厚度可以分别在0.6±0.15mm、0.3±0.15mm和0.3±0.15mm的范围内，或者分别在0.4±0.10mm、0.2±0.10mm和0.2±0.10mm的范围内。
内电极可以以200层或更大的量层叠。
根据本发明的另一方面，提供了一种具有0603尺寸或更小尺寸的多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：陶瓷主体，包括多个内电极和设置在内电极之间的介电层；外电极，设置在陶瓷主体的外表面上并电连接到内电极；其中，当在沿陶瓷主体的宽度方向和厚度方向截取的陶瓷主体的沿长度方向的中心部分的截面中，将内电极叠置的区域定义为有效区，将沿宽度和厚度方向截取的截面的总面积定义为At，并且将有效区的面积定义为Aa时，满足下式：65％≤Aa/At≤90％；并且当沿宽度方向和厚度方向中的每个进行三等分来将有效区分为九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨时，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性大于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性。
在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性可为85％或更大。
在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性可为80％或更大。
在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②和处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性可以大于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性。
在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性与在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性之间的差的绝对值可为3％或更大。
在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性可以大于在除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②、处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧以及处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤之外的区域①、③、④、⑥、⑦和⑨中的内电极的连续性。
在除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②、处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧以及处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤之外的区域①、③、④、⑥、⑦和⑨中的内电极的连续性可以大于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性。
在有效区中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性可以最低。
所截取的截面的边缘部分的宽度可为50μm或更小。
陶瓷主体的长度、宽度和厚度可以分别在0.6±0.15mm、0.3±0.15mm和0.3±0.15mm的范围内，或者分别在0.4±0.10mm、0.2±0.10mm和0.2±0.10mm的范围内。
内电极可以以200层或更大的量层叠。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它方面、特征和其它优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1是根据本发明实施例的多层陶瓷电容器的示意性局部剖切透视图；
图2是沿图1的线II-II’截取的示意性剖视图；
图3是沿图1的线III-III’截取的示意性剖视图；
图4是示出图3的截面的均匀划分的有效区的示意图；
图5是示出图4的A部分的照片图像的示意图；
图6是描述根据本发明实施例的测量内电极的连续性的方法的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的实施例。然而，应该注意的是，本发明的精神不限于这里阐述的实施例，并且本领域技术人员和理解本发明的人员能够通过增加、修改和去除在本发明的精神之内的组件来容易地完成改劣发明或包括在本发明的精神之内的其它实施例，然而它们应当被认为是包括在本发明的精神之内的。
另外，在本发明范围内的全部附图中，相同的标号将用于指示具有相似功能的类似的组件。
根据本发明实施例的多层陶瓷电子组件可适当地用于多层陶瓷电容器、多层压敏电阻器、热敏电阻器、压电元件、多层基底等，这些元件具有以下结构，即，使用对应于陶瓷层的介电层，内电极彼此面对并且介电层设置在内电极之间。
在下文中，将描述根据本发明实施例的多层陶瓷电容器。
多层陶瓷电容器
图1是根据本发明实施例的多层陶瓷电容器的示意性局部剖切透视图；图2是沿图1的线II-II’截取的示意性剖视图；图3是沿图1的线III-III’截取的示意性剖视图。
参照图1至图3，多层陶瓷电容器10可包括陶瓷主体12、有效区60和边缘部分M。
可通过涂覆导电浆料以在陶瓷生片上形成内电极20并将其上形成有内电极20的陶瓷生片层叠并烧结来制造陶瓷主体12。可通过重复地层叠多个介电层40和内电极20来形成陶瓷主体12。
陶瓷主体12可具有六面体形状。陶瓷主体12可以不具有完全由直线形成的完美六面体形状，这是由于在烧结陶瓷粉末以使其具有片形状时陶瓷粉末的烧结收缩而导致的。即，陶瓷主体12可以具有基本上六面体形状。
将定义六面体的方向，以清楚地描述本发明的实施例。在图1中示出的L、W和T分别表示长度方向、宽度方向和厚度方向。这里，厚度方向T可具有与内电极的层叠方向相同的含义。根据本发明的实施例，长度方向L表示内电极20朝向电连接到内电极20的外电极14和16延伸的方向。本发明可应用于长度方向L的距离大于宽度方向W的距离的多层陶瓷电子组件，或者长度方向L的距离小于宽度方向W的距离的多层陶瓷电子组件。另外，与图1中示出的实施例不同，本发明也可应用于将多个外电极设置在陶瓷主体的单个外表面上的多层陶瓷电子组件。
图1示出了片形式并且具有长方体形状的多层陶瓷电容器10，其中，长度方向L的距离大于宽度方向W或厚度方向T的距离。
介电层40和内电极20可以从如图2所示的沿长度和厚度(L-T)方向截取的烧结后的陶瓷主体12的截面(在下文中称作“L-T截面”)来观察，且可以从如图3所示的沿宽度和厚度(W-T)方向截取的陶瓷主体12的截面(在下文中称作“W-T截面”)来观察。
作为形成介电层40的材料，可使用具有高介电常数的陶瓷粉末以增大电容。陶瓷粉末可以是例如基于钛酸钡(BaTiO3)的粉末、基于钛酸锶(SrTiO3)的粉末等，然而不限于此。
内电极20可包括第一内电极22和第二内电极24，第一内电极22和第二内电极24可分别电连接到第一外电极14和第二外电极16。
第一外电极14和第二外电极16可由包含金属粉末的导电浆料形成。包含在导电浆料中的金属粉末可以是铜(Cu)、镍(Ni)或它们的合金，然而不特别局限于此。
这里，第一内电极22和第二内电极24可以重复地交替层叠，并且在它们之间具有对应的介电层40。在图2的L-T截面和图3的W-T截面中，将第一内电极22和第二内电极24彼此叠置、并且在它们之间具有对应的介电层40的整个部分定义为有效区60。另外，将有效区60和陶瓷主体12的外表面之间的部分定义为边缘部分M。具体地说，在边缘部分M中，设置在有效区60上的上边缘部分可被定义为上覆盖层62，设置在有效区60下方的下边缘部分可被定义为下覆盖层64。
构成陶瓷主体12的多个介电层40可处于烧结状态。彼此相邻的介电层40可以是一体的，从而在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下难以分辨它们之间的边界。
图2和图3分别示出了沿宽度方向W沿着陶瓷主体12的中心部分截取的陶瓷主体12的截面以及沿长度方向L沿着陶瓷主体12的中心部分截取的陶瓷主体12的截面。
陶瓷主体12的沿宽度方向W或长度方向L的中心部分可被定义为离陶瓷主体12的沿宽度方向W或长度方向L的中心点的距离在陶瓷主体12的宽度或长度的15％的范围内的点。
同时，为了使多层陶瓷电容器10小型化，根据本发明实施例的多层陶瓷电容器10可具有标准的0603尺寸或更小的尺寸，例如陶瓷主体12的长度和宽度分别为0.6±0.15mm和0.3±0.15mm的组件(0603尺寸组件)或者陶瓷主体12的长度和宽度分别为0.4±0.10mm和0.2±0.10mm的组件(0402尺寸组件)。
另外，为了增大多层陶瓷电容器的电容(例如，为了使0603尺寸多层陶瓷电容器具有1μF或更大的电容)，可在陶瓷主体12中层叠两百或更多个内电极20。另外，可将边缘部分M设定为具有50μM或更小的宽度。
如下面描述的，根据本发明，形成有效区60的内电极20的电极连续性在有效区60的每个具体区域中不同，从而可提高多层陶瓷电子组件的特性。
图4是示出图3的截面的均匀划分的有效区的示意图；图5是示出图4的A部分的照片图像的示意图；图6是描述根据本发明实施例的测量内电极的连续性的方法的示意图。
参照图4至图6，在将根据本发明实施例的多层陶瓷电容器10的陶瓷主体12的W-T截面的有效区60沿陶瓷主体12的宽度方向W和厚度方向T中的每个三等分以将有效区60均匀地分为9个区域的情况下，可以如下地定义每个区域：区域①，在厚度方向T的上部和宽度方向W的左部；区域②，在厚度方向T的上部和宽度方向W的中部；区域③，在厚度方向T的上部和宽度方向W的右部；区域④，在厚度方向T的中部和宽度方向W的左部；区域⑤，在厚度方向T的中部和宽度方向W的中部；区域⑥，在厚度方向T的中部和宽度方向W的右部；区域⑦，在厚度方向T的下部和宽度方向W的左部；区域⑧，在厚度方向T的下部和宽度方向W的中部；区域⑨，在厚度方向T的下部和宽度方向W的右部。
在这种情况下，根据本发明的实施例，在处于厚度方向T的上部和宽度方向W的中部的区域②中的内电极20的连续性或者在处于厚度方向T的下部和宽度方向W的中部的区域⑧中的内电极20的连续性大于在其余的区域①、③、④、⑤、⑥、⑦和⑨中的内电极20的连续性。根据本发明的另一实施例，在处于厚度方向T的上部和宽度方向W的中部的区域②中的内电极20的连续性和在处于厚度方向T的下部和宽度方向W的中部的区域⑧中的内电极20的连续性可以大于在其余的区域①、③、④、⑤、⑥、⑦和⑨中的内电极20的连续性。
另外，根据本发明的另一实施例，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极20的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极20的连续性可以大于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极20的连续性。
内电极20在W-T截面中的连续性表示内电极20沿宽度方向W连续形成的程度。内电极20的不连续部分越少，则内电极20的连续性越大。
参照图6，内电极20的连续性限定了除了形成在内电极20之间的间隙G之外内电极20形成得有多么连续，间隙G是内电极20的非连续部分。
间隙G表示内电极20的穿过部分，并且仅形成在内电极20的部分表面中或内电极20的内部部分中，使得间隙G可以穿过内电极20，但不包括孔。间隙G可被介电层40填充。
具体地说，内电极在有效区60的九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨中的一个区域(在下文中称作“特定区域”)中的连续性表示内电极在特定区域中形成得有多么连续。
根据本发明的实施例，可通过由特定区域的一部分获取的图像(见图5)来测量特定区域中的内电极的连续性。
例如，为了测量在特定区域(例如，处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②)中的内电极的连续性，在沿宽度和厚度(W-T)方向在陶瓷主体的沿长度方向的中心部分截取的截面中，利用扫描电子显微镜(SEM)或光学显微镜获取特定区域的一部分中的内电极20的图像，如图5所示。
图5是详细示出从特定区域的一部分获取的图像的视图。参照图5，可由使内电极20不连续的间隙G来测量在特定区域的一部分中的彼此面对的内电极20(且对应的介电层40设置在它们之间)的连续性。
图6是描述根据本发明实施例的测量内电极的连续性的方法的示意图。
参照图6，当限定了包括间隙G的每个内电极的总长度为T并且实际形成的内电极部分的长度为t1、t2、t3、…、tn时，在图5中示出的获取的内电极20的图像中，可将每个内电极的实际长度(t1+t2+t3+…+tn)测量为通过在获取的内电极20的图像中从每个内电极的总长度T中减去间隙G的长度后获得的值。这里，可将特定区域中的内电极的连续性表示为(t1+t2+t3+…+tn)/T。虽然图6仅示出了在单个内电极中的四个实际形成的内电极部分t1、t2、t3和t4，但是并不特别限制实际形成的内电极部分的数量。
在特定区域(例如，处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②)中的内电极的连续性也可被计算为通过在特定区域中的多个点处扫描的多个图像测量的各个内电极的连续性的平均。
例如，可通过如参照图5和图6描述的那样在特定区域中任意获取五幅图像来测量各个内电极的连续性，并可将由所述五幅图像测量的内电极的连续性的平均作为特定区域中的内电极的连续性。
可通过利用诸如SigmaScan Pro等的计算机程序分析诸如图5的高倍图像来计算内电极20的连续性。
间隙G可由如下现象产生，即，在烧结内电极20时，内电极20结块并断开。详细描述内电极20断开的原因，由于在烧结过程中内电极20的烧结收缩行为与由陶瓷形成的介电层40的烧结收缩行为不同，所以当它们之间的烧结收缩开始温度的差异大时，会产生内电极20的断开。
间隙G的产生比例(即，内电极20的连续性)在九个均匀区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨中不同，从而可防止在内电极20和介电层40之间产生界面裂纹。
在内电极20的连续性在基于W-T截面的九个均匀区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨中均匀的情况下，或者在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极20的连续性、在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极20的连续性或在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中以及在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极20的连续性小于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极20的连续性的情况下，与根据本发明实施例的在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极20的连续性、在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极20的连续性或在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中以及在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极20的连续性大于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极20的连续性的情况相比，在多层陶瓷电容器中产生界面裂纹的可能性较高并且在安装多层陶瓷电容器之后难以确定多层陶瓷电容器的性能。
根据本发明的实施例，在W-T截面上的有效区60中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极20的连续性、在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极20的连续性或在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中以及在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极20的连续性可以是85％或更大。
另外，在有效区60的除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②以及处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧之外的区域①、③、④、⑤、⑥、⑦和⑨中，有效区60中的在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极20的连续性可以最低。
这里，有效区60中的在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极20的连续性可以是80％或更大。
当有效区60中的在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极20的连续性小于80％时，在除了区域⑤之外的部分中，电极结块现象增多，使得电容会降低。
同时，根据本发明的实施例，在W-T截面上的有效区60中，除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②、处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧以及处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤之外的区域①、③、④、⑥、⑦和⑨中的内电极20的连续性可小于在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②或在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极20的连续性，并且可大于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极20的连续性。即，在有效区中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极20的连续性可以最低。
在这种情况下，即使当焙烧多层陶瓷电容器10并随后将多层陶瓷电容器10安装在基底上以对多层陶瓷电容器10施加热冲击或弯曲时，将少量的应力施加到多层陶瓷电容器10的内部，从而可以进一步提高多层陶瓷电容器10的可靠性。
另外，根据本发明的另一实施例，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极20的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极20的连续性与在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极20的连续性之间的差的绝对值可以是3％或更大。
当差的绝对值是3％或更大时，可减小施加到整个片的内部应力。在差的绝对值小于3％的情况下，施加到整个片的内部应力高，从而即使在焙烧之后未产生界面裂纹的情况下，产生界面裂纹的可能性也会高。因此，多层陶瓷电容器的寿命缩短的可能性会大。
另外，根据本发明的实施例，有效区60的面积Aa与W-T截面的总面积At的比例(Aa/At)可以是65％至90％。
在有效区60的面积Aa与W-T截面的总面积At的比例(Aa/At)是大于90％的情况下，边缘部分的比例小，从而会产生侧部裂纹并且片的平均寿命会缩短。另外，在即使施加了外电极并执行了镀覆之后而未完成密封的情况下，会产生与防潮相关的问题。
同时，在有效区60的面积Aa与W-T截面的总面积At的比例(Aa/At)是小于65％的情况下，有效区60的有效电极面积不足，从而会难以实现期望的电容。
试验示例
下面的表1示出了确认根据具有各种片尺寸的多层陶瓷电容器的每个陶瓷主体的宽度-厚度(W-T)截面的有效区的每个位置的内电极的连续性与是否产生界面裂纹之间的关系的试验的结果。在表1的试验中使用的具有各种片尺寸的多层陶瓷电容器的多层内电极的量为200至500，以实现高电容，并且这些多层陶瓷电容器是从形成在有效区中的内电极的形成密度相对高的多层陶瓷电容器中选择的。
如参照图4至图6描述的，对于具有各种片尺寸的多层陶瓷电容器，通过沿着陶瓷主体的宽度方向W和厚度方向T中的每个进行三等分来将每个陶瓷主体的沿W-T截面的有效区分为九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨，并测量每个区域中的内电极的连续性。由于测量每个区域中的内电极的连续性的方法已经在上面描述过了，因此，将省略重复性的描述。
在表1的试验中使用的样品是与发明示例相比较的对比示例，具体地说，它们被制造为在九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨中的内电极的连续性基本上相似。这里，为每个尺寸选择具有至少200个多层内电极以具有高的内电极形成密度的片。
利用扫描电子显微镜(SEM)通过扫描陶瓷主体的沿长度方向L的中心部分处截取的W-T截面中的任意区域获取的图像来观察是否产生界面裂纹。
在高温加速寿命试验中，测量了在135℃的温度下施加20V的直流(DC)电压的情况下，绝缘电阻降低至105Ω或更低所需的时间。
[表1]
从表1中可知，在1005尺寸的片中，即使在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性与在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性基本相似的情况下(即，即使在未应用本发明的特征的情况下)，也未产生界面裂纹。这是因为在具有大尺寸的片中，在有效区中的内电极的形成密度相对小，所以内电极的连续性对内部应力的影响不大。
然而，应该理解的是，在通常的0603尺寸的片或更小的片中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性与在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性基本相似的情况下，产生了界面裂纹。即，由于有效区的面积增加并且有效区中的内电极的形成密度明显增加以实现高电容同时减小片尺寸，所以内应力增加，并且产生界面裂纹。
因此，需要通过将本发明应用到0603尺寸或更小的片来减轻内部应力。
在下文中，将参照发明示例和对比示例的试验数据来详细描述发明示例。
如下地制造根据发明示例和对比示例的多层陶瓷电容器。将包含诸如钛酸钡(BaTiO3)等的粉末的浆料涂覆到载体膜上并干燥，以制备厚度为3.9μm的多个陶瓷生片。
然后，利用丝网印刷将用于内部镍电极的导电浆料涂覆到各个陶瓷生片上，从而在各个陶瓷生片上形成内电极图案，从而形成内电极。
这里，为了使在各个陶瓷生片上的内电极的连续性不同，可以通过层叠其上形成有内电极的陶瓷生片并在印刷的内电极的中部增大层叠压力，或者挤压印刷的内电极的中部两次或更多次，使形成在片的中部的内电极与形成在片的上部和下部的内电极相比伸展。即，在焙烧之前的生片状态下，在片的中部的内电极可以更薄。
这里，层叠250个陶瓷生片，并且将该陶瓷层叠件在85℃的温度下以1000kgf/cm2的压力等静压。将完成了挤压的陶瓷层叠件切割为单独的片，并通过将切割的片保持在230℃的温度下在空气气氛中保持60个小时来使切割的片排胶(de-bound)。
然后，在氧分压为10-11atm至10-10atm(低于Ni/NiO平衡状态的氧分压)的还原性气氛下以1150℃或更低的温度焙烧所述片，使得内电极不被氧化。在改变焙烧条件的同时，制造了内电极的连续性改变的多层陶瓷电容器。此时，焙烧之后的片的尺寸为0.6±0.15mm×0.3±0.15mm×0.3±0.15mm(L×W×T)，即，0603尺寸的片。
然后，执行诸如施加外电极、镀覆工艺等工艺，以制造多层陶瓷电容器。
这里，多层陶瓷电容器的样品被制造为使得在沿宽度和厚度(W-T)方向截取的截面中的内电极的连续性发生改变。
如参照图5和图6所描述的，如下地测量九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨中的内电极的连续性，即，使用光学显微镜在通过抛光至陶瓷主体的中心部分的W-T截面中对九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨中的每个区域拍摄五幅图像作为高倍图像，并使用诸如SigmaScan Pro等的计算机程序来分析拍摄的高倍图像。
如上所述，通过计算从针对特定区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨中的每个测量的五幅图像分析的内电极的连续性的平均来测量在特定区域中的内电极的连续性。
表2示出了有效区的面积Aa与W-T截面的总面积At的比例(Aa/At)、根据陶瓷主体的W-T截面中的内电极的连续性是否产生界面裂纹、高温加速寿命以及测量的电容与目标电容的比例。
在测量电容时，在1kHz和0.5V的情况下测量目标电容为2.2μF的100个片的平均电容。另外，在平均电容与2.2μF的目标电容的比例为90％或更高的情况下认定电容为非常好，在平均电容与目标电容的比例为85％或更高的情况下认定电容为好。
在高温加速寿命试验中，测量了在135℃的温度下施加20V的直流(DC)电压的情况下，绝缘电阻降低至105Ω或更低所需的时间。在80小时或更长的情况下认定高温加速寿命为好，在90小时或更长的情况下认定高温加速寿命为非常好。另外，在小于30小时的情况下认定高温加速寿命为不好(NG)。
分析在片的中心部分是否产生界面裂纹，通过聚焦离子束(FIB)处理来分析微小裂纹。
[表2]
Figure BSA00000663271200141
Figure BSA00000663271200151
*：对比示例
参照表2，第201至207号样品和220至224号样品是对比示例，第208至219号样品是发明示例。
基于沿宽度和厚度(W-T)方向截取的W-T截面，对应于发明示例的第208至219号样品是在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性大于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性的样品。
应该理解的是，在对应于发明示例的第208至219号样品中未产生界面裂纹。另外，高温加速寿命为80小时或更高，结果为好。此外，应该理解的是，平均电容与目标电容的比例为85％或更高(好)或者90％或更高(非常好)。
应该理解的是，基于沿宽度和厚度(W-T)方向截取的W-T截面，在九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨中的内电极的连续性基本均匀的情况下(第202号样品)，或者在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性小于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性的情况下(第201、203和204号样品)，电容低，高温加速寿命短并且产生界面裂纹。
在有效区的面积Aa与W-T截面的总面积At的比例(在下文中，称作Aa/At)为大约65％或更低的对比示例(第205至207号样品)的情况下，电容与目标电容的比例不好。原因在于形成电容的有效区的面积Aa不足。
另外，应该理解的是在Aa/At超过90％的对比示例(第220至224号样品)的情况下，虽然未产生界面裂纹，但高温加速寿命小于30小时，结果为不好(NG)。这是因为边缘部分的面积可能小或者不能适当地减轻内部应力。
应该理解的是，在发明示例中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性小于85％的第210和215号样品的情况下，虽然电容与目标电容的比例为85％或更高至90％以下，结果为好，但是电容值相对低。
另外，应该理解的是，在发明示例中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性小于80％的第214号样品的情况下，虽然电容与目标电容的比例为85％或更高并低于90％，结果为好，但是电容值相对低。
同时，应该理解的是，在发明示例中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性大于在区域①、③、④、⑥、⑦和⑨中的内电极的连续性的第217号样品的情况下，虽然电容与目标电容的比例为85％或更高并低于90％，结果为好，但是电容值相对低。另外，应该理解的是，在第217号样品的情况下，虽然高温加速寿命为80小时或更长并小于90小时，结果为好，但是高温加速寿命比其它示例的高温加速寿命短。
此外，应该理解的是，在发明示例中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性与在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性之间的差的绝对值(|区域⑤中的连续性-区域②或⑧中的连续性|)小于3％的第210和212号样品的情况下，高温加速寿命为80小时或更长并小于90小时，结果为好，但是，电容与目标电容的比例比其它示例的电容与目标电容的比例相对低。
虽然在根据本发明实施例的表2的试验中使用0603尺寸的样品，但是本发明的范围不限于0603尺寸的片，而是也可应用于小于0603尺寸的片的片。
换言之，即使在0402尺寸或更小的片中，由于增大了有效区中的内电极的形成密度以实现小型化并增大电容，所以与0603尺寸的片相似，内部应力增大。本领域技术人员可以容易理解的是，本发明的构思可应用于0402尺寸的片或更小尺寸的片，以减轻其中的内部应力。根据本发明的陶瓷主体的长度、宽度和厚度可以分别在0.6±0.15mm、0.3±0.15mm和0.3±0.15mm的范围内，或者可以分别在0.4±0.10mm、0.2±0.10mm和0.2±0.10mm的范围内。
如上所述，在根据本发明实施例的多层陶瓷电子组件中，即使在多层陶瓷电子组件小型化并且其电容增大的情况下，也能够通过减轻内部应力来减少诸如在介电层和内电极层之间的界面处的裂纹的内部缺陷的产生。
另外，利用根据本发明实施例的多层陶瓷电子组件，能够提供不具有内部缺陷同时具有改进的特性的可靠的多层陶瓷电子组件。
虽然已经结合实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行修改和改变。

Claims (29)

1.一种具有0603尺寸或更小尺寸的多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：
陶瓷主体，包括多个内电极和设置在内电极之间的介电层；
外电极，设置在陶瓷主体的外表面上并电连接到内电极；
其中，当在沿陶瓷主体的宽度方向和厚度方向截取的陶瓷主体的沿长度方向的中心部分的截面中，将内电极叠置的区域定义为有效区，将沿宽度和厚度方向截取的截面的总面积定义为At，并且将有效区的面积定义为Aa时，满足下式：65％≤Aa/At≤90％；并且
当沿宽度方向和厚度方向中的每个进行三等分来将有效区分为九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨时，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性大于在除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②以及处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧之外的区域中的内电极的连续性。
2.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性为85％或更大。
3.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②和处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性大于在除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域以及处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域之外的区域①、③、④、⑤、⑥、⑦和⑨中的内电极的连续性。
4.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，在有效区中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性最低。
5.如权利要求4所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性为80％或更大。
6.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性与在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性之间的差的绝对值为3％或更大。
7.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所截取的截面的边缘部分的宽度为50μm或更小。
8.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，内电极以200层或更大的量层叠。
9.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，陶瓷主体的长度、宽度和厚度分别在0.6±0.15mm、0.3±0.15mm和0.3±0.15mm的范围内，或者分别在0.4±0.10mm、0.2±0.10mm和0.2±0.10mm的范围内。
10.一种多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：
陶瓷主体，包括介电层和内电极；
有效区，具有在沿陶瓷主体的宽度方向和厚度方向截取的截面中叠置的内电极，以促成电容的形成；
边缘部分，限定有效区的外部；
其中，当沿宽度方向和厚度方向中的每个进行三等分来将有效区分为九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨时，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性大于在除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②以及处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧之外的区域中的内电极的连续性。
11.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性为85％或更大。
12.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，在有效区中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性最低。
13.如权利要求12所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性为80％或更大。
14.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性与在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性之间的差的绝对值为3％或更大。
15.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，有效区与所截取的截面的总面积的比例为65％至90％，并且所述多层陶瓷电子组件是0603尺寸或更小尺寸的多层陶瓷电子组件。
16.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，边缘部分的宽度为50μm或更小。
17.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，陶瓷主体的长度、宽度和厚度分别在0.6±0.15mm、0.3±0.15mm和0.3±0.15mm的范围内，或者分别在0.4±0.10mm、0.2±0.10mm和0.2±0.10mm的范围内。
18.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，内电极以200层或更大的量层叠。
19.一种具有0603尺寸或更小尺寸的多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：
陶瓷主体，包括多个内电极和设置在内电极之间的介电层；
外电极，设置在陶瓷主体的外表面上并电连接到内电极；
其中，当在沿陶瓷主体的宽度方向和厚度方向截取的陶瓷主体的沿长度方向的中心部分的截面中，将内电极叠置的区域定义为有效区，将沿宽度和厚度方向截取的截面的总面积定义为At，并且将有效区的面积定义为Aa时，满足下式：65％≤Aa/At≤90％；并且
当沿宽度方向和厚度方向中的每个进行三等分来将有效区分为九个区域①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨时，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性大于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性。
20.如权利要求19所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性为85％或更大。
21.如权利要求19所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性为80％或更大。
22.如权利要求19所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②和处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性大于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性。
23.如权利要求19所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性与在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性之间的差的绝对值为3％或更大。
24.如权利要求19所述的多层陶瓷电子组件，其中，在处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②中的内电极的连续性或者在处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧中的内电极的连续性大于在除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②、处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧以及处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤之外的区域①、③、④、⑥、⑦和⑨中的内电极的连续性。
25.如权利要求19所述的多层陶瓷电子组件，其中，在除了处于厚度方向的上部和宽度方向的中部的区域②、处于厚度方向的下部和宽度方向的中部的区域⑧以及处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤之外的区域①、③、④、⑥、⑦和⑨中的内电极的连续性大于在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性。
26.如权利要求19所述的多层陶瓷电子组件，其中，在有效区中，在处于厚度方向的中部和宽度方向的中部的区域⑤中的内电极的连续性最低。
27.如权利要求19所述的多层陶瓷电子组件，其中，所截取的截面的边缘部分的宽度为50μm或更小。
28.如权利要求19所述的多层陶瓷电子组件，其中，陶瓷主体的长度、宽度和厚度分别在0.6±0.15mm、0.3±0.15mm和0.3±0.15mm的范围内，或者分别在0.4±0.10mm、0.2±0.10mm和0.2±0.10mm的范围内。
29.如权利要求19所述的多层陶瓷电子组件，其中，内电极以200层或更大的量层叠。
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