CN103996533B - 多层陶瓷器件 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种多层陶瓷器件，包括：器件主体，具有彼此间隔开的侧表面和将侧表面连接至彼此的圆周表面；内部电极，沿器件主体的长度方向布置在器件主体中；外部电极，具有覆盖侧表面的前表面部分和从前表面部分延伸并且覆盖圆周表面部分的带状部分；以及裂纹引导图案，布置在器件主体中并引导圆周表面产生的裂纹的发展方向以使得向着侧表面引导裂纹，其中裂纹引导图案包括：第一金属图案；以及第二金属图案，布置为与第一金属图案相比更靠近圆周表面并且具有间隙。

Description

多层陶瓷器件

相关申请的引用

本申请要求于2013年2月18日提交的题为“Multilayer Ceramic Device”的韩国专利申请系列号10-2013-0017016的外国优先权权益，由此通过引用将其全部内容结合于本申请。

技术领域

本发明涉及多层陶瓷器件，并且更加具体地，涉及能够防止由于产生裂纹导致的其功能退化的多层陶瓷器件。

背景技术

诸如一般薄膜型多层陶瓷电容器（MLCC）的芯片组件被配置为包括器件主体、内部电极、外部电极等。器件主体具有以下结构，其中称为生片的多个介质片是多层的，并且内部电极被分别提供至介质片。此外，外部电极具有以下结构，其中外部电极在被电连接至内部电极的同时覆盖器件主体外部的两端部分。

通常，由于多层陶瓷器件被设计成集中于改善其特性，因而比较容易受外部的物理压力或冲击、热冲击、其他振动等的影响。因此，当物理或热冲击施加于多层陶瓷器件时，在器件主体中会产生裂纹。裂纹主要在接近于外部电极的末端部分的器件主体表面中产生然后发展至器件主体的内部。当裂纹发展至器件主体的有源区时，多层陶瓷器件难以执行其功能。

为了防止由于裂纹导致的对芯片组件损坏，已经提出了允许外部电极具有能够吸收外部冲击的结构的技术。为此，外部电极可具有以下结构，其中包括直接覆盖器件主体的内部金属层、暴露于外侧的外部金属层、以及插入内部金属层和外部金属层之间的中间层。然而，由于中间层是由金属和聚合树脂的混合材料制成的，因而在安装芯片组件的回流焊接或波峰焊接过程中聚合树脂热分解，使得内部金属层和中间层彼此隔开，从而产生内部间隙。如以上描述的间隙和分层现象，是芯片组件本身的问题而不是由于其中安装芯片组件的电子设备的驱动导致的问题，这使得芯片组件的功能退化。

作为另一个方法，存在在邻近经常产生裂纹的点的器件主体中提供加强图案以阻挡裂纹发展的方法。然而，由于在器件主体中应当增加多层图案的数目以便应用如以上描述的加强图案，因而增加了制造器件需要的成本并且相对减少了电介质的厚度，使得难以实现高电容。

[相关技术文献]

[专利文献]

（专利文献1）韩国专利申请公开号10-2006-0047733

发明内容

本发明的一个目的是提供即使在由于外部冲击导致裂纹产生的时候也能保持其功能的多层陶瓷器件。

根据本发明的示例性实施方式，提供一种多层陶瓷器件，包括：器件主体，具有彼此间隔开的侧表面和将侧表面连接至彼此的圆周表面；内部电极，沿器件主体的长度方向布置在器件主体中；外部电极，具有覆盖侧表面的前表面部分和从前表面部分延伸并且覆盖圆周表面部分的带状部分；以及裂纹引导图案，布置在器件主体中并且引导从圆周表面产生的裂纹的发展方向以使得向着侧表面引导裂纹，其中裂纹引导图案包括：第一金属图案；以及第二金属图案，布置为与第一金属图案相比更靠近圆周表面并且具有间隙。

多个间隙可以在第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开。

多个间隙可以在第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且布置在长度方向上的间隙的总长度与第二金属图案的总长度的比例可以大于0.02。

多个间隙可以在第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且布置在长度方向上的间隙的总长度与第二金属图案的总长度的比例可以小于0.51。

多个间隙可以在第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且布置在长度方向上的间隙的总长度与第二金属图案的总长度的比例可以大于0.02并且小于0.51。

裂纹引导图案可以从侧表面向着器件主体的内部延伸，并且裂纹引导图案的延伸长度可以等于或长于带状部分的长度。

器件主体可包括：有源区，具有布置在其中的内部电极；无源区，相应于除有源区以外的区域，并且裂纹引导图案可以布置在无源区中。

根据本发明的另一示例性实施方式，提供一种多层陶瓷器件，包括：器件主体，具有有源区和无源区；内部电极，布置在有源区中；外部电极，覆盖器件主体的两端部分的同时电连接至内部电极；以及裂纹引导图案，布置在无源区中并且引导无源区中产生的裂纹保持在无源区中，其中裂纹引导图案包括：第一金属图案；以及第二金属图案，布置为与第一金属图案相比更靠近圆周表面并且具有间隙。

多个间隙可以在第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开。

多个间隙可以在第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且布置在长度方向上的间隙的总长度与第二金属图案的总长度的比例可以大于0.02。

多个间隙可以在第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且布置在长度方向上的间隙的总长度与第二金属图案的总长度的比例可以小于0.51。

多个间隙可以在第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且布置在长度方向上的间隙的总长度与第二金属图案的总长度的比例可以大于0.02并且小于0.51。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的多层陶瓷器件的视图；

图2是图1中所示的区域A的放大图；以及

图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的引导多层陶瓷器件的裂纹发展方向的形式的视图。

具体实施方式

参照附图从以下示例性实施方式的描述中，本发明及其实现方法的各种优点和特征将变得显而易见。然而，本发明可以以许多不同的形式修改且其不应当限于在本文中阐述的示例性实施方式。相反地，提供这些示例性实施方式是为了使得本公开详尽和完整，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。贯穿整个说明书的相同的参考标号表示相同的元件。

本说明书中使用的术语是用于解释示例性实施方式的而不是限制本发明。在本说明书中，单数形式包括复数形式，除非明确地描述并非如此。词汇“包括”以及诸如“包含”或者“含有”将被理解为暗示包括所述成分、步骤、操作和/或元件，并不排除任何其它的成分、步骤、操作和/或元件。

此外，在说明书中描述的示例性实施方式将参考作为理想范例图的截面图和/或平面图来进行描述。在附图中，层的厚度和区域为了对技术内容的有效描述而被放大。因此，举例说明的形式可由制造技术和/或容许误差改变。因此，本发明的示例性实施方式不限于特定的形式，而是可以包括根据制造工艺产生的形式变化。例如，垂直示出的蚀刻区域可以是圆形或者可以具有预定的弯曲。

在下文中，将参考附图详细地描述根据本发明的示例性实施方式的多层陶瓷器件和制造该多层陶瓷器件的方法。

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的多层陶瓷器件的视图；并且图2是在图1中所示的区域A的放大图。此外，图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的引导多层陶瓷器件的裂纹发展方向的形式的视图。

参照图1至图3，根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷器件100可以被配置为包括器件主体110、内部电极120、外部电极130、以及裂纹引导图案140。

器件主体110可具有其中多个片材是多层的多层结构。称为生片的介质片111可以用作片材，并且通过积层介质片形成的产品可具有大致的六面体形状。因此，器件主体110可具有彼此间隔开的两个侧表面112和将侧表面连接至彼此的四个圆周表面114。器件主体110可以被分成有源区和无源区。有源区通常可以设置在器件主体110的内部的中心并且可以是设置内部电极120的区域。无源区是除有源区以外的区域，无源区可以是没有设置内部电极120的区域。

内部电极120可以被布置为大致平行于器件主体110的长度方向。内部电极120可以是形成在每个片材上的电路图案。内部电极120可以是接触外部电极130的金属图案。内部电极120可以形成于每个片材上并且具有以下结构，其中内部电极是从侧表面112向器件主体110的内部延伸的。可选地，内部电极120还可以包括悬浮图案。悬浮图案可以被布置在侧表面112之间而不接触外部电极130。

外部电极130可覆盖器件主体110两端部分。外部电极130可包括前表面部分131a和带状部分131b，其中前表面部分131a覆盖侧表面112并且带状部分131b可以从前表面部分131a延伸并且覆盖圆周表面114的一部分。带状部分131b可以是用于将多层陶瓷器件100结合至诸如电路板的外部装置（未示出）的结合部分。

裂纹引导图案140可引导从圆周表面114产生的裂纹C的发展方向以使裂纹C被引导为朝向器件主体110的无源区中的侧表面112。例如，在多层陶瓷器件100被安装在预定电子设备（未示出）以形成结构的情况下，当冲击被施加于结构时，在多层陶瓷器件100中可能产生裂纹C，如图3所示。如以上描述的裂纹C可主要在带状部分131b的端部和圆周表面的边界部分产生并且发展至器件主体110的有源区。

当裂纹C发展至器件主体110的有源区时，在多层陶瓷器件100中会产生故障。因此，改变裂纹C的发展方向以防止裂纹C发展至有源区，从而使得可以保持多层陶瓷器件100的功能。裂纹引导图案140是为了即使在产生如以上描述的裂纹C的情况下仍保持多层陶瓷器件的功能，裂纹引导图案可将圆周方向114上产生的裂纹C的发展方向引导至侧表面112。

为此，裂纹引导图案140可以被布置在器件主体110的无源区中以允许裂纹C在没有发展至有源区的情况下被处理。例如，裂纹引导图案140可包括第一金属图案142和与第一金属图案142相比布置为更靠近圆周表面114第二金属图案144。第一金属图案142和第二金属图案144可以在器件主体110的无源区中被布置为大致平行于彼此。第一金属图案142和第二金属图案144可以是由各种金属制成的图案并且包括其表面上形成的氧化膜（未示出）。

更优选地为裂纹引导图案140的长度（在下文中，称作‘第一长度’L1）等于或长于带状部分131b的长度（在下文中，称作‘第二长度’L2）。具体地，更优选地为第二金属图案144的长度等于或长于第二长度L2。在第一长度L1比第二长度L2短的情况下，裂纹引导图案140处理裂纹C的区域小，使得裂纹C可能避开裂纹引导图案140进入器件主体110的有源区。

此外，第一金属图案142和第二金属图案144可具有不同的结构。例如，第一金属图案142可具有没有断开部分的平板结构。另一方面，第二金属图案144可具有断开部分以允许形成间隙144a。间隙144a的数目可以是多个。在这种情况下，间隙144a可以布置在第二金属图案144的长度方向上的预定间隔处。在每个间隙144a具有大致垂直于第二金属图案144的长度方向的线性形状，第二金属图案144可以被设置为以下结构，其中具有多个线性形状的图案被布置为平行于彼此。可替代地，在每个间隙144a具有岛状形状的情况下，第二金属图案144可以设置为网状结构，其中局部地或者有规律地形成多个孔。

在第二金属图案144中形成的间隙144a可以提供第二金属图案144和作为介质片111的材料的BaTaO₃层之间的结合力。第二金属图案144中形成的间隙144a的比例（在下文中，称作‘间隙比例’）可以计算为通过用与每个间隙144a的长度的总合相应的间隙的总长度Tg除以第二金属图案144的总长度Tt而获得的值，即，Tg/Tt。其中间隙比例（Tg/Tt）过小的情况下，由于结合力变得过大，因而裂纹引导图案140的功能会失去。就是说，尽管裂纹C通过裂纹引导图案140和BaTaO₃层之间的分离在裂纹引导图案140的表面方向上发展，在结合力过大的情况下难以实现这个效果。另一方面，在间隙比例Tg/Td过大的情况下，如以上描述的结合力过弱，使得在制造多层陶瓷器件100的过程中会产生第二金属图案144和BaTaO₃层彼此分离的分层现象。

同时，尽管在本实施方式中已经通过实例的方式描述了第二金属图案144具有的结构与第一金属图案142的结构的不同的情况，就是说，间隙144a只在第二金属图案144中形成，但诸如以上提及的间隙144a的间隙同样可形成于第一金属图案。在这种情况下，第一金属图案142和第二金属图案144可具有与彼此相同或者相似的结构。可替代地，在每个第一金属图案142和第二金属图案144中形成的间隙的形状、布置等等不同的情况下，第一金属图案142和第二金属图案144同样可具有不同的结构。

此外，尽管在本实施方式中已经通过实例的方式描述了每个间隙144a具有大致垂直于第二金属图案144的长度方向的线性形状并且间隙比例Tg/Tt是沿着第二金属图案布置的间隙144a的总长度，但由于间隙比例Tg/Tt意味着在第二金属图案144的总区域中由间隙144a占据的区域，因而第二金属图案144中的间隙144a的比例可以是通过各种方法计算的。

此外，尽管裂纹C以沿着第二金属图案144朝向侧表面112来引导的方式处理，如图3所示出的，但裂纹C同样可以以通过第二金属图案144的间隙144a并且然后沿着第一金属图案142朝向侧表面112来引导的方式处理。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式的多层陶瓷器件100可包括：器件主体110，具有形成在其中的内部电极120；外部电极130，覆盖器件主体110的两端部分；以及裂纹引导图案140，引导由器件主体110中的圆周表面114产生的裂纹的发展方向以向着无源区中的侧表面112引导裂纹C。在这种情况下，即使器件主体110中产生裂纹，裂纹的发展方向也可以被改变成器件主体中除有源区以外的区域，使得可以保持多层陶瓷器件110的功能。因此，在根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷器件和以及制造其的方法中，提供了裂纹引导图案，该裂纹引导图案引导器件主体中产生的裂纹的发展方向以使裂纹不会发展至有源区，从而可以防止由于裂纹的产生导致的多层陶瓷器件的功能的退化。

[实施例]

制造具有1.6mm×0.8mm×0.8mm的尺寸和1nF电容的五百个多层陶瓷器件。在这种情况下，在制造器件主体的过程中两个镍金属图案被形成为形成器件主体的多层薄片主体的单个介质层上的裂纹引导图案。在这种情况下，器件主体的内侧处布置的镍金属图案被制造为没有断开的平板形状，并且器件主体的外侧处布置的镍金属图案被制造为具有如表1所示的间隙比例（Tg/Tt）的间隙。

就翘曲强度评估来说，上达至5mm的翘曲以1mm/s的速度被施加至各种条件下的50个样本，通过内部破坏抛光分析（DPA）确定其中最终裂纹路径是沿着裂纹引导图案引导的样本的数目。

就分层评估来说，对于各种条件将一百个样本浸入保持在约290℃的温度下的焊料槽中五秒，进行DPA以确认分层。

表1示出了根据上述氧化膜的厚度分类的样本的翘曲强度评估和分层评估。

[表1]

如以上表1所示，在间隙比例大于0.02的情况下，在翘曲强度评估之后进行DPA的时候，确定了所有器件主体的圆周表面中产生的裂纹被沿着裂纹引导图案引导或者保持在裂纹引导图案中。另一方面，间隙比例Tg/Tt是0.02或更小的情况下，裂纹没有被裂纹引导图案引导，而是发展至样本中的有源区。因此，裂纹被沿着裂纹引导图案引导的样本数目减少了。因此，确定了间隙被设置在裂纹引导图案之中的最外面的金属图案中并且裂纹引导图案的间隙比例大于0.02的情况下，即使器件主体的圆周表面中产生了裂纹，裂纹的发展是由裂纹引导图案来引导的，使得裂纹被引导至器件主体的侧表面，从而保持多层陶瓷器件的功能。

同时，确定了在间隙比例Tg/Tt是0.51或更大的情况下，尽管保持了裂纹引导图案的功能，但会产生介质层与裂纹引导图案分离开的现象。原因是最外面的金属图案和介质片之间的结合力过弱，使得最外面的金属图案和介质层彼此分离。在这种情况下，尽管器件的特性不会由于裂纹而劣化，但是由于在制造步骤中产生了器件缺陷，因而优选间隙比例Tg/Tt小于0.51。因此，当考虑到制造缺陷时，优选间隙比例Tg/Tt大于0.02并且小于0.51。

对于根据本发明示例性实施方式的多层陶瓷器件，提供了裂纹引导图案，该裂纹引导图案引导器件主体中产生的裂纹的发展方向以使裂纹不会发展至有源区，从而可以防止由于裂纹的产生导致的多层陶瓷器件的功能退化。

使用根据本发明示例性实施方式的制造多层陶瓷器件的方法，可以制造出具有以下结构的多层陶瓷器件，其中即使器件主体中产生裂纹依然能够通过允许裂纹不发展至器件主体的有源区防止由于裂纹的产生导致的功能退化。

已经结合目前考虑的实践示例性实施方式对本发明进行了描述。此外，以上提及的描述仅公开了本发明的示例性实施方式。因此，应当认识到，在不背离在本说明书公开的本发明的范围和其等价形式前提下，本领域中的技术人员可以进行修改和改变。已经提供了上述示例性实施方式以解释实施本发明的最佳状态。因此，在其他发明如本发明的使用中，它们可以以本发明涉及领域已知的其他状态被实施并且还可以以在本发明具体应用领域和使用中所需的各种形式修改。因此，应当理解的是，本发明不限于所公开的实施方式。应当理解的是其他实施方式也包括在随附权利要求的精神和范围内。

Claims (13)

1.一种多层陶瓷器件，包括：

器件主体，具有彼此间隔开的侧表面和将所述侧表面连接至彼此的圆周表面；

内部电极，沿所述器件主体的长度方向布置在所述器件主体中；

外部电极，具有覆盖所述侧表面的前表面部分和从所述前表面部分延伸并覆盖所述圆周表面部分的带状部分；以及

裂纹引导图案，布置在所述器件主体中并且引导从所述圆周表面产生的裂纹的发展方向以使得向着所述侧表面引导所述裂纹，

其中所述裂纹引导图案包括：

第一金属图案；以及

第二金属图案，布置为与所述第一金属图案相比更靠近所述圆周表面并且具有多个间隙，以及

其中所述第一金属图案和所述第二金属图案具有不同的结构。

2.根据权利要求1所述的多层陶瓷器件，其中，所述多个间隙在所述第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开。

3.根据权利要求1所述的多层陶瓷器件，其中，所述多个间隙在所述第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且

布置在所述长度方向上的所述间隙的总长度与所述第二金属图案的总长度的比例大于0.02。

4.根据权利要求1所述的多层陶瓷器件，其中，所述多个间隙在所述第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且

布置在所述长度方向上的所述间隙的总长度与所述第二金属图案的总长度的比例小于0.51。

5.根据权利要求1所述的多层陶瓷器件，其中，所述多个间隙在所述第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且

布置在所述长度方向上的所述间隙的总长度与所述第二金属图案的总长度的比例大于0.02并且小于0.51。

6.根据权利要求1所述的多层陶瓷器件，其中，所述裂纹引导图案从所述侧表面向着所述器件主体的内部延伸，并且

所述裂纹引导图案的延伸长度等于或者大于所述带状部分的长度。

7.根据权利要求1所述的多层陶瓷器件，其中，所述器件主体包括：

有源区，具有布置在其中的所述内部电极；

无源区，相应于除所述有源区以外的区域，以及

布置在所述无源区中的所述裂纹引导图案。

8.根据权利要求1所述的多层陶瓷器件，其中，所述第一金属图案具有间隙。

9.一种多层陶瓷器件，包括：

器件主体，具有有源区和无源区；

内部电极，布置在所述有源区中；

外部电极，覆盖所述器件主体的两端部分的同时电连接至所述内部电极；以及

裂纹引导图案，布置在所述无源区中并且将所述无源区中产生的裂纹引导为保持在所述无源区中，

其中所述裂纹引导图案包括：

第一金属图案；以及

第二金属图案，布置为与所述第一金属图案相比更靠近圆周表面并且具有多个间隙，以及

其中所述第一金属图案和所述第二金属图案具有不同的结构。

10.根据权利要求9所述的多层陶瓷器件，其中，所述多个间隙在所述第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开。

11.根据权利要求9所述的多层陶瓷器件，其中，所述多个间隙在所述第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且

布置在所述长度方向上的所述间隙的总长度与所述第二金属图案的总长度的比例大于0.02。

12.根据权利要求9所述的多层陶瓷器件，其中，所述多个间隙在所述第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且

布置在所述长度方向上的所述间隙的总长度与所述第二金属图案的总长度的比例小于0.51。

13.根据权利要求9所述的多层陶瓷器件，其中，所述多个间隙在所述第二金属图案的长度方向上被布置为彼此间隔开，并且

布置在所述长度方向上的所述间隙的总长度与所述第二金属图案的总长度的比例大于0.02并且小于0.51。