CN104299677A - 用于外部电极的导电胶组合物和多层陶瓷电子组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于外部电极的导电胶组合物，该导电胶组合物包括：聚合物树脂；球形的第一导电金属颗粒，被包含在聚合物树脂中且其至少一部分是中空的；片状的第二导电金属颗粒，被包含在聚合物树脂中且其至少一部分是中空的。
Description
本申请要求于2013年7月16日在韩国知识产权局提交的第10-2013-0083687号韩国专利申请的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及一种用于外部电极的导电胶组合物和一种包含该组合物的多层陶瓷电子组件。
背景技术
使用陶瓷材料的电子组件的示例包括电容器、感应器、压电元件、压敏电阻器、热敏电阻器等。
陶瓷电子组件之中的多层陶瓷电容器（MLCC）包括：由陶瓷材料形成的陶瓷元件、在该陶瓷元件中形成的内部电极、以及安装在陶瓷元件的表面从而与内部电极电连接的外部电极，并且该多层陶瓷电容器具有诸如小尺寸、高电容、易于安装等优点。
由于上述优点，所使用的多层陶瓷电容器作为安装在诸如计算机、个人数字助理（PDA）、蜂窝电话等的若干电子产品的印刷电路板上的芯片型电容器，从而对充电或放电起到重要作用，并且可根据用途和容量具有各种尺寸及堆叠形式。
近来，根据电子产品的小型化，需要使多层陶瓷电容器具有超小型尺寸和超高电容。为此，已经制造出具有大量的介电层和内部电极相堆叠的结构的多层陶瓷电容器，其中，介电层和内部电极的厚度薄。
由于在要求高可靠性的领域（例如汽车、医疗设备等）中的许多功能被数字化，所以要求超小型化和超高电容的多层陶瓷电容器具有高可靠性。
在上面提到的高可靠性中导致问题的因素的示例可包括：由于外部冲击而在外部电极层中出现裂纹、在执行镀覆工艺时镀覆液穿过外部电极层渗透到陶瓷元件内等。
具体地讲，由于需要在对芯片执行弯曲测试之后不出现弯曲裂纹的芯片，因此可能难以通过使用在烧制外部电极时通常使用的铜（Cu）胶来保证可靠性。
下面的现有技术文献涉及一种用于外部电极的导电胶和具有使用该导电胶所形成的外部电极的多层陶瓷电子组件。然而，下面的现有技术文献没有公开中空的金属颗粒。
[现有技术文献]
第2011-0121572号韩国专利公开公布
发明内容
本发明的一个方面提供一种用于外部电极的导电胶以及一种包含该导电胶的多层陶瓷电子组件，该外部电极用于制造不产生弯曲裂纹的芯片。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于外部电极的导电胶组合物，该组合物包括：聚合物树脂；球形的第一导电金属颗粒，被包含在聚合物树脂中且其至少一部分是中空的；片状的第二导电金属颗粒，被包含在聚合物树脂中。
所有的第一导电金属颗粒可以是中空的。
第二导电金属颗粒的至少一部分可以是中空的。
所有的第一和第二导电金属颗粒可以是中空的。
第一导电金属颗粒可以是从由银（Ag）、铜（Cu）和铝（Al）组成的组中选出的至少一种。
第二导电金属颗粒可以是从由银（Ag）、铜（Cu）和铝（Al）组成的组中选出的至少一种。
第一导电金属颗粒可以具有0.1μm～1.5μm的尺寸。
基于导电胶组合物的总重量，第二导电金属颗粒的含量为10～50%。
根据本发明的另一方面，提供一种用于外部电极的导电胶组合物，该导电胶组合物包括：聚合物树脂；球形的第一导电金属颗粒，被包含在聚合物树脂中；片状的第二导电金属颗粒，被包含在聚合物树脂中且其至少一部分是中空的。
所有的第一导电金属颗粒可以是中空的。
所有的第二导电金属颗粒可以是中空的。
根据本发明的又一方面，提供一种多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：陶瓷元件，具有堆叠在其中的多个介电层；多个第一内部电极和第二内部电极，形成在介电层的至少一个表面上且通过陶瓷元件的两个端表面交替地暴露；第一外部电极和第二外部电极，形成在陶瓷元件的两个端表面上且电连接到第一内部电极和第二内部电极，其中，第一外部电极和第二外部电极包括：聚合物树脂；球形的第一导电金属颗粒，被包含在聚合物树脂中且其至少一部分是中空的；片状的第二导电金属颗粒，被包含在聚合物树脂中。
所有的第一导电金属颗粒可以是中空的。
第二导电金属颗粒的至少一部分可以是中空的。
多层陶瓷电子组件还可以包括形成在第一外部电极和第二外部电极的表面上的镀层。
镀层可以由在形成第一外部电极和第二外部电极的表面上的镍（Ni）镀层和形成在镍镀层的表面上的锡（Sn）镀层。
基于聚合物树脂、球形的第一导电金属颗粒和片状的第二导电金属颗粒的总重量，第二导电金属颗粒的含量可以为10%～50%。
根据本发明的又一方面，提供一种多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：陶瓷元件，具有堆叠在其中的多个介电层；多个第一内部电极和第二内部电极，形成在介电层的至少一个表面上且通过陶瓷元件的两个端表面交替地暴露；第一外部电极和第二外部电极，形成在陶瓷元件的两个端表面上且电连接到第一内部电极和第二内部电极，其中，第一外部电极和第二外部电极包括：聚合物树脂；球形的第一导电金属颗粒，被包含在聚合物树脂中；片状的第二导电金属颗粒，被包含在聚合物树脂中且其至少一部分是中空的。
所有的第一导电金属颗粒可以是中空的。
所有的第二导电金属颗粒可以是中空的。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述及其他方面、特征和其他优点将会被更加清楚地理解，其中：
图1是用于根据本发明的实施例的用于外部电极的导电胶的示意性剖面图。
图2是示意性地示出根据本发明的另一实施例的多层陶瓷电容器的透视图。
图3是沿着图2中的A-A′线截取的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，
提供这些实施例使得该公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的范围充分传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，会夸大部件的形状和尺寸，并且将始终使用相同的标号指示相同或相似的元件。
在本发明的实施例中使用的纵横比是指，通过使长轴的长度除以短轴的长度（长轴的长度/短轴的长度）所得到的长度比。
提供一种根据本发明的实施例的陶瓷电子组件。根据本发明的实施例的陶瓷电子组件的示例包括：多层陶瓷电容器、感应器、压电元件、压敏电阻器、芯片电阻器、热敏电阻器等。在下文中，将以多层陶瓷电容器作为陶瓷电子组件的示例进行描述。
图1是用于根据本发明的实施例的用于外部电极的导电胶的示意性剖面图。
参照图1，根据本发明的实施例的用于外部电极的导电胶组合物可以包括：聚合物树脂10；球形的第一导电金属颗粒20和21，被包含在聚合物树脂10中且其至少一部分是中空的；具有片状形状的第二导电金属颗粒30和31，被包含在聚合物树脂10中且其至少一部分是中空。
为了提高多层陶瓷电容器的抗弯曲裂纹性，可以使用具有良好弹性的聚合物树脂10。
聚合物树脂10可以是环氧树脂，但不限于此。
第一导电金属颗粒20和21或第二导电金属颗粒30和31的至少一部分可以是中空的颗粒。
与使用通常的金属颗粒的情况相比，在第一导电金属颗粒20和21或第二导电金属颗粒30和31的其中至少一部分可以是中空的情况下，其中呈中空的金属颗粒可发挥缓冲作用，从而可以进一步抑制弯曲裂纹的出现。
另外，与通常的金属颗粒相比，中空的金属颗粒会减少其消耗原材料的量，从而可降低生产成本。
此外，所有的第一导电金属颗粒21或第二导电金属颗粒31可以是中空的。
具体地讲，当使用中空的金属颗粒制造用于外部电极的导电胶（即，第一导电金属颗粒21和第二导电金属颗粒31均是中空的）时，会使缓冲作用显著地增强，从而可防止弯曲裂纹的出现。
第一导电金属颗粒20和21可以具有纵横比为1.45或小于1.45的球形形状。
由于第一导电金属颗粒20和21具有球形形状，因此可抑制弯曲裂纹的出现而不管第一导电金属颗粒20和21在聚合物树脂10中布置的方向如何。
第二导电金属颗粒30和31可以具有纵横比大于1.45的片状形状。
由于根据本发明的实施例的用于外部电极的导电胶需要具有导电性，因此当第二导电金属颗粒30和31具有片状形状时，导电胶可具有更高的导电性。
根据本发明的实施例，第一导电金属颗粒20和21或第二导电金属颗粒30和31可以是从由银（Ag）、铜（Cu）和铝（Al）组成的组中选出的至少一种，但不限于此。
导电金属颗粒可包含在聚合物树脂10中且可由具有高导电性的金属形成。
根据本发明的实施例，第一导电金属颗粒20和21可具有0.1μm至1.5μm的颗粒尺寸。
图2是示意性地示出根据本发明的另一实施例的多层陶瓷电容器100的透视图，图3是沿着图2中的A-A′线截取的剖视图。
参照图2和图3，根据本发明的另一实施例的多层陶瓷电容器100可以包括：具有在其中堆叠的多个介电层111的陶瓷元件110；在介电层111的至少一个表面上形成的多个第一内部电极121和第二内部电极122；在陶瓷元件110的两个端面上形成且与第一内部电极121和第二内部电极122电连接的第一外部电极131和第二外部电极132。
可通过堆叠多个介电层111然后烧制多个介电层111来形成陶瓷元件110，其中，可使彼此相邻的相应的介电层111一体化，这样不使用扫描电子显微镜（SEM）就无法确定它们之间的边界。
另外，陶瓷元件110通常可具有长方体的形状，但本发明不限于此。
另外，陶瓷元件110不限于其维度视图，但可以被构造为例如0.6mm×0.3mm的尺寸，从而构成具有高电容的多层陶瓷电容器。
另外，根据需要，陶瓷元件110的最外层表面可以设有具有预定厚度的介电覆盖层（未示出）。
介电层111可有助于电容器的电容的形成，可任意改变其中一层的厚度来满足多层陶瓷电容器100的电容的设计，且可在烧制工序之后将一层介电层111构造为具有0.1μm至1.0μm的厚度。然而，本发明不限于此。
另外，介电层111可包括高k的陶瓷材料，且可包括例如BaTiO3基陶瓷粉末等。然而，本发明不限于此。
BaTiO3基陶瓷粉末的示例包括(Ba1-xCax)TiO3、Ba(Ti1-yCay)O3、(Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3、Ba(Ti1-yZry)O3等，其中，在BaTiO3中具体使用Ca、Zr等。然而，本发明不限于此。
同时，介电层111还可以包括连同陶瓷粉末一起的诸如过渡金属氧化物或碳化物、稀土元素、镁（Mg）、铝（Al）等的各种陶瓷添加剂、有机溶剂、塑化剂、粘合剂、分散剂等。
第一内部电极121和第二内部电极122形成在形成介电层111的陶瓷板上以相互堆叠，然后通过烧制工序形成陶瓷元件110，以在第一内部电极121和第二内部电极122之间具有一层介电层111。
上述的第一内部电极121和第二内部电极122（即，一对具有彼此不同的极性的电极）被设置为在堆叠介电层111的方向上彼此面对，且通过在它们之间布置的介电层111而彼此电绝缘。
另外，第一内部电极121和第二内部电极122具有通过陶瓷元件110的两个端面而暴露的相应的一端，且通过如上所述的陶瓷元件110的相应的一个端表面交替地暴露的第一内部电极121和第二内部电极122的上述一端分别连接到第一外部电极131和第二外部电极132。
第一内部电极121和第二内部电极122由导电金属形成，且可使用由镍（Ni）、镍（Ni）合金等形成的第一内部电极121和第二内部电极122。然而，本发明不限于此。
当将预定水平的电压施加到上述的第一外部电极131和和第二外部电极132时，电荷累积在彼此面对的第一内部电极121和第二内部电极122之间。在这种情况下，多层陶瓷电容器100的电容与彼此面对的第一内部电极121和第二内部电极122的面积成比例。
在下文中，在对根据本发明的另一实施例的多层陶瓷电容器的制造方法进行描述的同时，将对根据本发明的另一实施例的多层陶瓷电容器进行描述。
首先，准备多个陶瓷板。
可以通过下述步骤来制造形成陶瓷元件110的介电层111的陶瓷板：将陶瓷粉末、聚合物和溶剂彼此混合，由此制备浆料；使用刮涂法等将浆料制成具有若干微米的厚度的板。
接下来，通过在相应的陶瓷板的至少一个表面上印刷导电胶到预定厚度来形成第一内部电极121和第二内部电极122的图案。
在这种情况下，第一和第二内部电极图案可以被形成为通过陶瓷板的两个相对端表面交替地暴露。
另外，印刷导电胶的方法可使用丝网印刷法、凹版印刷法等，但本发明不限于此。
接下来，如下形成多层体：通过交替地堆叠其上形成有第一内部电极121和第二内部电极122的多个陶瓷板且在其堆叠方向上按压多个陶瓷板，从而对多个陶瓷板和在陶瓷板上形成的第一和第二内部电极图案进行压制。
接下来，对应于单个电容器将多层体切割成独立的相应的区域以形成单独的芯片形式，从而使第一和第二内部电极图案的相应的一端通过多层体的两个端表面交替地暴露。
接下来，在相对高的温度下对切割成相应的芯片形式的多层体进行烧制，从而完成具有多个第一内部电极121和第二内部电极122的陶瓷元件110。
然后，在使陶瓷元件110的内部电极121和122暴露的表面上形成铜膜131a和132a。
可通过铜膜131a和132a来确保内部电极121和122与外部电极131和132之间的连通性。
可使用铜（Cu）胶形成铜膜131a和132a。
可使用铜（Cu）粉作为导电粉并且将玻璃料、用基体树脂和有机溶剂制造的有机载体等与铜粉混合来生产铜（Cu）胶。
将上述的铜胶应用于陶瓷元件110的内部电极121和122所暴露的表面，然后烧制，由此形成铜膜131a和132a。
在这种情况下，由于铜膜131a和132a可仅需实现与内部电极121和122接触，因此可应用铜胶，从而使其在陶瓷元件110中的带相对窄。
接下来，可在铜膜131a和132a上形成聚合物树脂层131b和132b。
聚合物树脂层131b和132b可使用用于外部电极的导电胶而形成，用于外部电极的导电胶包括：聚合物树脂10；包含在聚合物树脂10中且其至少一部分是中空的球形的第一导电金属颗粒20和21；包含在聚合物树脂10中且其至少一部分是中空的具有片状形状的第二导电金属颗粒30和31。
聚合物树脂10可以是环氧树脂，但不限于此。
导电胶可以处于环氧树脂和硬化剂溶于溶剂中的状态，且可通过将导电金属颗粒加入到溶解的环氧树脂中而来制造。
通过在铜膜131a和132a上设置聚合物树脂层131b和132b，可以提高多层陶瓷电容器的抗弯曲裂纹性。
第一导电金属颗粒20和21或第二导电金属颗粒30和31的至少一部分可以是中空的。
与使用通常金属颗粒的情况相比，在第一导电金属颗粒或第二导电金属颗粒的至少一部分在其中是中空的情况下，中空的金属颗粒可发挥缓冲作用，从而可进一步抑制弯曲裂纹的出现。
另外，中空的金属颗粒可以以比一般金属颗粒的消耗量少的量消耗原材料，从而可降低生产成本。
此外，所有的第一导电金属颗粒21或第二导电金属颗粒31可以是中空的。
第一导电金属颗粒20和21可以具有纵横比为1.45或小于1.45的球形形状。
由于第一导电金属颗粒20和21具有球形形状，因此可以抑制弯曲裂纹的出现而不管第一导电金属颗粒20和21在聚合物树脂10中布置的方向如何。
第二导电金属颗粒30和31可以具有纵横比大于1.45的片状形状。
由于根据本发明的实施例的用于外部电极的导电胶具有导电性，因此当第二导电金属颗粒30和31具有片状形状时，其中可含有相对高的导电性。
根据本发明的实施例，第一导电金属颗粒20和21或第二导电金属颗粒30和31可以是从由银（Ag）、铜（Cu）和铝（Al）组成的组中选出的至少一种，但不限于此。
导电金属颗粒可包含在聚合物树脂10中，且可由具有相对高的导电性的金属形成。
接下来，可通过对聚合物树脂层131b和132b的表面执行镀覆工序来进一步形成镀层131c和132c。
在这种情况下，在执行镀覆工序中使用的材料的示例可包括镍或锡、镍锡合金等，且可在聚合物树脂层131b和132b上依次堆叠镍镀层和锡镀层。
下表1示出了根据球形的第一导电金属颗粒和具有片状形状的第二导电金属颗粒的含量是否出现高温负荷和峰值。
[表1]
峰值是指外部电极的应用形式，其中，所应用的边缘的厚度相对薄，其中央部分的厚度相对厚。
如表1所示，在片状形状的第二导电金属颗粒的含量超过50%的情况下，出现高温负荷，在第二导电金属颗粒的含量低于10%的情况下，出现峰值，从而在测试高温负荷的稳定性时出现IR退化（IR degradation）和短路缺陷。
另外，在包含60%或更多的第二导电金属颗粒的情况下，因具有片状形状的第二导电金属颗粒以平整状态设置，所以在应用外部电极时会出现厚度的差异或会减小导电路径。
因此，在包含10%至50%的第二导电金属颗粒的情况下，会防止因峰值导致的高温负荷，且可通过防止导电路径的减小来确保导电性。
如上所述，根据本发明的实施例，通过提供用于外部电极的包含中空的金属颗粒的导电胶，可以改善缓冲作用，从而可抑制弯曲裂纹的出现。
虽然已经结合实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可做出修改和变形。
Claims (20)
1.一种用于外部电极的导电胶组合物，所述导电胶组合物包括：
聚合物树脂；
球形的第一导电金属颗粒，被包含在所述聚合物树脂中且其至少一部分是中空的；
片状的第二导电金属颗粒，被包含在所述聚合物树脂中。
2.根据权利要求1所述的用于外部电极的导电胶组合物，其中，所有的第一导电金属颗粒是中空的。
3.根据权利要求1所述的用于外部电极的导电胶组合物，其中，第二导电金属颗粒的至少一部分是中空的。
4.根据权利要求1所述的用于外部电极的导电胶组合物，其中，所有的第一导电金属颗粒和第二导电金属颗粒是中空的。
5.根据权利要求1所述的用于外部电极的导电胶组合物，其中，第一导电金属颗粒是从由银、铜和铝组成的组中选出的至少一种。
6.根据权利要求1所述的用于外部电极的导电胶组合物，其中，第二导电金属颗粒是从由银、铜和铝组成的组中选出的至少一种。
7.根据权利要求1所述的用于外部电极的导电胶组合物，其中，第一导电金属颗粒具有0.1μm～1.5μm的尺寸。
8.根据权利要求1所述的用于外部电极的导电胶组合物，其中，基于导电胶组合物的总重量，第二导电金属颗粒的含量为10%～50%。
9.一种用于外部电极的导电胶组合物，所述导电胶组合物包括：
聚合物树脂；
球形的第一导电金属颗粒，被包含在所述聚合物树脂中；
片状的第二导电金属颗粒，被包含在所述聚合物树脂中且其至少一部分是中空的。
10.根据权利要求9所述的用于外部电极的导电胶组合物，其中，所有的第一导电金属颗粒是中空的。
11.根据权利要求9所述的用于外部电极的导电胶组合物，其中，所有的第二导电金属颗粒是中空的。
12.一种多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：
陶瓷元件，具有堆叠在其中的多个介电层；
多个第一内部电极和第二内部电极，形成在介电层的至少一个表面上且通过陶瓷元件的两个端表面交替地暴露；
第一外部电极和第二外部电极，形成在陶瓷元件的两个端表面上且电连接到第一内部电极和第二内部电极，
其中，第一外部电极和第二外部电极包括：聚合物树脂；球形的第一导电金属颗粒，被包含在所述聚合物树脂中且其至少一部分是中空的；片状的第二导电金属颗粒，被包含在所述聚合物树脂中。
13.根据权利要求12所述的多层陶瓷电子组件，其中，所有的第一导电金属颗粒是中空的。
14.根据权利要求12所述的多层陶瓷电子组件，其中，第二导电金属颗粒的至少一部分是中空的。
15.根据权利要求12所述的多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件还包括形成在第一外部电极和第二外部电极的表面上的镀层。
16.根据权利要求15所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述镀层由形成在第一外部电极和第二外部电极的表面上的镍镀层和形成在所述镍镀层的表面上的锡镀层。
17.根据权利要求12所述的多层陶瓷电子组件，其中，基于聚合物树脂、球形的第一导电金属颗粒和片状的第二导电金属颗粒的总重量，第二导电金属颗粒的含量为10%～50%。
18.一种多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：
陶瓷元件，具有堆叠在其中的多个介电层；
多个第一内部电极和第二内部电极，形成在介电层的至少一个表面上且通过陶瓷元件的两个端表面交替地暴露；
第一外部电极和第二外部电极，形成在陶瓷元件的两个端表面上且电连接到第一内部电极和第二内部电极，
其中，所述第一外部电极和第二外部电极包括：聚合物树脂；球形的第一导电金属颗粒，被包含在所述聚合物树脂中；片状的第二导电金属颗粒，被包含在所述聚合物树脂中且其至少一部分是中空的。
19.根据权利要求18述的多层陶瓷电子组件，其中，所有的第一导电金属颗粒是中空的。
20.根据权利要求18所述的多层陶瓷电子组件，其中，所有的第二导电金属颗粒是中空的。
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