CN104576050A - 多层陶瓷电子组件和具有多层陶瓷电子组件的印刷电路板 - Google Patents

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Abstract

提供了一种多层陶瓷电子组件以及具有该多层陶瓷电子组件的印刷电路板，所述多层陶瓷电子组件可以包括：陶瓷主体，包括介电层并具有第一主表面和第二主表面、第一侧表面和第二侧表面以及第一端表面和第二端表面，陶瓷主体的长度为1300μm或更小；第一外电极；第二外电极；第三外电极；第一内电极，连接到第一外电极和第二外电极；以及第二内电极，连接到第三外电极。当形成在第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极至第三外电极的厚度被定义为te，并且在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔被定义为G时，满足5≤G/te。

Description

多层陶瓷电子组件和具有多层陶瓷电子组件的印刷电路板
本申请要求于2013年10月22号提交到韩国知识产权局的第10-2013-0126138号韩国专利申请和于2014年5月9号提交到韩国知识产权局的第10-2014-0055776号韩国专利申请的权益，所述专利申请的公开通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种多层陶瓷电子组件和具有该多层陶瓷电子组件的印刷电路板。
背景技术
电子电路的密集化和高集成化的趋势使得可用于安装在印刷电路板(PCB)上的无源器件的空间已经不够。为了解决这个局限性，已经尝试去实现嵌入在诸如PCB中的组件，即，可嵌入器件。具体地讲，已经提出将用作电容性组件的多层陶瓷电子组件嵌入在板中的各种方法。
作为将这种多层陶瓷电子组件嵌入在板中的方法，提供了一种利用板自身的材料作为多层陶瓷电子组件的介电材料，并且利用铜布线等作为多层陶瓷电子组件的电极的方法。另外，用来实现待嵌入板中的多层陶瓷电子组件的其它方法包括：通过在板中形成具有高介电常数电介质的聚合物片和介电薄膜来形成待嵌入板中的多层陶瓷电子组件的方法，以及将多层陶瓷电子组件安装在板中的方法等。
通常，多层陶瓷电子组件包括由陶瓷材料形成多个介电层和设置在多个单独的介电层之间的内电极。将多层陶瓷电子组件设置在板中，从而可以实现具有高电容的嵌入式多层陶瓷电子组件。
为了制造包括嵌入在其中的多层陶瓷电子组件的印刷电路板，在将多层陶瓷电子组件插入到芯板中之后，需要在上多层板和下多层板中利用激光处理形成通孔以使板布线和多层陶瓷电子组件的外电极彼此连接。这样的激光处理使这种印刷电路板的制造成本显著增加。
在将多层陶瓷电子组件嵌入到板中的工艺中，在填充环氧树脂并且使其固化之后，执行用来使金属电极结晶的热处理工艺。然而，在未执行环氧树脂的填充以使多层陶瓷电子组件被适当地密封的情况下，在板和多层陶瓷电子组件之间的粘结表面上可能出现故障。另外，由于环氧树脂、金属电极和多层陶瓷电子组件的陶瓷等之间的热膨胀系数的差异，或者板的热膨胀而导致在板和多层陶瓷电子组件之间的粘结表面上会出现故障。这个故障会在测试可靠性的工艺中引起粘结表面中的层离缺陷。
发明内容
本公开的一些实施例提供了一种多层陶瓷电子组件以及具有该多层陶瓷电子组件的印刷电路板。
所述多层陶瓷电子组件可以包括：陶瓷主体，包括介电层并具有沿着厚度方向彼此相对的第一主表面和第二主表面、沿着宽度方向彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及沿着长度方向彼此相对的第一端表面和第二端表面；第一外电极，从第一端表面延伸到第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上；第二外电极，从第二端表面延伸到第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上；第三外电极，设置在第一外电极和第二外电极之间的陶瓷主体上并与第一外电极和第二外电极分隔开；第一内电极，在陶瓷主体内并且连接到第一外电极和第二外电极；以及第二内电极，在陶瓷主体内设置为面向第一内电极，介电层介于第一内电极和第二内电极之间，并且第二内电极连接到第三外电极，其中，当形成在第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极至第三外电极的厚度被定义为te，并且在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔被定义为G时，满足5≤G/te。
当形成在第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极至第三外电极的厚度被定义为te，并且在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔被定义为G时，可以满足G/te≤46。
第一内电极可以包括引出到第一端表面的第一引出部分和引出到第二端表面的第二引出部分。
第一内电极可以包括引出到第一侧表面和第二侧表面中的至少一个和第一端表面的第一引出部分，以及引出到第一侧表面和第二侧表面中的至少一个和第二端表面的第二引出部分。
第二内电极可以包括第三引出部分和第四引出部分中的一个或多个，其中，第三引出部分引出到第一侧表面，第四引出部分引出到第二侧表面。
第一外电极和第二外电极的沿着长度方向在第一主表面上延伸的长度可以为280μm至380μm。
第三外电极的在第一主表面上延伸的长度可以为280μm至380μm。
在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔G可以为80μm或更大。
所述多层陶瓷电子组件还包括分别形成在第一外电极至第三外电极的最外层表面上的铜(Cu)金属层。
铜(Cu)金属层具有5μm或更大的厚度。
第一外电极至第三外电极中的每个的表面粗糙度可以大于或等于200nm并且小于或等于5μm。
陶瓷主体的表面粗糙度可以大于或等于200nm并且小于或等于2μm。
第三外电极可以绕陶瓷主体的外表面缠绕以呈带状形状围绕陶瓷主体。
当陶瓷主体的第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面的整个面积被定义为a，并且形成在陶瓷主体的第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极至第三外电极的面积被定义为b时，b/a可以为0.64或更大。
陶瓷主体的长度可以为1300μm或更小。
本公开的另一实施例涉及一种具有多层陶瓷电子组件的印刷电路板。所述印刷电路板可以包括绝缘基底以及嵌入在绝缘基底中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，包括介电层并具有沿着厚度方向彼此相对的第一主表面和第二主表面、沿着宽度方向彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及沿着长度方向彼此相对的第一端表面和第二端表面；第一外电极，从第一端表面延伸到第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上；第二外电极，从第二端表面延伸到第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上；第三外电极，设置在第一外电极和第二外电极之间并与第一外电极和第二外电极分隔开；第一内电极，在陶瓷主体内形成在介电层上并且连接到第一外电极和第二外电极；以及第二内电极，在陶瓷主体内设置为面向第一内电极，介电层介于第一内电极和第二内电极之间，并且第二内电极连接到第三外电极，其中，当形成在第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极至第三外电极的厚度被定义为te，并且在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔被定义为G时，满足5≤G/te≤46。
第一外电极和第二外电极的沿着长度方向在第一主表面上延伸的长度可以为280μm至380μm。
第三外电极的在第一主表面上延伸的长度可以为280μm至380μm。
在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔G可以为80μm或更大。
所述多层陶瓷电子组件可以包括分别形成在第一外电极至第三外电极的最外层表面上的铜(Cu)金属层，并且铜(Cu)金属层具有5μm或更大的厚度。
第一外电极至第三外电极中的每个的表面粗糙度可以大于或等于200nm并且小于或等于5μm。陶瓷主体的表面粗糙度可以大于或等于200nm并且小于或等于2μm。
本公开的另一实施例包括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，包括介电层并具有沿着厚度方向彼此相对的第一主表面和第二主表面、沿着宽度方向彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及沿着长度方向彼此相对的第一端表面和第二端表面；第一外电极，覆盖第一主表面和第二主表面的一部分、第一侧表面和第二侧表面的一部分以及第一端表面；第二外电极，覆盖第一主表面和第二主表面的一部分、第一侧表面和第二侧表面的一部分以及第二端表面；第三外电极，设置在第一外电极和第二外电极之间的陶瓷主体上并与第一外电极和第二外电极分隔开；第一内电极，在陶瓷主体内并且连接到第一外电极和第二外电极；第二内电极，在陶瓷主体内设置为面向第一内电极，介电层介于第一内电极和第二内电极之间，并且第二内电极连接到第三外电极；以及金属层，覆盖第一外电极至第三外电极，金属层的外表面具有粗糙度。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本公开的实施例将被更清楚地理解。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的待嵌入板中的多层陶瓷电子组件的透视图；
图2A和图2B是沿着图1的X-X'线截取的剖视图；
图3是沿着图1的Y-Y'线截取的剖视图；
图4是图3的区域M的放大视图；以及
图5是示出根据本公开的示例性实施例的具有嵌入在其中的电子组件的电路板的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细地描述本公开的实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为局限于在此阐述的实施例。而是，提供这些示例性实施例使得本公开将是透彻的且完整的，并将把本公开的范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的附图标记将始终被用于指示相同的或相似的元件。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的待嵌入板中的多层陶瓷电子组件的透视图。
图2A和图2B是沿着图1的X-X'线截取的剖视图。
图3是沿着图1的Y-Y'线截取的剖视图。
参照图1至图2B，根据本公开的示例性实施例的待嵌入板中的多层陶瓷电子组件1可以包括陶瓷主体10。陶瓷主体10包括介电层11并具有沿着厚度方向彼此相对的第一主表面和第二主表面、沿着宽度方向彼此相对的第一侧表面和第二侧表面、以及沿着长度方向彼此相对的第一端表面和第二端表面。多层陶瓷电子组件1还包括：第一外电极31，从第一端表面延伸到第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上；第二外电极32，从第二端表面延伸到第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上；以及第三外电极33，设置在第一外电极与第二外电极之间的陶瓷主体10上并与第一外电极和第二外电极分隔开预定的间隔。多层陶瓷电子组件1还包括：第一内电极21，形成在陶瓷主体中并且连接到第一外电极31和第二外电极32；第二内电极22，在介电层11中设置为面向第一内电极21。介电层11介于第一内电极21和第二内电极22之间，并且第二内电极22连接到第三外电极33。
在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件，具体地讲，将描述多层陶瓷电容器。然而，本公开不限于此。
在根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电容器中，“长度方向”指图1中的“L”方向，“宽度方向”指图1中的“W”方向，“厚度方向”指图1中的“T”方向。这里，“厚度方向”与介电层堆叠所沿的方向相同，即，“堆叠方向”。
在本公开的示例性实施例中，陶瓷主体10的形状没有具体限制，而是可以是如图所示的六面体形状。
在本公开的示例性实施例中，陶瓷主体10可以具有沿厚度T方向彼此相对的第一主表面和第二主表面、沿宽度W方向彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及沿长度L方向彼此相对的第一端表面和第二端表面。这里，第一主表面和第二主表面也可以称作陶瓷主体10的上表面和下表面。
第一主表面可以是在多层陶瓷电容器嵌入在板中之后在其上执行通孔工艺的表面。
陶瓷主体可以具有1300μm或更小的长度。
另外，陶瓷主体可以具有500μm或更小的宽度和250μm或更小的厚度，但是不限于此。
陶瓷主体10可以被制造为具有250μm或更小的厚度ts，这可以适用于待嵌入板中的多层陶瓷电容器。
陶瓷主体的长度指第一端表面和第二端表面之间的距离，陶瓷主体的宽度指第一侧表面和第二侧表面之间的距离，以及陶瓷主体的厚度指第一主表面和第二主表面之间的距离。
根据本公开的示例性实施例，用来形成介电层11的原料没有具体限制，只要可以获得足够的电容即可，但可以是例如钛酸钡(BaTiO3)粉末。
作为用来形成介电层11的材料，可以根据本公开的目的将各种陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘合剂、分散剂等添加到诸如钛酸钡(BaTiO3)粉末等的粉末中。
用来形成介电层11的陶瓷粉末的平均粒径没有具体限制，但可以进行调节以实现本公开的目的，例如，平均粒径可以调节为400nm或更小。
用来形成第一内电极21和第二内电极22的材料没有具体限制，但可以是包括从例如以钯(Pd)、钯-银(Pd-Ag)合金等为例的贵金属材料、镍(Ni)和铜(Cu)中选择的至少一种的导电糊，并且第一内电极21和第二内电极22可以堆叠为彼此面对，介电层11介于它们之间。
第一外电极31和第二外电极32可以具有相同的极性并且可以电连接到第一内电极21。
第一外电极和第二外电极可以分别形成在陶瓷主体的第一端表面和第二端表面上。具体地讲，第一外电极31可以从第一端表面延伸到第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上，同时包围陶瓷主体的边缘，并邻接第一端表面。另外，第二外电极32可以从第二端表面延伸到第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上，同时包围陶瓷主体的边缘，并邻接第二端表面。
当多层陶瓷电容器嵌入在电路板中时，第一外电极和第二外电极的延伸到第一主表面上的区域可以连接到通孔。
电连接到第二内电极22的第三外电极33可以具有与第一外电极31和第二外电极32的极性不同的极性，并且可以设置在第一外电极和第二外电极之间并与第一外电极31和第二外电极32分隔开预定的间隔。
第三外电极33可以从第一侧表面和第二侧表面中的至少一个延伸到第一主表面和第二主表面中的至少一个。另外，第三外电极33可以形成为覆盖第一侧表面和第二侧表面的中心部分以及第一主表面和第二主表面的中心部分。即，第三外电极33可以绕陶瓷主体的外表面的沿着长度方向的中心部分缠绕，从而以带状形状围绕陶瓷主体。
当多层陶瓷电容器嵌入在电路板中时，第三外电极的延伸到第一主表面上的区域可以连接到导电通孔。
第一外电极31和第二外电极32可以包括导电金属和玻璃。
第一外电极31至第三外电极33可以由与第一内电极21和第二内电极22的导电材料相同的导电材料形成，但是不限于此。例如，第一外电极31至第三外电极33可以由从由铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)以及它们的合金组成的组中选择的至少一种导电金属形成。
第一外电极31至第三外电极33可以通过涂覆通过将玻璃料添加到导电金属颗粒而制备的导电糊，然后烧结所述糊来形成，但是不限于此。
沿着图1的X-X'线截取的作为多层陶瓷电子组件的剖视图的图2A和图2B是示出根据本公开的示例性实施例的第一内电极21和第二内电极22的形状的平面图。
参照图2A和图2B，第一内电极21和第二内电极22可以在陶瓷主体10内交替地形成在介电层11上。各个内电极21和22可以被划分为主要部分和引出部分(为了便于理解，主要部分和引出部分之间的边界部分在图2A和图2B中通过虚线表示)。当沿着堆叠方向观看时，内电极的“主要部分”为彼此面对的第一内电极和第二内电极彼此叠置的部分，内电极的“主要部分”可以有助于电容形成，内电极的“引出部分”可以从主要部分延伸以连接到外电极。
如图2A中所示，根据本公开的示例性实施例，第一内电极21可以包括：第一引出部分21a，引出到陶瓷主体10的第一端表面并且连接到第一外电极；第二引出部分21b，引出到陶瓷主体10的第二端表面并且连接到第二外电极。
另外，第二内电极22可以包括第三引出部分22a和第四引出部分22b中的一个或更多个，其中，第三引出部分22a引出到第一侧表面并且连接到第三外电极，第四引出部分22b引出到第二侧表面并且连接到第三外电极。
根据本公开的示例性实施例，外电极可以由如上所述的三个端子构造以增加通过内电极的电流路径的数量，并且缩短电流路径的长度，从而可以减小电容器的等效串联电感(ESL)的量。
根据本公开的另一示例性实施例，如在图2B中所示，第一内电极21可以包括：第一引出部分21a，引出到第一侧表面和第二侧表面中的至少一个以及第一端表面并且连接到第一外电极；第二引出部分21b，引出到第一侧表面和第二侧表面中的至少一个以及第二端表面。
即，与图2A的示例性实施例不同，根据图2B的示例性实施例，第一引出部分21a和第二引出部分21b可以引出到陶瓷主体的第一侧表面和第二侧表面中的至少一个以及陶瓷主体的第一端表面和第二端表面。另外，第一引出部分21a可以引出到陶瓷主体的第一端表面以及第一侧表面和第二侧表面，并且第二引出部分21b可以引出到陶瓷主体的第二端表面以及第一侧表面和第二侧表面。与第一引出部分和第二引出部分仅引出到第一端表面和第二端表面的情况相比较，在如上所述的第一引出部分和第二引出部分引出到第一端表面和第二端表面以及第一侧表面和第二侧表面的情况下，电流路径的数量可以增加并且电流路径的长度可以缩短，从而可以提供具有比图2A的示例性实施例的等效串联电感(ESL)的量低的等效串联电感(ESL)的多层陶瓷电容器。
接下来，将参照图3来更详细地描述第一外电极至第三外电极，图3为沿着图1的Y-Y'线截取的剖视图。
根据本公开的示例性实施例，当形成在第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极31至第三外电极33的厚度被定义为te，并且在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔被定义为G时，可以满足5≤G/te。
形成在第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极至第三外电极的厚度以及相邻的外电极之间的间隔可以利用扫描电子显微镜(SEM)通过扫描沿着如图2A和图2B中所示出的长度-宽度方向的陶瓷主体的剖视图的图像以及如图3中所示出的沿着长度-厚度方向的陶瓷主体的剖视图的图像来测量。
形成在第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极至第三外电极的厚度te可以指第一外电极至第三外电极的平均厚度，在第一外电极至第三外电极之中的相邻的外电极之间的间隔G可以是第一外电极和第三外电极之间的间隔与第二外电极和第三外电极之间的间隔的平均值。
例如，第一外电极31至第三外电极33的厚度以及相邻的外电极之间的间隔可以从通过扫描在陶瓷主体10的沿着宽度(W)方向的中心部分沿着长度-厚度(L-T)方向切割的陶瓷主体的横截面而获得的图像(如图3所示)来测量。
在G/te小于5的情况下，当将多层陶瓷电容器嵌入板中时，为了嵌入多层陶瓷电容器而提供的树脂组合物可能无法完全地填充外电极之间的间隔(间隙)，使得树脂组合物可能无法完全地包围多层陶瓷电容器，可能发生层离缺陷，在该层离缺陷中，在嵌入有多层陶瓷电容器的绝缘部分(绝缘部分可以通过硬化树脂组合物来形成)和多层陶瓷电容器之间产生空间。
另外，根据本公开的示例性实施例，当形成在第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极31至第三外电极33的厚度被定义为te，并且在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔被定义为G时，可以满足G/te≤46。
在G/te大于46的情况下，外电极的带宽BW1、BW1'和BW2会由于相邻的外电极之间的间隔的增加而减小，从而可能在加工导电通孔时发生缺陷。
用来将多层陶瓷电子组件嵌入板中所需要的外电极的最小厚度可以是5μm，这是用来加工导电通孔所需要的外电极金属层的最小厚度。另外，在相邻的外电极之间的间隔G大于230μm的情况下，外电极的带宽BW1、BW1'和BW2会减小，从而可能在加工导电通孔时发生缺陷。因此，能够防止层离缺陷同时防止在加工导电通孔时的缺陷的G/te的上限值可以是230/5，即，46。
在本公开的示例性实施例中，形成在第一主表面上的第一外电极和第二外电极沿着长度方向的距离可以为280μm至380μm。第一外电极沿着长度方向在第一主表面上延伸的长度可以被认为是第一外电极在第一主表面上的带宽BW1，第二外电极沿着长度方向在第一主表面上延伸的长度可以被认为是第二外电极在第一主表面上的带宽BW1'。
第一外电极和第二外电极延伸到第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的量可以与它们延伸到第一主表面上的长度基本相同。
如图3所示，第一外电极在第一主表面上延伸的带宽BW1和第二外电极在第一主表面上延伸的带宽BW1'可以为280μm至380μm。
另外，第三外电极在第一主表面上可以具有280μm至380μm的带宽BW2，并且在第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上可以具有与带宽BW2基本相同的带宽。
第一外电极至第三外电极形成为使得BW1、BW1'和BW2中的每个在长度为大约1300μm的陶瓷主体中处于280μm至380μm的范围之间，以在第一主表面上实现具有预定大小的外电极带宽，从而可以防止为了使嵌入的多层陶瓷电容器和形成在板上的电路彼此电连接而加工通孔时在通孔和外电极之间发生接触缺陷并且可以确保防潮特性。
在BW1、BW1'和BW2小于280μm的情况下，外电极的带宽变窄，使得当将多层陶瓷电容器嵌入板中时在外电极与电路和通孔之间可能发生接触缺陷，在BW1、BW1'和BW2大于380μm的情况下，外电极之间的绝缘电阻的大小会降低，并且当湿度增加时可能发生诸如IR降低的防潮缺陷。
在根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电容器中，即，在待嵌入板中的电容器中，外电极占据的面积可以大于将被安装的电容器在板上所占据的面积。当陶瓷主体的第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面的整个面积被定义为a，并且形成在陶瓷主体的第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极至第三外电极的面积被定义为b时，b/a可以是0.64或更大。将b/a可以设定为0.64或更大，从而可以提高多层陶瓷电容器的外电极和导电通孔之间的接触性能。
根据本公开的示例性实施例，在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔G可以为80μm或更大。
在外电极之间的间隔小于80μm的情况下，外电极之间的绝缘电阻的大小会减小，并且当湿度增加时IR会劣化。
图4是图3的区域M的放大视图。
如图4所示，多层陶瓷电子组件可以包括分别形成在第一外电极31至第三外电极33的最外层表面上的铜(Cu)金属层31b至33b。
通常，由于多层陶瓷电容器被安装在印刷电路板上，所以镍/锡镀层可以共同形成在外电极上。
然而，在根据本公开的示例性实施例的待嵌入印刷电路板中的多层陶瓷电容器中，多层陶瓷电容器的第一外电极31至第三外电极33与板的电路可以通过由铜(Cu)形成的通孔彼此电连接。
因此，根据本公开的示例性实施例，多层陶瓷电子组件可以包括分别形成在第一外电极31至第三外电极33的最外层表面上、并且由铜(Cu)形成的金属层31b、32b和33b，以提高多层陶瓷电子组件与通孔的电连接。
同时，分别形成在第一外电极至第三外电极的金属层内侧的电极层31a至33a可以包含铜(Cu)作为其主要成分，但是通常也可以包含玻璃。因此，包含在玻璃中的成分在为了在板中形成通孔而进行的激光加工期间可能吸收激光，从而可能无法适当地调节通孔的深度。
因此，根据本公开的示例性实施例，分别在第一外电极31至第三外电极33的最外层表面上形成金属层31b、32b和33b，并且金属层31b、32b和33b由铜(Cu)形成以解决以上提到的缺陷。
形成由铜(Cu)形成的金属层的方法没有具体限制，但可以是例如镀覆方法。
形成由铜(Cu)形成的金属层的其它方法可以通过将包含铜(Cu)且不包含玻璃料的导电糊涂覆到第一外电极31和第二外电极32的方法来执行，但不受具体限制。
在涂覆导电糊的方法中，金属层在烧结后可以仅由铜(Cu)形成。
由铜(Cu)形成的金属层的厚度tp可以为5μm或更大。金属层的厚度可以为5μm至15μm，但是不限于此。
如上所述，将金属层的厚度调节为大于或等于5μm并且小于或等于15μm，由此可以实现在将多层陶瓷电容器安装在板中时使得通孔加工特性优异并且具有优异可靠性的多层陶瓷电容器。
在金属层的厚度小于5μm的情况下，当多层陶瓷电子组件被嵌入印刷电路板100中时，可能发生在加工导电通孔时导电通孔140连接直到陶瓷主体10的通孔加工缺陷。
在金属层的厚度大于15μm的情况下，由于金属层上的应力而导致在陶瓷主体10上可能发生裂纹。
根据本公开的示例性实施例，第一外电极31至第三外电极33中的每个的表面粗糙度可以大于或等于200nm并且小于或等于5μm。在第一外电极至第三外电极的最外层是由铜(Cu)形成的金属层的情况下，金属层31a至33a中的每个的表面粗糙度可以大于或等于200nm并且小于或等于5μm。
将第一外电极至第三外电极中的每个的表面粗糙度调节为大于或等于200nm并且小于或等于5μm，由此可以减少多层陶瓷电子组件和板之间的层离现象并且可以防止裂纹。
粗糙度表示当金属表面进行处理时形成在金属表面中和金属表面上的精细的凹入和凸起的程度。
表面粗糙度可以通过用来处理金属表面的工具形成，无论处理方法是否合适，形成为表面的凹槽被划伤和生锈等。沿着与表面垂直的方向截取表面使得其横截面具有一定弯曲的线。弯曲的线和虚拟中心线之间的平均距离可以称为中心线平均粗糙度(Ra)并且可以用于表示粗糙的程度。
在本公开的示例性实施例中，表面粗糙度可以理解为中心线平均粗糙度。
在本公开的示例性实施例中，中心线平均粗糙度Ra可以通过下面的方法来计算。
首先，可以针对形成在表面上的粗糙度画出虚拟中心线。
接下来，可以测量基于粗糙度的虚拟中心线的到表面的波峰和波谷的相应的距离(例如，r1、r2、r3、…、rn)，可以计算相应距离的平均值并且通过下面的等式表示，第一金属层31b至第三金属层33b中的每个的中心线平均粗糙度Ra可以利用计算出的平均值来计算。
R a = | r 1 | + | r 2 | + | r 3 | + . . . | r n | n
在第一外电极至第三外电极中的每个的表面粗糙度小于200nm的情况下，多层陶瓷电子组件和板之间可能发生层离现象。
在第一外电极至第三外电极中的每个的表面粗糙度大于5μm的情况下，可能发生裂纹。另外，在第一外电极至第三外电极中的每个的表面粗糙度大于5μm的情况下，可能过度增加了表面粗糙度，从而难以向外电极的表面的凹入部分提供用来形成板的绝缘部分的树脂。因此，会降低外电极和板之间的粘结性能。
另外，根据本公开的示例性实施例，陶瓷主体10的暴露的表面的表面粗糙度在外电极形成之前可以大于或等于200nm并且小于或等于2μm。陶瓷主体的表面粗糙度也可以计算为中心线平均粗糙度并且可以通过上述方法来计算。
在本公开的示例性实施例中，陶瓷主体的暴露的表面可以指陶瓷主体的表面中的未被外电极覆盖、但未完全暴露到外部的区域，并且可以指在将多层陶瓷电容器嵌入板中时陶瓷主体与板的绝缘部分接触的区域。
在陶瓷主体的暴露的表面的表面粗糙度小于200nm的情况下，多层陶瓷电子组件和板之间可能发生层离现象。
另外，在多层陶瓷电子组件嵌入板中的情况下，由于陶瓷主体的厚度小，因此当陶瓷主体的暴露的表面的表面粗糙度大于2μm时，由于在制造多层陶瓷电子组件的工艺中发生的冲击或者在将多层陶瓷电子组件嵌入板中的工艺中发生的冲击而导致在陶瓷主体中可能发生裂纹。
在制造根据本公开的示例性实施例的待嵌入板中的多层陶瓷电子组件的方法中，可以首先通过将包括诸如钛酸钡(BaTiO3)粉末等的粉末的浆料涂覆到载体膜并且烘干所述浆料来制备多个陶瓷生片，从而形成介电层。
可以通过将陶瓷粉末、粘合剂和溶剂混合来制备浆料，并且浆料可以通过刮刀法(doctor blade method)以具有几微米厚度的片形状形成。
接下来，可以制备用于内电极的导电糊，导电糊包含具有镍颗粒平均尺寸为0.1μm至0.2μm的40重量份至50重量份的镍粉末。
镍粉末的平均粒径和含量不限于此。
在通过丝网印刷法将用于内电极的导电糊涂覆到陶瓷生片以形成内电极之后，可以堆叠并烧结陶瓷生片以形成陶瓷主体。
接下来，可以在陶瓷主体的外表面上形成包含导电金属和玻璃的第一电极层至第三电极层。
导电金属没有具体限制，但可以是例如从由铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)以及它们的合金组成的组中选择的至少一种。
玻璃没有具体限制，但可以是具有与用于制造普通多层陶瓷电容器的外电极的玻璃的成分相同的成分的材料。
第一电极层和第二电极层可以电连接到第一内电极，第三电极层可以电连接到第二内电极。
接下来，在第一外电极至第三外电极分别包括由铜(Cu)形成的金属层的情况下，可以分别在第一电极层至第三电极层上执行形成由铜(Cu)形成的金属层的工艺。
形成包含铜(Cu)的第一金属层和第二金属层的工艺没有具体限制，但可以通过例如镀覆来执行。
接下来，可以执行将第一外电极至第三外电极以及陶瓷主体的暴露的外表面的表面粗糙度人工地调节到预定水平的工艺。
第一外电极至第三外电极的表面粗糙度以及陶瓷主体的暴露的表面的表面粗糙度可以分别通过利用蚀刻剂的化学抛光以及喷沙法来调节，但是不限于此。
图5是示出根据本公开的示例性实施例的使多层陶瓷电子组件嵌入其中的印刷电路板100的剖视图。
参照图5，使多层陶瓷电子组件嵌入其中的印刷电路板100可以包括绝缘基底110和根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件。
绝缘基底110可以包括用来在其中嵌入多层陶瓷电子组件的绝缘部分120，并且根据需要，还可以包括以各种形式构造层间电路的导电图案130和导电通孔140，如图5所示。绝缘基底110可以是包括设置在其中的多层陶瓷电子组件的印刷电路板100。
在将多层陶瓷电容器1嵌入在印刷电路板时，多层陶瓷电容器1可以被埋入并且嵌入在形成绝缘部分120的树脂组合物中。根据本公开的示例性实施例，外电极的厚度以及外电极之间的间隔可以调节，从而使树脂组合物可以有效地包围多层陶瓷电容器的外表面，并且可以防止在多层陶瓷电容器1和其中埋入有多层陶瓷电容器1的绝缘部分120之间发生层离缺陷。
同时，在将多层陶瓷电子组件插入到印刷电路板100中之后，在印刷电路板100的后期工艺(诸如热处理工艺等)期间会经受数次恶劣环境条件。
具体地讲，在热处理工艺中，印刷电路板100的收缩和膨胀应力可以直接传递到插入在印刷电路板100中的多层陶瓷电子组件，从而将应力施加到多层陶瓷电子组件和印刷电路板100之间的粘结表面。
在施加到多层陶瓷电子组件和印刷电路板100的粘结表面的应力的幅度高于它们之间的粘结强度的情况下，可能发生粘结表面彼此分离的层离缺陷。
多层陶瓷电子组件和印刷电路板100之间的粘结强度可以与多层陶瓷电子组件和印刷电路板100之间的电化学结合力及多层陶瓷电子组件和印刷电路板100之间的粘结表面的有效表面积成比例。因此，为了增加多层陶瓷电子组件和印刷电路板100之间的粘结表面的有效表面积，控制多层陶瓷电子组件的表面粗糙度，从而可以减少多层陶瓷电子组件和印刷电路板100之间的层离现象。
在下文中，虽然将参照实验示例更详细地描述本公开，但是本公开不限于此。
实验示例
为了确认：(i)多层陶瓷电容器1和绝缘部分120之间是否发生层离缺陷；(ii)根据在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔与形成在根据本公开的示例性实施例的待嵌入板中的多层陶瓷电子组件的第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极31至第三外电极33的厚度te的比，确认在板中是否发生多层陶瓷电容器和通孔140之间的接触缺陷；(iii)根据第一外电极至第三外电极的带宽BW1、BW1'和BW2来确认在多层陶瓷电容器1和在板中的通孔140之间是否发生接触缺陷，并且确认是否发生防潮缺陷；以及(iv)根据第一外电极31至第三外电极33以及陶瓷主体10的暴露的表面的表面粗糙度来确认是否发生层离缺陷和裂纹，在第一外电极至第三外电极的带宽BW1、BW1'和BW2、第一外电极至第三外电极的厚度te以及第一外电极至第三外电极和陶瓷主体的暴露的表面的表面粗糙度变化的同时估算相应的特性。
下面的实验示例使用长×宽×厚为大约1300μm×500μm×250μm的陶瓷主体10，在本实验示例中，第一外电极至第三外电极分别包括包含铜和玻璃的烧结型电极层和形成在电极层上的铜金属层。
下面的表1示出了根据在第一外电极至第三外电极中相邻的外电极之间的间隔G(在下面的表1中称作外电极之间的间隙)和第一外电极至第三电极的厚度te(在下面的表1中称作外电极的厚度)的比(G/te)的关于多层陶瓷电容器和绝缘部分之间的粘结表面中的层离缺陷以及外电极和通孔之间的接触缺陷的结果。表1的实验在如下条件下执行：第一外电极至第三外电极的表面粗糙度以及陶瓷主体的暴露表面的表面粗糙度为200nm，第一外电极至第三外电极的宽度彼此相同，外电极中相邻的外电极之间的两个间隔彼此相同。
[表1]
○：缺陷率低于0.1％
△：缺陷率等于或大于0.1％并且小于10％
×：缺陷率为10％或更大
参照上面的表1，可以理解的是，在G/te的值为5或更大的情况下，几乎不发生层离缺陷，而在G/te的值小于5的情况下，频繁发生层离缺陷。另外，可以理解的是，在G/te的值为46或更小的情况下，外电极和导电通孔之间不发生接触缺陷，而在G/te的值大于46的情况下，外电极和导电通孔之间发生接触缺陷。
下面的表2示出了根据形成在陶瓷主体的第一主表面上的第一外电极至第三外电极的距离(即，位于第一主表面上的第一外电极至第三外电极的带宽BW1、BW1'和BW2)和外电极之间的间隔G是否发生接触缺陷和防潮缺陷。
第一主表面可以是在多层陶瓷电容器被嵌入板中之后在其上加工通孔的表面。
第一外电极和第二外电极的带宽分别可以指第一外电极和第二外电极从陶瓷主体的端表面的边缘延伸到陶瓷主体的第一主表面的距离。
在下面的表2的实验示例中，第一外电极的带宽BW1和第二外电极的带宽BW'彼此基本相同，并且为了便于表示，在下面的表2中仅示出了第一外电极的带宽。
在其中嵌入有多层陶瓷电子组件的板处于温度为85℃、相对湿度为85％的条件下30分钟之后估算防潮缺陷，其中，所述条件是用于移动电话母板的芯片组件的通用实验条件。
[表2]
第一外电极的 第三外电极的带 外电极之间的 接触缺陷 防潮缺陷
带宽(μm) 宽(μm) 间隔
150 150 425 × ○
150 200 400 × ○
150 240 380 × ○
150 280 360 × ○
150 320 340 × ○
150 380 310 × ○
150 420 290 × ○
200 150 375 × ○
200 200 350 × ○
200 240 330 × ○
200 280 310 △ ○
200 320 290 △ ○
200 380 260 △ ○
200 420 240 △ ○
240 150 335 × ○
240 200 310 × ○
240 240 290 △ ○
240 280 270 △ ○
240 320 250 △ ○
240 380 220 △ ○
240 420 200 △ ○
280 150 295 × ○
280 200 270 × ○
280 240 250 △ ○
280 280 230 ○ ○
280 320 210 ○ ○
280 380 180 ○ ○
280 420 160 ○ ○
320 150 255 × ○
320 200 230 × ○
320 240 210 △ ○
320 280 190 ○ ○
320 320 170 ○ ○
320 380 140 ○ ○
320 420 120 ○ ○
380 150 195 × ○
380 200 170 × ○
380 240 150 △ ○
380 280 130 ○ ○
380 320 110 ○ ○
380 380 80 ○ ○
380 420 60 ○ △
420 150 155 × ○
420 200 130 × ○
420 240 110 △ ○
420 280 90 ○ ○
420 320 70 ○ △
420 380 40 ○ ×
420 420 20 ○ ×
○：缺陷率低于0.1％
△：缺陷率等于或大于0.1％并且小于10％
×：缺陷率为10％或更大
参照上面的表2，可以理解的是，在第一外电极至第三外电极的带宽小于280μm的情况下，多层陶瓷电容器和板中的通孔之间发生接触缺陷，而在第一外电极至第三外电极的带宽为280μm或更大的情况下，在多层陶瓷电容器和板中的通孔之间不发生接触缺陷。
另外，可以理解的是，在第一外电极至第三外电极中的每个的带宽大于380μm的情况下，发生防潮缺陷，使得外电极之间的间隔小于80μm。
下面的表3示出了根据形成在第一外电极至第三外电极的最外层上的第一金属层至第三金属层的厚度是否发生通孔加工缺陷。
[表3]
金属层的厚度(μm) 判定
小于1 ×
1～2 ×
2～3 ×
3～4 △
4～5 ○
5～6 ◎
6或更大 ◎
◎：通孔加工缺陷率小于0.01％
○：通孔加工缺陷率大于或等于0.01％并且小于1％
△：通孔加工缺陷率大于或等于1％并且小于10％
×：通孔加工缺陷率为10％或更大
参照上面的表3，可以理解的是，在第一金属层至第三金属层中的每个的厚度为5μm或更大的情况下，可以实现在板中允许有优良的通孔加工特性并且具有优良的可靠性的多层陶瓷电容器。
另一方面，可以理解，在第一金属层至第三金属层中的每个的厚度小于5μm的情况下，在板中进行通孔加工时可能发生缺陷。
下面的表4示出了根据第一外电极至第三外电极以及陶瓷主体的暴露的表面的表面粗糙度的关于粘结表面中的层离缺陷和裂纹的发生的结果。第一外电极至第三外电极中的每个的表面粗糙的程度利用使用蚀刻剂的化学方法来调节，陶瓷主体的暴露的表面的表面粗糙度通过喷沙法调节。在第一外电极至第三外电极中的每个的厚度是20μm，第一外电极至第三外电极之间的间隔是200μm，以及第一外电极至第三外电极中的每个的带宽是300μm的条件下执行表4的实验示例。
[表4]
○：缺陷率小于0.01％
△：缺陷率大于或等于0.01％并且小于10％
×：缺陷率为10％或更大
参照上面的表4，可以理解，在第一外电极至第三外电极中的每个的表面粗糙度小于200nm并且陶瓷主体的暴露的表面的表面粗糙度小于200nm的情况下，粘结表面中的层离缺陷的发生频率高，而在第一外电极至第三外电极中的每个的表面粗糙度大于或等于200nm并且陶瓷主体的暴露的表面的表面粗糙度大于或等于200nm的情况下，粘结表面中的层离缺陷的发生频率低，从而可以实现具有优良的可靠性的多层陶瓷电容器。
另一方面，可以理解，在第一外电极至第三外电极中的每个的表面粗糙度以及陶瓷主体的暴露的表面的表面粗糙度分别小于200nm的情况下，多层陶瓷电容器和绝缘部分之间的粘结表面中的层离缺陷的发生频率增加，从而使得多层陶瓷电容器的可靠性有缺陷。
另外，可以理解，在外电极的表面粗糙度大于5μm的情况下，粘结表面中的层离缺陷的发生频率趋向增加，在陶瓷主体的暴露的表面的表面粗糙度大于2μm的情况下，裂纹的发生频率趋向增加。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，可以提供具有减小的等效串联电感(ESL)的多层陶瓷电子组件。
另外，根据本公开的示例性实施例，可以解决在对用来使电路板和多层陶瓷电子组件彼此电连接的加工通孔的过程中发生的缺陷。
另外，根据本公开的示例性实施例，调节多层陶瓷电子组件的表面粗糙度，由此可以减少多层陶瓷电子组件和板之间的层离现象。
虽然上面已经示出并描述了示例性实施例，但是对本领域技术人员来说将明显的是，在不脱离本公开的如通过权利要求限定的精神和范围的情况下，可以进行修改和变形。

Claims (22)

1.一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，包括介电层并具有沿着厚度方向彼此相对的第一主表面和第二主表面、沿着宽度方向彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及沿着长度方向彼此相对的第一端表面和第二端表面；
第一外电极，从第一端表面延伸到第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上；
第二外电极，从第二端表面延伸到第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上；
第三外电极，设置在第一外电极和第二外电极之间的陶瓷主体上并且与第一外电极和第二外电极分隔开；
第一内电极，在陶瓷主体内并且连接到第一外电极和第二外电极；以及
第二内电极，在陶瓷主体内设置为面向第一内电极，介电层介于第一内电极和第二内电极之间，并且第二内电极连接到第三外电极，
其中，当形成在第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极至第三外电极的厚度被定义为te，并且在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔被定义为G时，满足5≤G/te。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，满足G/te≤46。
3.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，第一内电极包括引出到第一端表面的第一引出部分和引出到第二端表面的第二引出部分。
4.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，第一内电极包括引出到第一侧表面和第二侧表面中的至少一个和第一端表面的第一引出部分以及引出到第一侧表面和第二侧表面中的至少一个和第二端表面的第二引出部分。
5.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，第二内电极包括第三引出部分和第四引出部分中的一个或多个，其中，第三引出部分引出到第一侧表面，第四引出部分引出到第二侧表面。
6.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，第一外电极和第二外电极的沿着长度方向在第一主表面上延伸的长度为280μm至380μm。
7.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，第三外电极的在第一主表面上延伸的长度为280μm至380μm。
8.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，在第一外电极至第三外电极中的相邻的外电极之间的间隔G为80μm或更大。
9.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件还包括分别形成在第一外电极至第三外电极的最外层表面上的铜金属层。
10.根据权利要求9所述的多层陶瓷电子组件，其中，铜金属层具有5μm或更大的厚度。
11.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，第一外电极至第三外电极中的每个的表面粗糙度大于或等于200nm并且小于或等于5μm。
12.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，陶瓷主体的表面粗糙度大于或等于200nm并且小于或等于2μm。
13.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，第三外电极绕陶瓷主体的外表面缠绕以呈带状形状围绕陶瓷主体。
14.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，当陶瓷主体的第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面的整个面积被定义为a，并且形成在陶瓷主体的第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极至第三外电极的面积被定义为b时，b/a为0.64或更大。
15.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，陶瓷主体的长度为1300μm或更小。
16.一种印刷电路板，所述印刷电路板包括：
绝缘基底；以及
根据权利要求1至15中的任意一项所述的多层陶瓷电子组件。
17.一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，包括介电层并具有沿着厚度方向彼此相对的第一主表面和第二主表面、沿着宽度方向彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及沿着长度方向彼此相对的第一端表面和第二端表面；
第一外电极，覆盖第一主表面和第二主表面的一部分、第一侧表面和第二侧表面的一部分以及第一端表面；
第二外电极，覆盖第一主表面和第二主表面的一部分、第一侧表面和第二侧表面的一部分以及第二端表面；
第三外电极，设置在第一外电极和第二外电极之间的陶瓷主体上并且与第一外电极和第二外电极分隔开；
第一内电极，在陶瓷主体内并且连接到第一外电极和第二外电极；
第二内电极，在陶瓷主体内设置为面向第一内电极，介电层介于第一内电极和第二内电极之间，并且第二内电极连接到第三外电极；以及
金属层，覆盖第一外电极至第三外电极，金属层的外表面具有粗糙度。
18.根据权利要求17所述的多层陶瓷电子组件，其中，金属层的粗糙度大于或等于200nm并且小于或等于5μm。
19.根据权利要求17所述的多层陶瓷电子组件，其中，金属层的厚度为5μm至15μm。
20.一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，包括介电层并具有沿着厚度方向彼此相对的第一主表面和第二主表面、沿着宽度方向彼此相对的第一侧表面和第二侧表面以及沿着长度方向彼此相对的第一端表面和第二端表面；
第一外电极，覆盖第一主表面和第二主表面的一部分、第一侧表面和第二侧表面的一部分以及第一端表面；
第二外电极，覆盖第一主表面和第二主表面的一部分、第一侧表面和第二侧表面的一部分以及第二端表面；
第三外电极，设置在第一外电极和第二外电极之间的陶瓷主体上并且与第一外电极和第二外电极分隔开；
第一内电极，在陶瓷主体内并且连接到第一外电极和第二外电极；
第二内电极，在陶瓷主体内设置为面向第一内电极，介电层介于第一内电极和第二内电极之间，并且第二内电极连接到第三外电极，
其中，陶瓷主体的长度为1300μm或更小，并且第一外电极至第三外电极中的至少一个的沿着长度方向在第一主表面上延伸的长度为280μm或更大。
21.根据权利要求20所述的多层陶瓷电子组件，其中，第一外电极至第三外电极中的至少一个的沿着长度方向在第一主表面上延伸的长度为380μm或更小。
22.根据权利要求20所述的多层陶瓷电子组件，其中，陶瓷主体的第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面的整个面积被定义为a，并且位于陶瓷主体的第一主表面和第二主表面以及第一侧表面和第二侧表面上的第一外电极至第三外电极的面积被定义为b，b/a为0.64或更大。
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