CN104829136B

CN104829136B - 玻璃混合物、导电膏及多层陶瓷电子元件

Info

Publication number: CN104829136B
Application number: CN201410044880.2A
Authority: CN
Inventors: 王坤立
Original assignee: AMPLE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: AMPLE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2017-08-25
Anticipated expiration: 2034-02-07
Also published as: CN104829136A

Abstract

本发明公开一玻璃混合物、导电膏及多层陶瓷电子元件，所述玻璃混合物包含12.5至47.5wt.%的氧化锌；12.5至47.5wt.%的氧化硼；及5至75wt.%的氧化硅。通过调整氧化锌、氧化硼及氧化硅的重量百分比，当应用于多层陶瓷电子元件的外部电极制作时，有效减少导电膏中的玻璃粉与多层陶瓷元件本体的陶瓷材料在烧制过程中形成的反应深度，并提高所述外部电极的剥离强度。

Description

玻璃混合物、导电膏及多层陶瓷电子元件

技术领域

本发明是有关于一种玻璃混合物、导电膏及多层陶瓷电子元件，特别是有关于一种将无铅玻璃混合物应用在多层陶瓷电子零件的端电极的玻璃混合物、导电膏及多层陶瓷电子元件。

背景技术

在电子设备中，无铅产品的使用和开发蓬勃发展，从环境保护的角度而言，作为无铅产品(焊锡替代品)的导电性粘合剂越来越受到瞩目。目前，除了以多层陶瓷电容器(multi-layer ceramic capacitor，MLCC)为主的电子元器件外，还被应用于发光二极体(light emitting diode,LED)的芯片焊接粘合剂、电荷耦合元件(charge coupleddevice,CCD)等耐热性低的电子元件气密封装模组中。

一般而言，多层陶瓷电容器、多层电感器等多层陶瓷电子元件是将介电材料或磁性材料制成陶瓷片与多个内电极膏层交替迭置而形成陶瓷多层体，然后切割所述陶瓷多层体并在高温下烧制成定型。接着，通过浸渍、刷涂、印刷等各种方法中的任一种，使所述陶瓷多层体曝露出的内电极端面上涂覆导电膏，其中所述导电膏内分散有导电粉末及如玻璃等无机粘结剂粉末，如有需要，还可加入其他添加剂并进行干燥处理。接着，以高温烧制，形成与内电极电性连接的端电极(又称为外部电极)，然后在所述端电极上设置镍镀层、锡镀层或其合金镀层。如此，即可制得多层陶瓷电子元件的成品。

然而，当陶瓷多层体是由日本工业标准(Japanese Industrial Standards,JIS)所规定的B特性曲线和F特性曲线的钛酸钡陶瓷介质材料所制成时，在烧制的过程中，做为端电极的导电膏的玻璃粉经常与陶瓷多层体的接触面产生反应，而形成均匀的反应层。若所述导电膏的玻璃粉与陶瓷多层体在烧制过程中形成的反应深度过深，容易使端电极的剥离强度劣化，进而造成陶瓷电容器的成品在后续的检测过程中因信赖性测试NG而良率过低。

故，有必要提供一种玻璃混合物、导电膏及多层陶瓷电子元件，以解决现有多层陶瓷电子元件的端电极制作技术所存在的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种玻璃混合物，以解决现有技术所存在的陶瓷电容器的成品在后续的检测过程中因信赖性测试NG而良率过低问题。

本发明的主要目的在于提供一种玻璃混合物，其利用调整氧化锌及氧化硼的重量百分比为12.5至47.5重量%以及12.5至47.5重量%，以便在应用于多层陶瓷电子元件的外部电极制作时，可有效减少玻璃粉与陶瓷材料在烧制过程中产生反应的深度。

本发明的次要目的在于提供一种导电膏，其利用调整玻璃粉的氧化锌及氧化硼的重量百分比为12.5至47.5重量%以及12.5至47.5重量%，以便在应用于多层陶瓷电子元件的外部电极制作时，可有效减少玻璃粉与陶瓷材料在烧制过程中产生反应的深度。

本发明的次要目的在于提供一种多层陶瓷元件，其利用调整玻璃粉的氧化锌及氧化硼的重量百分比为12.5至47.5重量%以及12.5至47.5重量%，以便在应用于多层陶瓷电子元件的外部电极制作时，提高所述外部电极的剥离强度维持在特定的强度值，以有效提升陶瓷电子元件成品在后续的外部电极剥离强度检测过程中的良率。

为达成本发明的前述目的，本发明一实施例提供一种玻璃混合物，其包含12.5至47.5重量%的氧化锌(ZnO)；12.5至47.5重量%的氧化硼(B₂O₃)；及5至75重量%的氧化硅(SiO₂)。

在本发明的一实施例中，氧化锌较佳为12.5至40重量%。

在本发明的一实施例中，氧化硼较佳为12.5至15重量%。

在本发明的一实施例中，氧化硅较佳为16至60重量%。

再者，本发明另一实施例提供另一种导电膏，其包含：一导电粉末；一如上所述的玻璃混合物；一有机载体；及一有机溶剂。

在本发明的一实施例中，所述导电粉末的材质选自铜、镍、银、钯，或至少含一种上述金属的合金或复合物。

在本发明的一实施例中，所述导电粉末的粒径为1.8～11.33微米(um)。

在本发明的一实施例中，所述玻璃混合物占所述导电膏的重量比为4.3～9.6重量%，及所述玻璃混合物的粉体粒径为0.1～3.5微米(um)。

在本发明的一实施例中，所述有机载体选自压克力树脂。

在本发明的一实施例中，所述有机溶剂选自松油醇。

另外，本发明另一实施例提供另一种多层陶瓷电子元件，其包含：一多层陶瓷元件本体，具有至少一端；及一如上所述的导电膏，预焊在所述至少一端上，以做为至少一外部电极。

在本发明的一实施例中，所述多层陶瓷电子元件为多层陶瓷电容器(MLCC)。

如上所述，通过本发明的玻璃混合物的氧化锌及氧化硼分别调整其重量百分比为12.5至47.5重量%以及12.5至47.5重量%，且氧化硅的重量百分比为5至75重量%，可在将玻璃混合物的粉体应用于多层陶瓷电子元件的外部电极制作时，有效减少导电膏中的玻璃粉与多层陶瓷元件本体的陶瓷材料在烧制过程中产生的反应深度，并提高所述外部电极的剥离强度维持在特定的强度值，以有效提升陶瓷电子元件成品在后续的外部电极剥离强度检测过程中的良率。

附图说明

图1是本发明一实施例的多层陶瓷元件本体涂焊上导电膏做为外部电极的前的示意图。

图2是本发明一实施例的多层陶瓷元件本体涂焊上导电膏做为外部电极后的示意图。

图3A-3I是本发明一实施例的含玻璃混合物的导电膏与多层陶瓷元件本体的陶瓷材料进行烧制后的切面照相图(放大倍率500X)。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。再者，本发明所提到的方向用语，例如上、下、顶、底、前、后、左、右、内、外、侧面、周围、中央、水平、横向、垂直、纵向、轴向、径向、最上层或最下层等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

请参照图1、2所示，其揭示本发明一实施例提供一种多层陶瓷电子元件2，例如为一多层(积层)陶瓷电容器(Multi-layer Ceramic Capacitor,MLCC)，其结构是由二层或多层交替出现的陶瓷片层和内部电极层所组成，并于两端设置有外部电极。本发明将于下文详细说明各元件的细部构造、组装关系及其运作原理。此外，在下文叙述中，关于本发明的玻璃混合物所界定的成分百分比例，除非另有说明，否则皆指为重量百分比(wt.%)。

请参照图1、2所示，所述多层陶瓷电子元件2包含一个多层陶瓷元件本体21，所述多层陶瓷元件本体21具有相对的二端211、212及二外部电极213、214，其中所述多层陶瓷元件本体21例如为使用日本工业标准(Japanese Industrial Standards,JIS)所规定的B特性曲线或F特性曲线的钛酸钡陶瓷介质材料的陶瓷本体。通过将本发明的一导电膏预焊在所述二端211、212上，待其有机溶剂及有机载体挥发后，即可以做为所述二外部电极213、214。在后端应用时，所述多层陶瓷电子元件2另可利用一焊料23、24，将所述外部电极213、214焊接在一外部基板22上。

在本发明一实施例中，本发明提供一种导电膏，其包含一导电粉末、一玻璃混合物、一有机载体(organic vehicle)，及一有机溶剂，其中所述导电粉末的材质选自铜、镍、银、钯，或至少含一种上述金属的合金或复合物，例如为铜粉与镍粉的复合使用，或银粉与银钯粉的复合使用等，但并不限于此；所述导电粉末的粒径较佳则为1.8～11.33um，例如为2.5um、5um、7.5um或10μm。所述玻璃混合物占所述导电膏的重量比为4.3～9.6wt.%，例如为5.5wt.%、7.5wt.%或9.5wt.%；所述玻璃混合物呈粉末状，粉体粒径为0.1～3.5um，例如为0.5um、1.5um、2um或3μm；所述有机载体例如选自压克力树脂的粉末；所述有机溶剂例如选自松油醇。

续参照图1、2所示，在上述实施例的导电膏中，所述玻璃混合物包含12.5至47.5wt.%的氧化锌(ZnO)、12.5至47.5wt.%的氧化硼(B₂O₃)及5至75wt.%的氧化硅(SiO₂)。在本实施例中，较佳地，氧化锌可设定为12.5至40wt.%，此时氧化硼及氧化硅相对调整其重量百分比至总和为100wt.%；或者，较佳地，氧化硼可设定为12.5至15wt.%，此时氧化锌及氧化硅相对调整其重量百分比至总和为100wt.%；或者，较佳地，氧化硅可设定为16至60wt.%，此时氧化锌及氧化硼相对调整其重量百分比至总和为100wt.%。通过上述玻璃混合物所限定的范围，能够减少所述外部电极213、214中的玻璃混合物粉体与所述多层陶瓷元件本体21的陶瓷介质材料间的接触面于烧制过程中产生的反应深度，并同时提高所述外部电极213、214的剥离强度。

续参照图1、2所示，如图1所示的多层陶瓷元件本体21为已预先烧制完成的单元体成品，在其进一步烧制形成二外部电极213、214前，需先将本发明的导电膏涂覆在图1所示的多层陶瓷元件本体21的二端211、212表面上，再对其进行烧制(例如850℃，持温10～12分钟)，以使导电膏中的有机溶剂及有机载体挥发去除，作为所述二外部电极213、214的基材。值得注意的是，在烧制的过程中，所述玻璃混合物粉体与所述多层陶瓷元件本体21的陶瓷介质材料间的接触面会产生反应，而形成如图3A-3I的反应层，其具有一反应深度D。

如下表1及图3A-3I所示，其将含有(无铅)玻璃混合物(含不同氧化锌、氧化硼及氧化硅的比例)的导电膏涂覆在所述多层陶瓷元件本体21的二端211、212接触面上，并进行烧制后的切面照相图，其中样品1至8为使用含有本发明玻璃混合物的多层陶瓷电子元件的实验例，而样品9为对照例，烧制温度设定为850℃，多层陶瓷元件本体的接触面(端面)的平面尺寸为0.1mm×0.05mm。另外，表1所述的剥离强度为将二引线焊接在两个相对的外部电极上，使二引线与外部电极表面平行，再利用拉力测试机分别向上与向下拉动二根引线，测定外部电极部分断裂时的强度值。

表1

根据表1可知，烧制后的样品1及2的反应深度D为7-10μm，剥离强度为0.65kg；样品3及4的反应深度D为4-6μm，剥离强度分别为0.65kg及0.6kg；样品5及6的反应深度D为2-4μm，剥离强度为0.6kg；样品7的反应深度D为0-2μm，剥离强度为0.6kg；样品8的反应深度D为0-2μm，剥离强度等于0.5kg；样品9的反应深度D为0-2μm，剥离强度明显不足，因此不属于本发明的玻璃混合物的限定范围内。

如上所述，相较于已知的导电膏，本发明的玻璃混合物的氧化锌及氧化硼分别调整其重量百分比为12.5至47.5wt.%以及12.5至47.5wt.%，且氧化硅的重量百分比为5至75wt.%，可在将玻璃混合物的粉体应用于多层陶瓷电子元件的外部电极制作时，有效减少玻璃粉与多层陶瓷元件本体的陶瓷材料在烧制过程中产生的反应深度，而能够提高所述外部电极的剥离强度至一特定值以上，以有效提升多层陶瓷电子元件成品在后续的外部电极剥离强度检测过程中的良率。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims

1.一种玻璃混合物，其特征在于：所述玻璃混合物包含：

40至47.5重量％的氧化锌，但不包括40重量％；

40至47.5重量％的氧化硼；及

5至20重量％的氧化硅。

2.一种导电膏，其特征在于：所述导电膏包含：

一导电粉末；

一如权利要求1所述的玻璃混合物；

一有机载体；及

一有机溶剂。

3.如权利要求2所述的导电膏，其特征在于：所述导电粉末的材质选自铜、镍、银、钯，或至少含一种上述金属的合金或复合物。

4.如权利要求2所述的导电膏，其特征在于：所述导电粉末的粒径为1.8～11.33微米。

5.如权利要求2所述的导电膏，其特征在于：所述玻璃混合物占所述导电膏的重量比为4.3～9.6重量％，及所述玻璃混合物的粉体粒径为0.1～3.5微米。

6.如权利要求2所述的导电膏，其特征在于：所述有机载体选自压克力树脂。

7.如权利要求2所述的导电膏，其特征在于：所述有机溶剂选自松油醇。

8.一种多层陶瓷电子元件，其特征在于：所述多层陶瓷电子元件包含：

一多层陶瓷元件本体，具有至少一端；及

一如权利要求2所述的导电膏，预焊在所述至少一端上，以作为至少一外部电极。

9.如权利要求8所述的多层陶瓷电子元件，其特征在于：所述多层陶瓷电子元件为多层陶瓷电容器。