CN107301918A - 多层电容器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多层电容器及其制造方法，所述多层电容器包括外电极的设置在第一电极层上的导电树脂层。所述导电树脂层包括导电连接部以及接触所述第一电极层和所述导电连接部的金属间化合物。所述导电连接部接触多个金属颗粒和第二电极层，使得所述多层电容器的等效串联电阻(ESR)减小且提高所述多层电容器的翘曲强度。

Description

多层电容器及其制造方法
本申请要求于2016年4月15日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0046323号韩国专利申请和于2016年12月21日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0176098号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种多层电容器及其制造方法。
背景技术
多层电容器是一种应用于诸如通信设备、电脑、家用电器和汽车等设备中的重要片式组件。由于多层电容器的尺寸小，因此多层电容器允许实现高电容、可被容易地安装，并且是一种具体地用于诸如移动电话、电脑和数字电视(TV)等的各种电气设备、电子设备和信息通信设备的核心无源元件。
最近，根据电子设备的小型化和性能改进，已使多层电容器小型化，同时提高了它们的电容水平。因此，已经重点考虑确保多层电容器中高程度的可靠性。
为了确保多层电容器的高程度的可靠性，已公开了在外电极中设置导电树脂层用于吸收由于机械因素或热因素而产生的拉应力，以防止由于应力而导致产生裂缝。
这样的导电树脂层用于将多层电容器的外电极的烧结后的电极层与镀层彼此电结合并机械结合，并且在将多层电容器安装在电路板上时，这样的导电树脂层还用于保护多层电容器免受因工艺温度和电路板的翘曲冲击而产生的机械应力或热应力的影响。
然而，为了使导电树脂层用于将电极层与镀层彼此电结合并机械结合且用于保护多层电容器，导电树脂层的电阻应该低。此外，将电极层与镀层结合的导电树脂层的粘附强度应该是优异的，以防止在这样的工艺中可能产生外电极的分层现象。
根据现有技术的导电树脂层具有高程度的电阻率，使得等效串联电阻(ESR)会高于不包括导电树脂层的产品的等效串联电阻。
发明内容
本公开的一方面可提供一种多层电容器及其制造方法，其中，可通过改善外电极的导电性并提高电极层与导电树脂层之间的电连接性和机械粘附来减小等效串联电阻(ESR)。
根据本公开的一方面，一种多层电容器可包括：主体，所述主体包括介电层和内电极；外电极，位于所述主体的表面上。所述外电极可包括：第一电极层，位于所述主体的所述表面上并接触所述内电极；导电树脂层，位于所述第一电极层上，并且所述导电树脂层包括多个金属颗粒、包围所述多个金属颗粒的导电连接部、基体树脂以及接触所述第一电极层和所述导电连接部的金属间化合物。第二电极层可位于所述导电树脂层上并接触所述导电连接部。
根据本公开的另一方面，一种多层电容器可包括：主体，包括介电层和内电极；外电极，设置在所述主体的表面上。所述外电极可包括：第一电极层，位于所述主体的所述表面上并接触所述内电极；导电树脂层，位于所述第一电极层上，并且所述导电树脂层包括包含低熔点金属的导电连接部、接触所述第一电极层和所述导电连接部的金属间化合物以及覆盖所述导电连接部和所述金属间化合物的基体树脂。第二电极层可位于所述导电树脂层上并接触所述导电连接部。
根据本公开的另一方面，一种多层电容器可包括：主体，包括多个介电层以及交替地设置的多个第一内电极和多个第二内电极，所述介电层插设在所述多个第一内电极与所述多个第二内电极之间。所述主体可具有：第一表面和第二表面，在厚度方向上彼此背对；第三表面和第四表面，连接到所述第一表面和所述第二表面且在长度方向上彼此背对；第五表面和第六表面，连接到所述第一表面和所述第二表面、连接到所述第三表面和所述第四表面且在宽度方向上彼此背对。所述第一内电极和所述第二内电极可分别暴露在所述第三表面和所述第四表面。金属间化合物可位于所述第一内电极和所述第二内电极的所述暴露部分上。第一外电极和第二外电极可分别位于所述主体的第三表面和第四表面之上，并且覆盖所述金属间化合物。所述第一外电极和所述第二外电极可包括：导电树脂层，分别位于所述主体的第三表面和第四表面上，并且所述导电树脂层包括多个金属颗粒、包围所述多个金属颗粒并接触所述金属间化合物的导电连接部以及基体树脂。第二电极层可位于所述导电树脂层上并接触所述导电连接部。
根据本公开的另一方面，一种多层电容器可包括：主体，包括多个介电层以及交替地设置的多个第一内电极和多个第二内电极，所述介电层插设在所述多个第一内电极与所述多个第二内电极之间。所述主体可具有：第一表面和第二表面，在厚度方向上彼此背对；第三表面和第四表面，连接到所述第一表面和所述第二表面且在长度方向上彼此背对；第五表面和第六表面，连接到所述第一表面和所述第二表面、连接到所述第三表面和所述第四表面且在宽度方向上彼此背对。所述第一内电极和所述第二内电极可分别暴露在所述第三表面和所述第四表面。金属间化合物可位于所述第一内电极和所述第二内电极的所述暴露部分上。第一外电极和第二外电极可分别位于所述主体的第三表面和第四表面上，并且覆盖所述金属间化合物。所述第一外电极和所述第二外电极可包括：导电树脂层，分别位于所述主体的第三表面和第四表面之上，并且所述导电树脂层包括导电连接部和基体树脂，所述导电连接部包含低熔点金属并接触所述金属间化合物，所述基体树脂覆盖所述导电连接部。第二电极层可位于所述导电树脂层上并接触所述导电连接部。
根据本公开的另一方面，一种制造多层电容器的方法可包括：制备包括介电层和内电极的主体；通过将包含导电金属和玻璃的膏体涂敷到所述主体的表面以电连接到所述内电极、然后烧制所述膏体形成第一电极层；将导电树脂复合物涂敷到所述第一电极层，所述导电树脂复合物包含金属颗粒、热固性树脂以及熔点低于所述热固性树脂的硬化温度的低熔点金属；通过使所述导电树脂复合物硬化形成导电树脂层，使得熔化的低熔点金属变成包围所述金属颗粒的导电连接部，并在所述第一电极层和所述导电连接部之间形成金属间化合物；通过镀覆在所述导电树脂层上形成第二电极层。
形成导电树脂层的步骤可包括：从所述热固性树脂中包含的所述金属颗粒和低熔点金属颗粒的表面去除氧化膜；通过去除了氧化膜的金属颗粒与去除了氧化膜的低熔点金属颗粒之间的反应形成所述导电连接部，并且通过使具有流动性的所述低熔点金属颗粒流动到所述第一电极层的周围来形成接触所述第一电极层的所述金属间化合物。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，将更加清楚地理解本公开的以上和其它方面、特征和优点，在附图中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的多层电容器的示意性透视图；
图2是沿着图1的I-I′线截取的剖视图；
图3是示出根据本公开的另一示例性实施例的多层电容器的示意性剖视图；
图4是根据示例性实施例的图2的区域B的剖视图；
图5是根据另一示例性实施例的具有片状金属颗粒的图2的区域B的剖视图；
图6是根据另一示例性实施例的具有呈球状金属颗粒和呈片状金属颗粒的混合物的图2的区域B的剖视图；
图7是示出铜颗粒和锡-铋颗粒分布在环氧基树脂中的状态的图；
图8是示出利用氧化膜去除剂或热来去除铜颗粒的氧化膜的状态的图；
图9是示出利用氧化膜去除剂或热来去除锡-铋颗粒的氧化膜的状态的图；
图10是示出锡-铋颗粒熔化以具有流动性的状态的图；
图11是示出铜颗粒与锡-铋颗粒彼此反应以形成金属间化合物的状态的图；
图12是示出在形成导电树脂层时铜颗粒大的情况下的锡-铋溶液的流动的图；
图13是示出在形成导电树脂层时铜颗粒小的情况下的锡-铋溶液的流动的图；
图14是根据另一示例性实施例的具有由多个岛(island)形成的金属间化合物的图2的区域B的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
多层电容器
图1是示出根据本公开的示例性实施例的多层电容器的示意性透视图，而图2是沿着图1的I-I′线截取的剖视图。
参照图1和图2，根据示例性实施例的多层电容器100可包括主体110以及第一外电极130和第二外电极140。
主体110可包括有源区以及上覆盖部112和下覆盖部113，其中，有源区对形成多层电容器的电容作出贡献，上覆盖部112和下覆盖部113分别在有源区的上表面和下表面上形成为上边缘部和下边缘部。
在示例性实施例中，主体110的形状不具体限制，而是可基本上呈六面体。
主体110可呈与六面体形状基本类似的形状，尽管主体110由于内电极的设置和角部的抛光而产生的厚度差异而可能不呈完美的六面体形状。
为了清楚地描述本公开的示例性实施例，附图中的L、W和T分别指的是长度方向、宽度方向和厚度方向。厚度方向可以与堆叠介电层的堆叠方向相同。
主体110的第一表面1和第二表面2指的是主体110的厚度方向上彼此背对的各个表面。主体110的第三表面3和第四表面4指的是主体110的连接到第一表面1和第二表面2且在长度方向上彼此背对的各个表面。主体110的第五表面5和第六表面6指的是主体110的连接到第一表面1和第二表面2、连接到第三表面3和第四表面4且在宽度方向上彼此背对的各个表面。第一表面1可以是安装表面。
有源区可包括多个介电层111以及交替地堆叠的多个第一内电极121和多个第二内电极122，所述各个介电层111插设在多个第一内电极121和多个第二内电极122之间。
介电层111可包括诸如钛酸钡(BaTiO3)基粉末颗粒或钛酸锶(SrTiO3)基粉末颗粒的具有高介电常数的陶瓷粉末颗粒。然而，根据本公开的介电层111的材料不限于此。
介电层111的厚度可以根据多层电容器100的电容设计来选择。考虑到主体110的尺寸和电容，烧结后的一个介电层111的厚度可以是0.1μm至10μm。然而，根据本公开的一个介电层111的厚度不限于此。
第一内电极121和第二内电极122可设置为彼此面对，第一内电极121和第二内电极122之间插设有各个介电层111。
电极具有不同极性的第一内电极121和第二内电极122可通过将包含导电金属的导电膏在介电层111上印刷为预定厚度而以其间插设有各个介电层111的方式沿着介电层111的堆叠方向形成，以分别暴露在主体110的第三表面3和第四表面4上，并且可通过设置在其间的各个介电层111而彼此电绝缘。
第一内电极121和第二内电极122可通过分别交替地暴露在主体110的第三表面3和第四表面4上的部分而分别电连接到第一外电极130和第二外电极140。
当将电压施加到第一外电极130和第二外电极140时，电荷可积聚在彼此面对的第一内电极121与第二内电极122之间。多层电容器100的电容可与第一内电极121和第二内电极122彼此叠置的区域的面积成比例。
第一内电极121和第二内电极122的厚度可根据多层电容器的预期用途来确定。例如，考虑到主体110的尺寸和电容，第一内电极121和第二内电极122的厚度可确定为在0.2μm至1.0μm的范围内。然而，根据本公开的第一内电极121和第二内电极122的厚度不限于此。
第一内电极121和第二内电极122中包含的导电金属可以是镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)或它们的合金。然而，根据本公开的第一内电极121和第二内电极122中包含的导电金属不限于此。
上覆盖部112和下覆盖部113可由与有源区的介电层111的材料相同的材料形成，并且上覆盖部112和下覆盖部113除了缺少内电极外，具有与有源区的介电层111的构造相同的构造。
上覆盖部112和下覆盖部113可通过分别在有源区的厚度方向上的上表面和下表面上堆叠一个或更多个介电层而形成，并且可用于防止第一内电极121和第二内电极122受到物理应力或化学应力的损坏。
第一外电极130和第二外电极140可包括第一电极层131和141、分别设置在第一电极层131和141上的导电树脂层132和142以及分别设置在导电树脂层132和142上的第二电极层133、134和第二电极层143、144。
第一电极层131和141可分别接触并直接连接到暴露在主体110的第三表面3和第四表面4上的第一内电极121和第二内电极122，从而确保第一外电极130与第一内电极121之间的电传导以及第二外电极140与第二内电极122之间的电传导。
第一电极层131和141可包含金属成分，所述金属成分可以是镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、金(Au)或它们的合金，但是不限于此。
第一电极层131和141可以是通过对包含上述金属的膏体进行烧制而形成的烧制电极。
第一电极层131可从主体110的第三表面3延伸到主体110的第一表面1和第二表面2的部分，第一电极层141可从主体110的第四表面4延伸到主体110的第一表面1和第二表面2的部分。
第一电极层131还可从主体110的第三表面3延伸到主体110的第五表面5和第六表面6的部分，第一电极层141还可从主体110的第四表面4延伸到主体110的第五表面5和第六表面6的部分。
如图3所示，在另一示例性实施例中，多层电容器100′的第一外电极130′的第一电极层131′和第二外电极140′的第一电极层141′可仅形成在主体110的第三表面3和第四表面4上，而没有延伸到主体110的第一表面1和第二表面2。这可进一步改善多层电容器100′的翘曲强度和等效串联电阻(ESR)。
图4是根据示例性实施例的图2的区域B的剖视图。
由于除了第一外电极130电连接到第一内电极121而第二外电极140电连接到第二内电极122以外，第一外电极130和第二外电极140的构造彼此类似，因此尽管以下将提供与第一外电极130有关的描述，但是此描述也适用于第二外电极140。
如图4中所示，第一外电极130的导电树脂层132可包括多个金属颗粒132a、导电连接部132b、基体树脂132c和金属间化合物132d。
导电树脂层132可用于将第一电极层131与第二电极层133彼此电结合和机械结合，并且在将多层电容器安装在板上时，导电树脂层132还可通过吸收因机械环境或热环境产生的拉应力而用于防止产生裂缝并保护多层电容器免受板的翘曲冲击。
导电树脂层132可通过将其中多个金属颗粒132a分布在基体树脂132c中的膏体涂敷到第一电极层131上，然后将膏体干燥并硬化而形成。不同于根据现有技术的通过烧制来形成外电极的方法，金属颗粒不完全地熔化，使得金属颗粒可按照其随机地分布在基体树脂132c中的形式存在，并且被包括在导电树脂层132中。
同时，在金属颗粒132a与形成导电连接部132b和金属间化合物132d的两种低熔点金属反应的情况下，导电树脂层132中可不存在金属颗粒132a。
为了方便说明，以下将在本示例性实施例中示出和描述导电树脂层132中包含金属颗粒132a的情况。
金属颗粒132a可包括从由镍(Ni)、银(Ag)、涂覆有银的铜(Cu)、涂覆有锡(Sn)的铜和铜组成的组中选择的至少一种。
金属颗粒132a可具有0.2μm至20μm的尺寸。
导电树脂层132中包含的金属颗粒可以是呈球状的金属颗粒132a、可以仅是片状金属颗粒132a′(如图5中所示)或者可以是呈球状的金属颗粒132a和呈片状的金属颗粒132a′的混合物(如图6中所示)。
导电连接部132b可以以熔化状态包围多个金属颗粒132a，以用于将多个金属颗粒132a彼此连接，从而显著地减小主体110的内部应力并改善高温负荷特性和耐潮性负荷特性。
导电连接部132b还可用于提高导电树脂层132的导电性，从而减小导电树脂层132的电阻。
在导电树脂层132包含金属颗粒132a的情况下，导电连接部132b可用于增大金属颗粒132a之间的连接性，以进一步减小导电树脂层132的电阻。
导电连接部132b中包含的低熔点金属可具有比基体树脂132c的硬化温度低的熔点。
导电连接部132b中包含的低熔点金属可具有300℃或更低的熔点。
导电连接部132b中包含的金属可以是从由锡(Sn)、铅(Pb)、铟(In)、铜(Cu)、银(Ag)和铋(Bi)组成的组中选择的两种或更多种的合金。
在导电树脂层132中包含金属颗粒132a的情况下，导电连接部132b可以以熔化状态包围多个金属颗粒132a，以用于将多个金属颗粒132a彼此连接。
由于导电连接部132b中包含的低熔点金属具有比基体树脂132c的硬化温度低的熔点，因此低熔点金属可在干燥工艺和硬化工艺中熔化，如图4中所示，导电连接部132b可以以熔化状态覆盖金属颗粒132a。
导电树脂层132可通过制造低熔点焊料树脂膏、然后将主体浸在低熔点焊料树脂膏中而形成。当制造低熔点焊料树脂膏时，在使用银或涂覆有银的金属作为金属颗粒132a的材料的情况下，导电连接部132b可包含Ag3Sn。
第一电极层131可包含Cu，金属间化合物132d可包含Cu-Sn。
当使用其中分布有金属颗粒的膏体作为电极材料时，在金属之间存在接触时，电子流动顺利，而在基体树脂包围金属颗粒时，电子流动可急剧降低。
为了解决这个问题，可显著地减少基体树脂的量并可增大金属的量，以增大金属颗粒之间的接触比，从而提高导电性。然而，这会由于基体树脂的量减少而导致外电极的粘附强度降低。
在本示例性实施例中，即使没有过度减少热固性树脂的量，也可通过导电连接部来增大金属颗粒之间的接触比，使得可不降低外电极的粘附强度且可提高导电树脂层的导电性。因此，可减小多层电容器的等效串联电阻(ESR)。
金属间化合物132d可设置在第一电极层131上，并且可接触导电连接部132b，以用于将第一电极层131与导电连接部132b彼此连接。
金属间化合物132d可用于改善导电树脂层132与第一电极层131的电结合和机械结合，以减小导电树脂层132与第一电极层131之间的接触电阻。
金属间化合物132d的厚度可以是2.0μm至5.0μm。当金属间化合物132d的厚度小于2.0μm或超过5.0μm时，在执行引线热阻(lead heat resistance)测试时可产生10％或更大的ESR的变化率。
当第一电极层131由铜形成时，金属间化合物132d可由铜-锡(Cu-Sn)形成。
金属间化合物132d可以以多个岛的形式设置在第一电极层131上，所述多个岛可具有层状形式。
基体树脂132c可包含具有电绝缘性质的热固性树脂。
热固性树脂可以是例如环氧树脂。然而，根据本公开的热固性树脂不限于此。
基体树脂132c可用于将第一电极层131与第二电极层133彼此机械结合。
根据本示例性实施例的导电树脂层132可包括形成在主体的第三表面3上的连接部以及从连接部延伸到主体110的第一表面1和第二表面2的部分的带部(band part)。
如图2的区域A所示，在导电树脂层132中，当连接部的中央部分的厚度是t1、角部的厚度是t2以及带部的中央部分的厚度是t3时，t2/t1≥0.05且t3/t1≤0.5。
当t2/t1小于0.05时，在多层电容器的主体的角部将会产生裂缝的可能性会增大，这可导致诸如短路和耐潮性缺陷等的缺陷。
当t3/t1超过0.5时，外电极的带部会具有极其圆的形状，使得在将多层电容器安装在板上时难以使用夹具，并且在将多层电容器安装在板上之后会出现翻倒的现象，这会使多层电容器的安装缺陷率增大。此外，会增大外电极的厚度，这会使多层电容器的单位电容减小。
第二电极层可以是镀层。
作为示例，第二电极层可具有其中顺序地堆叠有镍镀层133和锡镀层134的结构。镍镀层133可接触导电树脂层132的导电连接部132b和基体树脂132c。
形成导电树脂层的机理
图7是示出铜颗粒和锡-铋颗粒分布在环氧基树脂中的状态的图，图8是示出利用氧化膜去除剂或热来去除铜颗粒的氧化膜的状态的图，图9是示出利用氧化膜去除剂或热来去除锡-铋颗粒的氧化膜的状态的图，图10是示出锡-铋颗粒熔化以具有流动性的状态的图，图11是示出铜颗粒与锡-铋颗粒彼此反应以形成铜-锡层的状态的图。
以下将参照图7至图11描述利用铜-锡来形成导电树脂层132的机理。
参照图7至图9，基体树脂132c中包含的作为低熔点金属颗粒的铜颗粒310和锡-铋(Sn-Bi)颗粒410可分别具有存在于其表面上的氧化膜311和411。第一电极层131还可具有存在于其表面上的氧化膜131a。
氧化膜311和411可阻碍通过铜颗粒310与锡-铋颗粒410之间的反应形成铜-锡层，如果需要的话，氧化膜311和411可在执行硬化工艺时利用环氧树脂中包含的氧化膜去除剂或热(ΔT)来去除，或者利用酸溶液处理来去除。第一电极层131的氧化膜131a可与氧化膜311和411一起被去除。
氧化膜去除剂可以是酸、碱、卤化氢等。然而，根据本公开的氧化膜去除剂不限于此。
参照图10，去除了氧化膜的锡-铋颗粒可在约140℃开始熔化，熔化的锡-铋颗粒412可具有流动性，可朝向被去除了氧化膜311的铜颗粒310运动并在预定温度下与铜颗粒310反应，以形成导电连接部132b，并且可朝向第一电极层131运动，以如图11中所示地形成金属间化合物132d(铜-锡层)。
如上所述形成的金属间化合物132d可连接到由铜-锡形成的导电树脂层132的导电连接部132b，以减小第一电极层131与导电树脂层132之间的接触电阻。
图11中所示的铜颗粒132a表示在上述反应之后存在于导电连接部132b中的铜颗粒。
锡-铋颗粒410可容易产生表面氧化。在这种情况下，表面氧化会阻碍形成金属间化合物132d。
可对锡-铋颗粒410进行表面处理，使得碳的含量为0.5wt％至1.0wt％，以防止表面氧化。
在本示例性实施例中，使用Sn-Bi(锡-铋颗粒)作为低熔点金属颗粒。可选地，可使用Sn-Pb、Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu等作为低熔点金属颗粒。
在第一电极层131上的金属间化合物132d的分布可根据铜颗粒310和锡-铋颗粒410的尺寸、含量、成分等来选择。
用于形成金属间化合物132d的铜颗粒310的尺寸可以是0.2μm至20μm。
为了形成金属间化合物，在预定温度下熔化而以液态存在的锡-铋颗粒需要流向铜颗粒的周围。当铜颗粒的尺寸超过20μm(如图12中所示)时，第一电极层131与铜颗粒之间的间距会过宽，使得锡-铋溶液可能不容易运动到第一电极层131与铜颗粒之间，从而阻碍金属间化合物的形成。
当铜颗粒的尺寸为20μm或更小(如图13中所示)时，可减小第一电极层131与铜颗粒之间的距离，锡-铋溶液可由于在第一电极层131与铜颗粒之间的距离减小的区域中产生的毛细力而更容易运动到第一电极层131的表面，从而可容易地形成金属间化合物。
当铜颗粒的尺寸小于0.2μm时，会在铜颗粒的表面上发生氧化，以阻碍金属间化合物的形成。
在当前描述的机理中，锡-铋颗粒的熔化温度和金属间化合物的形成温度需要低于作为基体树脂的环氧树脂的硬化温度。
当锡-铋颗粒的熔化温度和金属间化合物的形成温度高于环氧基树脂的硬化温度时，基体树脂可首先被硬化，使得熔化的锡-铋颗粒不会运动到铜颗粒的表面，从而不会形成作为金属间化合物的铜-锡层。
用于形成金属间化合物的锡-铋颗粒的含量相对于全部金属颗粒可以是10wt％至90wt％。
当锡-铋颗粒的含量小于10wt％时，通过在导电树脂层中锡-铋颗粒与铜颗粒反应而形成的金属间化合物的尺寸过度增大，使得会难以将导电连接部设置在第一电极层上。
当锡-铋颗粒的含量超过90wt％时，锡-铋颗粒彼此反应，使得仅会增大锡-铋颗粒的尺寸，而没有形成金属间化合物。
锡-铋颗粒中的锡的含量也可能需要调节。
在本示例性实施例中，与铜颗粒反应以形成金属间化合物的成分可以是锡，因此，在Snx-Biy中的Sn的含量(x)相对于全部金属颗粒可以是10wt％或更大，以确保预定水平或更多的反应。
当Sn的含量(x)相对于全部金属颗粒小于10wt％时，会使制造的多层电容器的ESR增大。
在外电极中使用导电树脂层的多层电容器中，ESR会受到施加到外电极的多个电阻分量的影响。
这些电阻分量的示例可包括第一电极层的电阻、导电树脂层与第一电极层之间的接触电阻、导电树脂层的电阻、第二电极层与导电树脂层之间的接触电阻以及第二电极层的电阻。
第一电极层的电阻与第二电极层的电阻是不会改变的固定值。
在根据现有技术的多层电容器(比较示例1)中，外电极中简单地使用导电树脂层，多个金属颗粒之间以及金属颗粒与第一电极层之间被基体树脂彼此隔开，使得导电树脂层与第一电极层之间的接触电阻以及第二电极层与导电树脂层之间的接触电阻大。结果，多层电容器的ESR是相当高的28.5mΩ。
比较示例2是具有被构造为使得多个金属颗粒利用低熔点金属彼此连接的外电极结构的多层电容器。
在这种情况下，金属颗粒之间的连接性增大，使得导电树脂层的导电性增大，并且导电树脂层的电阻减小，使得与比较示例1相比，多层电容器的ESR略微减小为26.1mΩ。然而，当第一电极层与导电连接部被基体树脂彼此隔开时，电流以隧穿方式流动，使得与比较示例1相比，ESR略微减小。
在发明示例中，根据上述条件将铜颗粒、锡-铋颗粒、氧化膜去除剂以及4wt％至15wt％的环氧基树脂彼此混合，并利用3-辊式研磨机(3-roll-mill)进行分散，以制备导电树脂，将导电树脂涂敷到第一电极层上，以形成外电极。
根据发明示例，外电极的导电树脂层的金属间化合物设置在第一电极层上，导电连接部形成在基体树脂中以接触金属间化合物，从而形成电流通道，导电连接部被构造为以熔化状态包围多个金属颗粒并接触第二电极层，从而减小了导电树脂层的电阻。这也进一步减小了导电树脂层与第一电极层之间的接触电阻以及第二电极层与导电树脂层之间的接触电阻，使得多层电容器的ESR显著地减小为18.5mΩ。
当导电连接部由具有高导电性的低熔点金属形成时，导电树脂层的导电性进一步提高，使得可进一步减小导电树脂层的电阻，因此可进一步减小多层电容器的ESR。
在发明示例中，可通过利用低熔点金属作为导电连接部的材料以提高导电树脂层的导电性来减小导电树脂层的电阻，可在导电树脂层与第一电极层之间形成金属间化合物，以将导电树脂层与第一电极层彼此电连接，从而减小导电树脂层与第一电极层之间的接触电阻，以显著地减小多层电容器的ESR。
在发明示例中，可通过导电连接部来增大导电树脂层的粘附性和连接性，以提高翘曲强度。
表1示出了根据弯曲深度的芯片的次品率。如表1中所示，为了测量翘曲强度，将在其中央部分安装有芯片的板的两端固定，利用尖物(tip)以1mm/sec的速度按压板的中央部分。
为了容易地相互比较翘曲强度的影响，使用具有1608尺寸的芯片。
对比较示例1和2以及发明示例中的每个测量十个样品，以获得次品率(％)。
重复以下过程：以1mm/sec增大按压速度，在增大的按压速度下持续5秒测量芯片的电容变化量(ΔC)。当ΔC为弯曲之前的芯片的电容值(初始值)的12.5％或以上时，将此芯片归类为次品。
参照表1，在发明示例中，即使在弯曲深度为10mm时，也没有产生次品。
[表1]
变型示例
参照图1、图2和图14，根据本公开的另一示例性实施例的多层电容器可包括主体110、金属间化合物150以及第一外电极130和第二外电极140。
为了避免重复描述，将省略与上述结构类似的结构的详细描述，并且将示出并详细描述与上述示例性实施例的金属间化合物的设置结构不同的金属间化合物150的设置结构。
主体110可包括多个介电层111以及设置为分别暴露在主体110的第三表面3和第四表面4上且其间插设有介电层111的第一内电极121和第二内电极122。
金属间化合物150可设置在主体110的第三表面3和第四表面4上，以分别接触第一内电极121和第二内电极122的暴露部分。
如果需要的话，金属间化合物150可具有多个岛的形式，并且多个岛可具有层状形式。
第一外电极130和第二外电极140可分别设置在主体110的第三表面3和第四表面4上，以覆盖金属间化合物150。
下面提供关于第一外电极130的描述，但也可适用于第二外电极140。
第一外电极130可设置在主体110的第三表面3上，以覆盖金属间化合物150，并且可包括导电树脂层132'以及第二电极层133和134，所述导电树脂层132'包括导电连接部132b和基体树脂132c，所述第二电极层133和134设置在导电树脂层132'上，并且与导电树脂层132'的导电连接部132b接触。
导电连接部132b可接触金属间化合物150，并且以熔化状态包围多个金属颗粒132a，以将多个金属颗粒132a彼此连接。
根据上述结构，第一外电极130中不存在第一电极层，从而可解决在芯片弯曲时产生的第一电极层的弯曲应力的问题。通过金属间化合物150可以增大第一外电极130的结合力，使得与外电极中包括第一电极层的示例性实施例相比，可进一步提高多层电容器的翘曲强度。
可通过金属间化合物150来改善第一内电极121与导电树脂层132'之间的电连接性，使得可减小第一内电极121与导电树脂层132'之间的接触电阻，从而进一步减小多层电容器的ESR。
在本示例性实施例中，内电极与导电树脂层之间不存在第一电极层。因此，在内电极包含Ni的情况下，金属间化合物可包含通过内电极中的Ni与导电树脂层中的低熔点焊料之间的反应而生成的Ni-Sn。
导电连接部132b中包含的金属可具有低于基体树脂132c的硬化温度的熔点。
导电连接部132b的金属可具有300℃或更低的低熔点。
金属间化合物150的面积可形成为等于或大于第一内电极121与导电树脂层132'彼此接触的面积的20％。当金属间化合物150的面积形成为小于第一内电极121与导电树脂层132'彼此接触的面积的20％时，多层电容器的ESR可超过28.5mΩ，使得可能无法合适地实现ESR减小效果。
在本示例性实施例中，多层电容器的ESR的合格/不合格参考值为28.5mΩ。该数值是当导电树脂层由Cu-环氧树脂形成而不使用金属间化合物时的平均ESR值。当金属间化合物150的面积形成为等于或大于第一内电极121与导电树脂层132'彼此接触的面积的50％时，可显著地改善ESR减小效果。
金属间化合物150的厚度可以是2.0μm至5.0μm。当金属间化合物150的厚度小于2.0μm或超过5.0μm时，可在执行引线耐热性测试时产生10％或更大的ESR的变化率。
金属间化合物150可以以多个岛的形式设置在第一电极层131上。多个岛可具有层状形式。
制造多层电容器的方法
以下将详细描述根据本公开的示例性实施例的制造多层电容器的方法，但本公开不限于此，并且在对根据本示例性实施例的多层电容器的制造方法的描述中将省略与上面描述的多层电容器的内容重复的内容的描述。
在根据本示例性实施例的制造多层电容器的方法中，首先，可将包含诸如钛酸钡(BaTiO3)粉末颗粒等的粉末颗粒的浆料涂敷到载体膜上并进行干燥来制备多个陶瓷生片，以用于形成介电层和覆盖部。
陶瓷生片可通过以下步骤制造：通过将陶瓷粉末颗粒、粘合剂和溶剂彼此混合来制备浆料，并通过刮刀法等使所述浆料形成为具有几微米的厚度的片。
可通过丝网印刷法等将包含导电金属(诸如镍粉末颗粒等)的用于内电极的导电膏涂敷到陶瓷生片，以形成内电极。
可堆叠其上印刷有内电极的多个陶瓷生片，以形成层压件，可将其上未印刷内电极的陶瓷生片堆叠在层压件的上表面和下表面上，并可对这些陶瓷生片进行烧结，以形成主体。
主体可包括介电层、内电极和覆盖部。可通过对其上印刷有内电极的陶瓷生片进行烧结来形成其上形成有内电极的介电层，并且可通过对其上未印刷内电极的陶瓷生片进行烧结来形成覆盖部。内电极可包括具有不同极性的第一内电极和第二内电极。
可分别在主体的第三表面和第四表面上形成第一电极层，以分别电连接到第一内电极和第二内电极。
可通过对包含导电金属和玻璃的膏体进行涂敷并烧制来形成第一电极层。
导电金属不受具体限制，而是可以是从由例如镍、铜、钯、金、银以及它们的合金组成的组中选择的一种或更多种。
玻璃不受具体限制，而是可以是具有与用于制造一般的多层电容器的外电极的玻璃的成分相同的成分的材料。
可制备包含金属颗粒、热固性树脂以及熔点低于热固性树脂的熔点的低熔点金属的导电树脂复合物。
可通过将作为金属颗粒的例如铜颗粒、作为低熔点金属的锡-铋颗粒、氧化物膜去除剂和4wt％至15wt％的环氧树脂彼此混合、然后使用3-辊式研磨机将其分散来制备导电树脂复合物。
可将导电树脂复合物涂敷在第一电极层的外表面上并进行干燥和硬化，以形成包含金属间化合物的导电树脂层。
当一些金属颗粒与低熔点金属不完全反应时，会使其残留，残留的金属颗粒可以以其被熔化的低熔点金属覆盖的状态存在于导电树脂层中。
金属颗粒可包含从由镍、银、涂覆有银的铜、涂覆有锡的铜以及铜组成的组中选择的至少一种。然而，根据本公开的金属颗粒不限于此。
热固性树脂可包含例如环氧树脂。然而，根据本公开的热固性树脂不限于此，而是可以是例如双酚A树脂、乙二醇环氧树脂、酚醛环氧树脂或其衍生物中的由于分子量小而在室温下呈液态的树脂。
根据本示例性实施例的制造多层电容器的方法还可包括在导电树脂层上形成第二电极层。可通过镀覆形成第二电极层，并且第二电极层可包括例如镍镀层以及进一步形成在镍镀层上的锡镀层。
如上面所阐述的，根据本公开的示例性实施例，外电极的设置在第一电极层上的导电树脂层可包括导电连接部以及与第一电极层和导电连接部接触的金属间化合物，并且导电连接部可接触多个金属颗粒和第二电极层，从而可减小多层电容器的ESR，并且可提高多层电容器的翘曲强度。
虽然以上示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变型。

Claims (40)

1.一种多层电容器，包括：
主体，包括介电层和内电极；以及
外电极，位于所述主体的表面上，所述外电极包括：
第一电极层，位于所述主体的所述表面上并接触所述内电极；
导电树脂层，位于所述第一电极层上，并且所述导电树脂层包括多个金属颗粒、包围所述多个金属颗粒的导电连接部、基体树脂以及接触所述第一电极层和所述导电连接部的金属间化合物；以及
第二电极层，位于所述导电树脂层上并接触所述导电连接部。
2.一种多层电容器，包括：
主体，包括介电层和内电极；以及
外电极，设置在所述主体的表面上，所述外电极包括：
第一电极层，设置在所述主体的所述表面上并接触所述内电极；
导电树脂层，位于所述第一电极层上，并且所述导电树脂层包括包含低熔点金属的导电连接部、接触所述第一电极层和所述导电连接部的金属间化合物以及覆盖所述导电连接部和所述金属间化合物的基体树脂；以及
第二电极层，位于所述导电树脂层上并接触所述导电连接部。
3.根据权利要求1或2所述的多层电容器，其中，所述第一电极层包含铜。
4.根据权利要求1或2所述的多层电容器，其中，所述导电连接部的熔点低于所述基体树脂的硬化温度。
5.根据权利要求4所述的多层电容器，其中，所述导电连接部的熔点是300℃或更低。
6.根据权利要求1所述的多层电容器，其中，所述导电树脂层的金属颗粒由从由铜、镍、银、覆盖有银的铜和覆盖有锡的铜组成的组中选择的至少一种材料形成，
所述金属间化合物由铜-锡形成。
7.根据权利要求1所述的多层电容器，其中，所述导电树脂层的导电连接部包含Ag3Sn。
8.根据权利要求1所述的多层电容器，其中，所述金属颗粒具有0.2μm至20μm的尺寸。
9.根据权利要求1或2所述的多层电容器，其中，所述金属间化合物具有多个岛的形式。
10.根据权利要求9所述的多层电容器，其中，所述多个岛具有层状形式。
11.根据权利要求1或2所述的多层电容器，其中，
所述主体具有第一表面和第二表面、第三表面和第四表面以及第五表面和第六表面，所述第一表面和所述第二表面在厚度方向上彼此背对，所述第三表面和所述第四表面连接到所述第一表面和所述第二表面且在长度方向上彼此背对，所述第五表面和所述第六表面连接到所述第一表面和所述第二表面、连接到所述第三表面和所述第四表面且在宽度方向上彼此背对，
所述内电极交替地暴露在所述主体的所述第三表面和所述第四表面上，
所述第一电极层分别形成在所述主体的所述第三表面和所述第四表面上，并且电连接到所述内电极的暴露部分。
12.根据权利要求11所述的多层电容器，其中，所述导电树脂层分别包括形成在所述主体的所述第三表面和所述第四表面上的连接部，并且所述导电树脂层中的每个包括从各自的连接部延伸到所述主体的所述第一表面和所述第二表面的部分的带部。
13.根据权利要求12所述的多层电容器，其中，在所述导电树脂层中，当所述连接部的中央部分的厚度是t1、所述导电树脂层的角部的厚度是t2、所述带部的中央部分的厚度是t3时，满足t2/t1≥0.05和t3/t1≤0.5的关系。
14.根据权利要求1所述的多层电容器，其中，所述导电树脂层的金属颗粒是呈球状的金属颗粒、片状金属颗粒或呈球状的金属颗粒与片状金属颗粒的混合物。
15.根据权利要求1或2所述的多层电容器，其中，所述金属间化合物的厚度是2.0μm至5.0μm。
16.一种多层电容器，包括：
主体，包括多个介电层以及交替地设置的多个第一内电极和多个第二内电极，所述介电层插设在所述多个第一内电极与所述多个第二内电极之间，所述主体具有第一表面和第二表面、第三表面和第四表面以及第五表面和第六表面，所述第一表面和所述第二表面在厚度方向上彼此背对，所述第三表面和所述第四表面连接到所述第一表面和所述第二表面且在长度方向上彼此背对，所述第五表面和所述第六表面连接到所述第一表面和所述第二表面、连接到所述第三表面和所述第四表面且在宽度方向上彼此背对，所述第一内电极和所述第二内电极分别暴露在所述第三表面和所述第四表面；
金属间化合物，位于所述第一内电极和所述第二内电极的暴露部分上；以及
第一外电极和第二外电极，分别位于所述主体的所述第三表面和所述第四表面之上，并且覆盖所述金属间化合物，
其中，所述第一外电极和所述第二外电极包括：
导电树脂层，分别位于所述主体的所述第三表面和所述第四表面之上，并且所述导电树脂层包括多个金属颗粒、包围所述多个金属颗粒并接触所述金属间化合物的导电连接部以及基体树脂；以及
第二电极层，位于所述导电树脂层上并接触所述导电连接部。
17.一种多层电容器，包括：
主体，包括多个介电层以及交替地设置的多个第一内电极和多个第二内电极，所述介电层插设在所述多个第一内电极与所述多个第二内电极之间，所述主体具有第一表面和第二表面、第三表面和第四表面以及第五表面和第六表面，所述第一表面和所述第二表面在厚度方向上彼此背对，所述第三表面和所述第四表面连接到所述第一表面和所述第二表面且在长度方向上彼此背对，所述第五表面和所述第六表面连接到所述第一表面和所述第二表面、连接到所述第三表面和所述第四表面且在宽度方向上彼此背对，所述第一内电极和所述第二内电极分别暴露在所述第三表面和所述第四表面；
金属间化合物，位于所述第一内电极和所述第二内电极的暴露部分上；以及
第一外电极和第二外电极，分别位于所述主体的所述第三表面和所述第四表面之上，并且覆盖所述金属间化合物，
其中，所述第一外电极和所述第二外电极包括：
导电树脂层，分别位于所述主体的所述第三表面和所述第四表面之上，并且所述导电树脂层包括导电连接部和基体树脂，所述导电连接部包含低熔点金属并接触所述金属间化合物，所述基体树脂覆盖所述导电连接部；以及
第二电极层，设置在所述导电树脂层上并接触所述导电连接部。
18.根据权利要求16或17所述的多层电容器，其中，所述金属间化合物具有多个岛的形式。
19.根据权利要求18所述的多层电容器，其中，所述多个岛具有层状形式。
20.根据权利要求16或17所述的多层电容器，其中，所述金属间化合物的面积等于或大于所述多个第一内电极和多个第二内电极与所述导电树脂层彼此接触的面积的20％。
21.根据权利要求16或17所述的多层电容器，其中，所述导电连接部的熔点低于所述基体树脂的硬化温度。
22.根据权利要求21所述的多层电容器，其中，所述导电连接部的熔点是300℃或更低。
23.根据权利要求16所述的多层电容器，其中，所述导电树脂层的金属颗粒由从由铜、镍、银、覆盖有银的铜和覆盖有锡的铜组成的组中选择的至少一种材料形成，
所述金属间化合物由铜-锡形成。
24.根据权利要求16或17所述的多层电容器，其中，所述多个第一内电极和多个第二内电极包含镍，所述金属间化合物包含镍-锡。
25.根据权利要求16所述的多层电容器，其中，所述金属颗粒具有0.2μm至20μm的尺寸。
26.根据权利要求16所述的多层电容器，其中，所述导电树脂层的金属颗粒是呈球状的金属颗粒、片状金属颗粒或呈球状的金属颗粒与片状金属颗粒的混合物。
27.根据权利要求16或17所述的多层电容器，其中，所述金属间化合物的厚度是2.0μm至5.0μm。
28.一种制造多层电容器的方法，包括：
制备包括介电层和内电极的主体；
通过将包含导电金属和玻璃的膏体涂敷到所述主体的表面以电连接到所述内电极，然后烧制所述膏体形成第一电极层；
将导电树脂复合物涂敷到所述第一电极层，所述导电树脂复合物包含金属颗粒、热固性树脂以及熔点低于所述热性固树脂的硬化温度的低熔点金属；
通过使所述导电树脂复合物硬化形成导电树脂层，使得熔化的低熔点金属变成包围所述金属颗粒的导电连接部，并在所述第一电极层和所述导电连接部之间形成金属间化合物；以及
通过镀覆在所述导电树脂层上形成第二电极层。
29.根据权利要求28所述的制造多层电容器的方法，其中，形成导电树脂层的步骤包括：
从所述热固性树脂中包含的金属颗粒和低熔点金属颗粒的表面去除氧化膜；以及
通过去除了氧化膜的金属颗粒与去除了氧化膜的低熔点金属颗粒之间的反应形成所述导电连接部，并且通过使具有流动性的所述低熔点金属颗粒流动到所述第一电极层的周围来形成接触所述第一电极层的所述金属间化合物。
30.根据权利要求29所述的制造多层电容器的方法，其中，所述金属颗粒由铜形成，所述低熔点金属颗粒由从由Sn-Bi、Sn-Pb、Sn-Cu、Sn-Ag和Sn-Ag-Cu组成的组中选择的至少一种形成。
31.根据权利要求29所述的制造多层电容器的方法，其中，所述金属颗粒具有0.2μm至20μm的尺寸。
32.根据权利要求29所述的制造多层电容器的方法，其中，所述低熔点金属的含量为金属的总含量的10wt％至90wt％。
33.根据权利要求30所述的制造多层电容器的方法，其中，所述低熔点金属颗粒由Sn-Bi形成，Snx-Biy中Sn的含量x为金属的总含量的10wt％或更大。
34.根据权利要求28所述的制造多层电容器的方法，其中，所述低熔点金属的熔点为300℃或更低。
35.根据权利要求28所述的制造多层电容器的方法，其中，所述第一电极层包含铜，
所述导电树脂层的所述金属颗粒由从由铜、镍、银、覆盖有银的铜和覆盖有锡的铜组成的组中选择的至少一种形成，以及
所述金属间化合物由铜-锡形成。
36.根据权利要求28所述的制造多层电容器的方法，其中，在形成导电树脂层时，以多个岛的形式形成所述金属间化合物。
37.根据权利要求36所述的制造多层电容器的方法，其中，以层状形式形成所述多个岛。
38.一种制造多层电容器的方法，包括：
在主体上形成包含导电金属的第一电极层；
在所述第一电极层上形成导电树脂层，所述导电树脂层包括包围金属颗粒的导电连接部以及在所述第一电极层与所述导电连接部之间的金属间化合物；以及
在所述导电树脂层上形成第二电极层。
39.根据权利要求38所述的制造多层电容器的方法，其中，形成所述导电树脂层的步骤包括：
将导电树脂复合物涂敷到所述第一电极层，所述导电树脂复合物包括金属颗粒、热固性树脂以及熔点低于所述热固性树脂的硬化温度的低熔点金属；以及
使所述导电树脂复合物硬化。
40.根据权利要求39所述的制造多层电容器的方法，其中，形成所述导电树脂层的步骤还包括：
从所述金属颗粒的表面和所述低熔点金属的表面去除氧化膜；以及
通过去除了氧化膜的所述金属颗粒与去除了氧化膜的所述低熔点金属颗粒之间的反应形成所述导电连接部，并且通过使具有流动性的所述低熔点金属颗粒流动到所述第一电极层的周围来形成接触所述第一电极层的所述金属间化合物。
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