CN109427485B - 多层陶瓷电容器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多层陶瓷电容器及其制造方法。所述多层陶瓷电容器包括电容部、保护部以及第一连接电极和第二连接电极。所述电容部包括第一介电层以及第一内电极和第二内电极，并且所述第一介电层介于所述第一内电极与所述第二内电极之间。所述保护部设置在所述电容部的一个表面上，并且包括第二介电层以及设置为彼此分开的第一电极图案和第二电极图案。所述第一连接电极贯穿所述保护部和所述电容部并且连接到所述第一内电极和所述第一电极图案，所述第二连接电极贯穿所述保护部和所述电容部并且连接到所述第二内电极和所述第二电极图案。
Description
本申请要求于2017年8月31日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0110690号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种多层陶瓷电容器及其制造方法。
背景技术
随着诸如计算机等的电子产品的性能提高，期望其中包括多层陶瓷电容器(MLCC)的组件具有高电容以及高可靠性。
此外，随着移动通信装置和电子装置的小型化，MLCC也被要求更小和更薄。
因此，正在进行如下MLCC的开发：在MLCC中形成过孔或通孔，通过用导电材料填充过孔或通孔来形成连接到内电极的过孔电极，并且形成连接到过孔电极的底部电极。
发明内容
本公开的一方面可以提供一种多层陶瓷电容器及其制造方法，该多层陶瓷电容器防止内电极的变形或使内电极的变形最小化，同时确保高电容。
根据本公开的一方面，一种多层陶瓷电容器可以包括电容部、保护部以及第一连接电极和第二连接电极。所述电容部包括第一介电层以及第一内电极和第二内电极，并且所述第一介电层介于所述第一内电极与所述第二内电极之间。所述保护部设置在所述电容部的一个表面上，并且包括第二介电层以及在所述第二介电层的同一表面上形成为彼此分开的第一电极图案和第二电极图案。所述第一连接电极贯穿所述保护部和所述电容部，并且连接到所述第一内电极和所述第一电极图案。所述第二连接电极贯穿所述保护部和所述电容部，并且连接到所述第二内电极和所述第二电极图案。
根据本公开的另一方面，一种制造多层陶瓷电容器的方法可以包括：制备主体，所述主体包括电容部和保护部，所述电容部包括第一介电层以及第一内电极和第二内电极并且所述第一介电层介于所述第一内电极与所述第二内电极之间，所述保护部设置在所述电容部的一个表面上并包括第二介电层以及在所述第二介电层的同一表面上形成为彼此分开的第一电极图案和第二电极图案。形成贯穿所述主体的第一过孔和第二过孔；以及用导电材料填充所述第一过孔和所述第二过孔以形成第一连接电极和第二连接电极。
根据本公开的又一方面，一种多层陶瓷电容器包括电容形成部、保护部、第一连接电极和第二连接电极以及第一外电极和第二外电极。所述电容形成部包括在堆叠方向上彼此叠置的多个第一内电极和多个第二内电极，并且介电层介于所述第一内电极与所述第二内电极之间。所述保护部在所述堆叠方向上设置在所述电容形成部上，并且所述保护部包括具有第一电极图案和第二电极图案的介电层，所述第一电极图案和所述第二电极图案在所述介电层的与所述第一内电极和所述第二内电极平行的同一表面上彼此分开地设置。所述第一连接电极和所述第二连接电极均设置在延伸穿过所述保护部并延伸到所述电容形成部中的相应的过孔中，使得所述第一连接电极延伸穿过所述第一电极图案并连接到所述第一内电极，并且所述第二连接电极延伸穿过所述第二电极图案并连接到所述第二内电极。所述第一外电极和所述第二外电极分别设置在所述第一连接电极和所述第二连接电极的端部上。
附图说明
通过结合附图的以下详细描述，本公开中描述的以上和其它方面、特征以及其它优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1是示意性示出根据示例性实施例的多层陶瓷电容器(MLCC)的透视图；
图2是沿线I-I'截取的图1的MLCC的示意性截面图；
图3是示出形成具有仅包括介电层的覆盖部的MLCC的过孔的工艺的示图；
图4是示出根据示例性实施例的形成具有保护部的MLCC的过孔的工艺的示图；
图5至图8是示出根据示例性实施例的用于制造MLCC的片的示图；以及
图9至图12是示出在形成过孔并用导电材料填充过孔以形成连接电极之后的图5至图8的具有延伸穿过其的连接电极的片的示图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述示例性实施例。
图1是示意性示出根据示例性实施例的多层陶瓷电容器(MLCC)的透视图，图2是沿线I-I'截取的图1的MLCC的示意性截面图。
将参照图1和图2描述根据示例性实施例的MLCC 100的结构。
主体110通过堆叠多个介电层111而形成，并且可以通过层叠多个生片随后烧结层叠的生片来获得。通过烧结，多个介电层111可以具有一体化形式。主体110的形状和尺寸以及堆叠的介电层111的数量不限于本示例性实施例中示出的那些。如图1中所示，例如，主体110可以具有长方体形状。
包括在主体110中的介电层111可以包括具有高介电常数的陶瓷材料。例如，介电层111可以包括钛酸钡(BaTiO3)基材料或钛酸锶(SrTiO3)基材料，但也可以使用其它合适的材料，只要使用它们可获得足够的电容即可。如果需要，介电层111还可以包括连同陶瓷材料作为主要成分的添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘合剂和分散剂等，这里，介电层111可以包括与作为添加剂添加到内电极121和122的材料相同的材料，并且局部适当地调节添加剂的浓度以确保均匀的烧结性能。
主体110可以通过堆叠四个或更多个介电层111而形成。例如，主体110可以通过堆叠400个至500个介电层而形成。
包括介电层111以及第一内电极121和第二内电极122并且介电层111介于第一内电极121与第二内电极122之间的电容部A形成在主体110的内侧上。第一内电极121和第二内电极122可以连接到不同的外电极151和152，并且可以在被驱动时具有不同的极性。第一内电极121和第二内电极122可以通过在使用介电层形成的陶瓷生片的一个表面上印刷包含导电金属的膏以具有预定厚度然后对其烧结而获得。第一内电极121和第二内电极122的主要成分材料可以是镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)等，也可以使用它们的合金。
这里，第一内电极121和第二内电极122可以分别包括第一绝缘部121a和第二绝缘部122a。第一绝缘部121a和第二绝缘部122a是指其中没有形成第一内电极121和第二内电极122的区域，并且用于使第一内电极121和第二内电极122仅连接到具有不同极性的外电极。即，第一连接电极131通过设置在每个第二内电极122中的第二绝缘部122a与第二内电极122分开；并且第二连接电极132通过设置在每个第一内电极121中的第一绝缘部121a与第一内电极121分开。
由于第一内电极121和第二内电极122分别通过第一连接电极131和第二连接电极132连接到第一外电极151和第二外电极152，所以可以使第一内电极121和第二内电极122彼此叠置并且介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间的面积最大化，从而使MLCC 100的电容显著地增大。
包括介电层111以及形成为彼此分开的第一电极图案141和第二电极图案142的保护部B形成在电容部A的一个表面上。第一电极图案141和第二电极图案142分别连接到第一外电极151和第二外电极152，以在被驱动时具有不同的极性。
如图2中所示，保护部B通过如下步骤形成：在使用介电层111形成的陶瓷生片的一个表面上于彼此分开的两个分开的区域中印刷包含导电金属的膏以具有预定厚度从而形成第一电极图案141和第二电极图案142，堆叠包括第一电极图案141和第二电极图案142的一个或更多个片，然后对其进行烧结。
为了防止第一电极图案141和第二电极图案142电连接，第一电极图案141与第二电极图案142之间的距离可以是1μm或更大。
第一电极图案141和第二电极图案142中的每个的面积可以被设定为比第一连接电极131和第二连接电极132贯穿主体110的面积大，以充分地防止在形成过孔时介电层被推压。第一电极图案141和第二电极图案142的形状不受限制，并且可以具有诸如矩形或圆形的形状。
第一电极图案141和第二电极图案142的主要成分材料可以与第一内电极121和第二内电极122的材料相同。
保护部B可以形成在主体的上部(或上表面)或下部(或下表面)上，或者可以形成在主体的上部(或上表面)和下部(或下表面)二者上。当保护部B仅设置在电容部A的一个表面上(即，仅在主体的上部或下部上)时，仅包括介电层的覆盖部C可以形成在与其上形成有保护部B的表面相对的表面上(例如，如图2中所示)。
在现有技术中，仅包括介电层111而没有内电极或电极图案的覆盖部C形成在电容部A的上表面和下表面上。然而，在根据示例性实施例的MLCC中，由于设置了包括介电层111以及形成为彼此分开的第一电极图案141和第二电极图案142的保护部B，所以可以防止内电极的变形或者可以使内电极的变形最小化。
图3是示出形成具有仅包括介电层111的覆盖部C的MLCC的过孔H1和H2的工艺的示图。图4是示出形成具有保护部B的MLCC的过孔H1和H2的工艺的示图。
为了使内电极和外电极连接，形成过孔H1和H2，然后用导电材料填充过孔H1和H2以形成连接电极。为了形成过孔，通常使用物理贯穿法。例如，可以使用激光钻机、机械销穿孔机(mechanical pin puncher)等形成过孔H1和H2。
如在现有技术中，在具有仅包括介电层111的覆盖部C的MLCC中形成过孔H1和H2的情况下，如图3中所示，可能发生介电层由于高压而被向下推压的现象，并且使电容部A的上部中的内电极变形而导致短路。
相反，根据示例性实施例的MLCC包括包含介电层111以及形成为彼此分开的第一电极图案141和第二电极图案142的保护部B，从而抑制了介电层被向下推压的现象，从而如图4中所示，防止内电极的变形或者使内电极的变形最小化。
第一外电极151设置在主体110的一个表面上并且连接到第一连接电极131，第二外电极152设置在主体110的一个表面上并且连接到第二连接电极132。此外，第一外电极151和第二外电极152可以分别直接连接到第一电极图案141和第二电极图案142。
第一连接电极131连接到第一内电极121和第一电极图案141，第二连接电极132连接到第二内电极122和第二电极图案142。
第一连接电极131和第二连接电极132可以通过用导电材料填充贯穿主体110的过孔H1和H2来形成。
同时，第一外电极151和第二外电极152可以仅设置在主体110的一个表面上。以这种方式，仅设置在主体110的一个表面上的第一外电极151和第二外电极152可以被定义为底部电极。具有这样的底部电极结构的MLCC100可以减少连接主体110的上表面和下表面的侧表面上的边缘部，以增加用于形成第一内电极121和第二内电极122的区域，显著增强MLCC 100的电容。即，由于根据示例性实施例的MLCC 100具有底部电极结构以及内电极通过贯穿主体的连接电极连接到外电极的结构，所以可以进一步提高MLCC 100的电容。
图4是示出根据示例性实施例的形成具有保护部B的MLCC的过孔的工艺的示图。
图5至图8是示出根据示例性实施例的用于制造MLCC的片的示图。
图9至图12是示出在形成过孔并用导电材料填充过孔以形成连接电极之后的连接电极和图5至图8的片的形状的示图。
将参照图4至图12描述制造图1和图2中示出的MLCC的方法。通过制造方法的描述，可以进一步阐明上述MLCC的结构。
首先，在使用介电层形成的陶瓷生片的一个表面上印刷使用包含导电金属的膏形成并具有预定厚度的片。该片还包括陶瓷生片通过其暴露的通孔(在图5和图6中的121a或122a处示出)。图5示出用于形成第一内电极121的片，图6是用于形成第二内电极122的片。通过交替地堆叠图5和图6的片，制备了包括介电层111以及第一内电极121和第二内电极122并且介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间的电容部A。
之后，在电容部A的一个表面上，堆叠其上形成有第一电极图案141和第二电极图案142的至少一个片，以形成保护部B。如图7中所示，通过在使用介电层111形成的陶瓷生片的一个表面上的两个区域中按照预定厚度印刷包括导电金属的膏来形成所述至少一个片。然后将所述至少一个片堆叠在电容部A的一个表面上以形成保护部B，由此形成主体。
在与其上形成有保护部B的一个表面相对的表面上，堆叠图8中示出的仅使用介电层111形成的至少一个片，以形成覆盖部C。
另一方面，可以在与其上形成有保护部B的表面相对的表面上形成第二保护部B而不是覆盖部C。即，可以在电容部A的两侧上形成保护部B。在这种情况下，当形成过孔时，没有方向限制。
之后，如图4中所示，使用物理贯穿法在主体中形成过孔H1和H2。通过用导电材料填充过孔H1和H2来形成第一连接电极131和第二连接电极132。
图9至图12示出通过用导电材料填充过孔H1和H2形成第一连接电极131和第二连接电极132之后的连接电极和图5至图8的片的构造。如图9和图11中所示，第一连接电极131通过直接接触连接到第一内电极121和第一电极图案141。如图10中所示，第一连接电极131通过第二绝缘部122a与第二内电极122分开。
如图10和图11中所示，第二连接电极132通过直接接触连接到第二内电极122和第二电极图案142，并且如图9中所示，第二连接电极132通过第一绝缘部121a与第一内电极121分开。
之后，在主体110的一个表面上形成连接到第一连接电极131的第一外电极151和连接到第二连接电极132的第二外电极152，从而完成图1和图2中示出的MLCC。
如上所述，由于根据示例性实施例的MLCC包括包含介电层以及形成为彼此分开的第一电极图案和第二电极图案的保护部，所以防止内电极的变形或者使内电极的变形最小化。
此外，由于第一内电极和第二内电极分别使用第一连接电极和第二连接电极连接到第一外电极和第二外电极，所以第一内电极和第二内电极在堆叠方向上叠置的面积增加，MLCC的电容增加。
尽管以上已经示出并描述了示例性实施例，但对于本领域技术人员来说将明显的是，在不脱离如由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以做出修改和变型。
Claims (20)
1.一种多层陶瓷电容器，包括：
电容部，包括第一介电层以及第一内电极和第二内电极，并且所述第一介电层介于所述第一内电极与所述第二内电极之间；
保护部，设置在所述电容部的一个表面上，并且包括第二介电层以及在所述第二介电层的同一表面上设置为彼此分开的第一电极图案和第二电极图案；
第一连接电极，贯穿所述保护部和所述电容部，并且连接到所述第一内电极和所述第一电极图案；以及
第二连接电极，贯穿所述保护部和所述电容部，并且连接到所述第二内电极和所述第二电极图案。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，
所述保护部仅设置在所述电容部的所述一个表面上。
3.根据权利要求2所述的多层陶瓷电容器，其中，
仅包括第三介电层的覆盖部设置在所述电容部的与设置有所述保护部的所述一个表面相对的表面上。
4.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，
所述第一电极图案与所述第二电极图案之间的距离为1μm或更大。
5.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，
所述第一电极图案和所述第二电极图案中的每个的面积大于所述第一连接电极和所述第二连接电极贯穿通过所述电容部和所述保护部形成的主体的面积。
6.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，所述多层陶瓷电容器还包括：
第一外电极，设置在所述多层陶瓷电容器的一个表面上并且连接到所述第一连接电极；以及
第二外电极，设置在所述多层陶瓷电容器的一个表面上，与所述第一外电极分开，并且连接到所述第二连接电极。
7.根据权利要求6所述的多层陶瓷电容器，其中，
所述第一外电极和所述第二外电极分别直接连接到所述第一电极图案和所述第二电极图案。
8.根据权利要求6所述的多层陶瓷电容器，其中，
所述第一外电极和所述第二外电极仅设置在所述多层陶瓷电容器的一个表面上。
9.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，
所述第一电极图案和第二电极图案使用与所述第一内电极和所述第二内电极的材料相同的材料形成。
10.一种制造多层陶瓷电容器的方法，所述方法包括：
制备主体，所述主体包括：电容部，包括第一介电层以及第一内电极和第二内电极，并且所述第一介电层介于所述第一内电极与所述第二内电极之间；以及保护部，设置在所述电容部的一个表面上，并且包括第二介电层以及在所述第二介电层的同一表面上形成为彼此分开的第一电极图案和第二电极图案；
形成贯穿所述主体的所述电容部和所述保护部的第一过孔和第二过孔；以及
用导电材料填充所述第一过孔和所述第二过孔以形成第一连接电极和第二连接电极，其中，所述第一连接电极连接到所述第一内电极和所述第一电极图案，并且所述第二连接电极连接到所述第二内电极和所述第二电极图案。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，
通过物理贯穿法来形成所述第一过孔和所述第二过孔。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，制备所述主体的步骤包括：
通过交替堆叠包括所述第一介电层和形成在所述第一介电层上的所述第一内电极的第一片以及包括第三介电层和形成在所述第三介电层上的所述第二内电极的第二片来形成所述电容部；以及
通过堆叠包括所述第二介电层以及在所述第二介电层的表面上形成为彼此分开的所述第一电极图案和所述第二电极图案的至少一个片来形成所述保护部，
其中，所述保护部形成为堆叠在所述电容部的一个表面上。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，
仅在所述电容部的所述一个表面上设置所述保护部。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，
在所述电容部的与设置有所述保护部的所述一个表面相对的表面上形成仅包括第四介电层的覆盖部。
15.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：
在所述多层陶瓷电容器的一个表面上形成连接到所述第一连接电极的第一外电极以及与所述第一外电极分开并连接到所述第二连接电极的第二外电极。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述第一过孔和所述第二过孔的步骤包括在穿过所述电容部之前物理穿过所述保护部，并且
所述第一过孔贯穿所述第一电极图案，所述第二过孔贯穿所述第二电极图案。
17.一种多层陶瓷电容器，包括：
电容形成部，包括在堆叠方向上彼此叠置的多个第一内电极和多个第二内电极，并且介电层介于所述第一内电极与所述第二内电极之间；
保护部，在所述堆叠方向上设置在所述电容形成部上，所述保护部包括具有第一电极图案和第二电极图案的介电层，所述第一电极图案和所述第二电极图案在所述介电层的与所述第一内电极和所述第二内电极平行的同一表面上彼此分开地设置；
第一连接电极和第二连接电极，均设置在延伸穿过所述保护部并延伸到所述电容形成部中的相应的过孔中，其中，所述第一连接电极延伸穿过所述第一电极图案并连接到所述第一内电极，并且所述第二连接电极延伸穿过所述第二电极图案并连接到所述第二内电极；以及
第一外电极和第二外电极，分别设置在所述第一连接电极和所述第二连接电极的端部上。
18.根据权利要求17所述的多层陶瓷电容器，其中，每个第一内电极具有通孔，并且所述第二连接电极延伸穿过所述第一内电极的所述通孔并通过所述通孔与所述第一内电极分开，并且
每个第二内电极具有通孔，并且所述第一连接电极延伸穿过所述第二内电极的所述通孔并通过所述通孔与所述第二内电极分开。
19.根据权利要求18所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一电极图案在所述堆叠方向上与每个第二内电极的所述通孔叠置，并且
所述第二电极图案在所述堆叠方向上与每个第一内电极的所述通孔叠置。
20.根据权利要求17所述的多层陶瓷电容器，其中，所述保护部包括多个介电层，所述多个介电层均具有在介电层的同一表面上彼此分开地设置的第一电极图案和第二电极图案，并且
所述第一连接电极接触所述多个介电层的所述第一电极图案中的每个，并且所述第二连接电极接触所述多个介电层的所述第二电极图案中的每个。
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