CN110880421B - 多层陶瓷电子组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多层陶瓷电子组件。所述多层陶瓷电子组件包括：陶瓷主体，包括介电层以及被堆叠为交替地暴露于所述陶瓷主体的一个侧表面和另一侧表面的第一内电极和第二内电极，且所述介电层设置在所述第一内电极和所述第二内电极之间；第一外电极和第二外电极，设置在所述陶瓷主体的外表面上，以分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极，其中，所述第一外电极包括具有大于等于89％且小于等于93％的镍细度的第一镍镀层，所述第二外电极包括具有大于等于89％且小于等于93％的镍细度的第二镍镀层。
Description
本申请要求于2018年9月5日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0105914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被全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种多层陶瓷电子组件。
背景技术
由于多层陶瓷电子组件具有小尺寸、实现高容量并且可易于安装，因此多层陶瓷电子组件已广泛地用作计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话等的信息技术(IT)组件，并且由于多层陶瓷电子组件具有高可靠性和高耐久性特点，因此多层陶瓷电子组件已经广泛地用作电气组件。
被包括在多层陶瓷电子组件中的外电极是暴露于多层陶瓷电子组件的外部的电极，因此外电极对多层陶瓷电子组件的可靠性和耐久性具有显著影响。
发明内容
本公开的一方面可提供一种多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件可通过优化外电极中包括的镍镀层的镍细度而具有改善的外电极可靠性和改善的安装可靠性。
根据本公开的一方面，一种多层陶瓷电子组件可包括：陶瓷主体，包括介电层以及被堆叠为交替地暴露于所述陶瓷主体的一个侧表面和另一侧表面的第一内电极和第二内电极，且所述介电层设置在所述第一内电极和所述第二内电极之间；第一外电极和第二外电极，设置在所述陶瓷主体的外表面上，以分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极，其中，所述第一外电极可包括具有大于等于89％且小于等于93％的镍细度的第一镍镀层，所述第二外电极可包括具有大于等于89％且小于等于93％的镍细度的第二镍镀层。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和优点将被更加清楚地理解，在附图中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件的透视图；
图2是沿着图1的线A-A'截取的截面图；
图3是图2的区域S的放大图；
图4是示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件的安装形式的透视图；
图5A是示出具有99％的镍细度(fineness)的镍镀层的SEM图；
图5B是示出具有95％的镍细度的镍镀层的SEM图；
图5C是示出具有92％的镍细度的镍镀层的SEM图；
图5D是示出具有81％的镍细度的镍镀层的SEM图；
图5E是示出具有99％的镍细度的镍镀层膨胀(swell up)的形式的SEM图；
图5F是示出具有92％的镍细度的镍镀层不膨胀的形式的SEM图；
图5G是示出具有95％的镍细度的镍镀层处于良好的安装状态下的情况的SEM图；以及
图5H是示出具有81％的镍细度的镍镀层处于差的安装状态下的情况的SEM图。
具体实施方式
在下文中，现将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件的透视图，
图2是沿图1的线A-A'截取的截面图，图3是图2的区域S的放大图。
参照图1至图3，根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100可包括陶瓷主体110以及第一外电极131和第二外电极132。
陶瓷主体110可形成为具有在长度方向L上的两个侧表面、在宽度方向W上的两个侧表面和在厚度方向T上的两个侧表面的六面体。陶瓷主体110可通过在厚度方向T上堆叠多个介电层111然后烧结多个介电层111来形成。陶瓷主体110的形状和尺寸以及所堆叠的介电层111的数量(一个或更多个)不限于本公开的示例性实施例中示出的陶瓷主体110的形状和尺寸以及所堆叠的介电层111的数量。
设置在陶瓷主体110中的多个介电层111可处于烧结状态。相邻的介电层111可彼此一体地形成，使得它们之间的边界在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下不容易明显。
例如，陶瓷主体110可形成为具有八个圆形顶点的六面体。因此，可改善陶瓷主体110的耐久性和可靠性，并且可改善第一外电极131和第二外电极132在顶点处的结构可靠性。
介电层111的厚度可根据多层陶瓷电子组件100的容量设计而任意地改变，并且介电层111可包括高k(介电常数)陶瓷粉末(例如，钛酸钡(BaTiO3)基粉末或钛酸锶(SrTiO3)基粉末)。然而，介电层111的材料不限于此。此外，为了本公开的目的，可将各种陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘合剂、分散剂等添加到陶瓷粉末。
用于形成介电层111的陶瓷粉末的平均颗粒尺寸不受具体限制，但是为了完成本公开的目的可调整用于形成介电层111的陶瓷粉末的平均颗粒尺寸。例如，陶瓷粉末的平均颗粒尺寸可调整到400nm或更小。
例如，可通过将利用诸如钛酸钡(BaTiO3)的粉末形成的浆料施加到载体膜并干燥浆料以制备多个陶瓷片来形成介电层111。可通过混合陶瓷粉末、粘合剂和溶剂以生产浆料并利用刮刀法生产具有几μm的厚度的片状浆料来制造陶瓷片，但陶瓷片的制造方法不限于此。
第一内电极121和第二内电极122可包括具有彼此不同的极性的至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122，并且第一内电极121和第二内电极122可形成为具有预定的厚度，且在陶瓷主体110的厚度方向T上堆叠的多个介电层111设置在第一内电极121和第二内电极122之间。
第一内电极121和第二内电极122可通过印刷包括导电金属的导电膏以使其沿介电层111的堆叠方向交替地暴露于在陶瓷主体110的在长度方向L上的一个侧表面和另一侧表面来形成，并且第一内电极121和第二内电极122可通过设置在它们之间的介电层111彼此电绝缘。
也就是说，通过交替地暴露于在陶瓷主体110的在长度方向上的两个侧表面的部分，第一内电极121可电连接到形成在陶瓷主体110的在长度方向上的一个侧表面上的第一外电极131，第二内电极122可电连接到形成在陶瓷主体110的在长度方向上的另一侧表面上的第二外电极132。
例如，第一内电极121和第二内电极122可利用包括导电金属粉末的用于内电极的导电膏形成，导电金属粉末具有0.1μm至0.2μm的平均颗粒尺寸并基于100wt％的导电膏具有40wt％至50wt％，但是第一内电极121和第二内电极122不必然如上所述地形成。
可通过印刷方法等将用于内电极的导电膏施加到陶瓷片上，以形成内电极图案。作为印刷导电膏的方法，可使用丝网印刷法、凹版印刷法等。然而，印刷导电膏的方法不限于此。可将其上印刷有内电极图案的陶瓷片堆叠200层至300层然后进行压制并烧结，以制造陶瓷主体110。
因此，如果向第一外电极131和第二外电极132施加电压，则电荷可积聚在彼此面对的第一内电极121和第二内电极122之间。在这种情况下，多层陶瓷电子组件100的电容可与第一内电极121和第二内电极122彼此重叠的区域的面积成比例。
也就是说，当第一内电极121和第二内电极122彼此重叠的区域的面积尽可能地大时，即使在相同尺寸的电子组件中，电容也会尽可能地大。
第一内电极121和第二内电极122的宽度可根据它们的用途来确定。例如，考虑到陶瓷主体110的尺寸，第一内电极121和第二内电极122的宽度可确定在0.2mm至1.0mm的范围中。然而，第一内电极121和第二内电极122的宽度的范围可以不限于此。
由于介电层111的厚度对应于第一内电极121和第二内电极122之间的间隙，所以多层陶瓷电子组件100的电容可随着介电层111的厚度减小而增大。
陶瓷主体110的耐受电压特性可随着第一内电极121和第二内电极122之间的间隙增大而得到改善。
如果多层陶瓷电子组件100需要像电气组件一样的高的耐受电压特性，则多层陶瓷电子组件100可被设计为使得介电层111的平均厚度超过第一内电极121和第二内电极122的厚度的两倍。因此，多层陶瓷电子组件100具有高的耐受电压特性，因此可用作电气组件。
同时，被包括在形成第一内电极121和第二内电极122的导电膏中的导电金属可单独利用镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、铅(Pb)、铂(Pt)等形成或利用它们的合金形成。然而，导电金属不限于此。
第一外电极131和第二外电极132中的每个可设置在陶瓷主体110的外表面处以便连接到第一内电极121和第二内电极122，并且第一外电极131可被构造为电连接在基板与第一内电极121之间，第二外电极132可被构造为电连接在基板与第二内电极122之间。
为了结构可靠性、在基板上安装的容易性、抵抗外部的耐久性、耐热性和等效串联电阻(ESR)中的至少一些，第一外电极131可包括第一镍镀层131c，第二外电极132可包括第二镍镀层132c。
第一镍镀层131c和第二镍镀层132c可根据如在溅射或电沉积中的伴随镀覆溶液、氢气和水分的工艺而形成。因此，氢气和水分可渗透到第一外电极131中的第一镍镀层131c和第二外电极132中的第二镍镀层132c的内部区域中。
如果第一镍镀层131c和第二镍镀层132c的镍细度高，则由于第一镍镀层131c和第二镍镀层132c的镍细度高，渗透到第一镍镀层131c和第二镍镀层132c的内部区域中的氢气和水分可能不能排出到第一外电极131和第二外电极132的外部。未被排出到第一外电极131和第二外电极132的外部的氢气和水分之后可能膨胀，从而降低第一外电极131和第二外电极132的结构可靠性。这里，镍细度是指在相应的镍镀层中镍的重量与镍和除镍以外的任意杂质的总重量的比例。
根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100可包括具有足以将第一外电极131和第二外电极132的氢气和水分排出至外部的镍细度的第一镍镀层131c和第二镍镀层132c，从而防止第一镍镀层131c和第二镍镀层132c之后由于氢气和水分而膨胀，从而改善了第一外电极131和第二外电极132的结构可靠性。
下面的表1示出了根据第一镍镀层131c和第二镍镀层132c的镍细度的外电极膨胀缺陷率。
[表1]
参照上面的表1，如果第一镍镀层131c和第二镍镀层132c的镍细度是93％或更小，则第一镍镀层131c和第二镍镀层132c可防止外电极膨胀缺陷。
同时，如果第一镍镀层131c和第二镍镀层132c的镍细度太低，则第一镍镀层131c和第二镍镀层132c可能导致安装时的缺陷(例如，焊料断开)。
参照上面的表1，如果第一镍镀层131c和第二镍镀层132c的镍细度是89％或更大，则第一镍镀层131c和第二镍镀层132c可防止安装时的焊接缺陷。
表1中的以上示例的一些结果在图5A至图5H中示出。例如，图5A是示出具有99％的镍细度的镍镀层的SEM图，图5B是示出具有95％的镍细度的镍镀层的SEM图，图5C是示出具有92％的镍细度的镍镀层的SEM图，图5D是示出具有81％的镍细度的镍镀层的SEM图，图5E是示出具有99％的镍细度的镍镀层膨胀的形式的SEM图，图5F是示出具有92％的镍细度的镍镀层不膨胀的形式的SEM图，图5G是示出具有95％的镍细度的镍镀层处于良好的安装状态的情况的SEM图，图5H是示出具有81％的镍细度的镍镀层处于差的安装状态下的情况的SEM图。
因此，根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100包括具有大于等于89％且小于等于93％的镍细度的第一镍镀层和第二镍镀层，从而防止外电极膨胀缺陷和安装时的缺陷。
同时，第一外电极131还可包括第一基底电极层131a，第二外电极132还可包括第二基底电极层132a，第一基底电极层131a设置在第一内电极121和第一镍镀层131c之间，第二基底电极层132a设置在第二内电极122和第二镍镀层132c之间，并且第一基底电极层131a和第二基底电极层132a至少部分地接触陶瓷主体110的外表面。
相对于第一镍镀层131c和第二镍镀层132c，第一基底电极层131a和第二基底电极层132a可易于结合到第一内电极121和第二内电极122，使得第一内电极121和第二内电极122的接触电阻可减小。
第一基底电极层131a可设置在第一外电极131中的第一镍镀层131c的内部区域中，第二基底电极层132a可设置在第二外电极132中的第二镍镀层132c的内部区域中。
例如，第一基底电极层131a可被第一镍镀层131c和第一导电树脂层131b覆盖，第二基底电极层132a可被第二镍镀层132c和第二导电树脂层132b覆盖，使得第一基底电极层131a和第二基底电极层132a不暴露于多层陶瓷电子组件100的外部。
在形成第一镍镀层131c和第二镍镀层132c之前，水分可根据预处理清洗而分布在第一基底电极层131a和第二基底电极层132a的表面上。
根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100可被构造为使得分布在第一基底电极层131a和第二基底电极层132a的表面上的水分通过第一镍镀层131c和第二镍镀层132c排出至外部。因此，可防止外电极膨胀缺陷。
例如，第一基底电极层131a和第二基底电极层132a可通过浸渍包括金属成分的膏体的方法形成或通过在陶瓷主体110的在厚度方向T和长度方向L上的至少一个表面上印刷包括导电金属的导电膏的方法形成，并且第一基底电极层131a和第二基底电极层132a也可通过片转印方法(sheet transfer method)和垫转印方法(pad transfer method)形成。
例如，第一基底电极层131a和第二基底电极层132a可单独利用铜(Cu)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、铅(Pb)等形成或利用它们的合金形成。
同时，第一外电极131还可包括第一导电树脂层131b，第二外电极132还可包括第二导电树脂层132b，第一导电树脂层131b设置在第一基底电极层131a和第一镍镀层131c之间，第二导电树脂层132b设置在第二基底电极层132a和第二镍镀层132c之间。
由于第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b具有比第一镍镀层131c和第二镍镀层132c相对高的弹性，因此第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b可保护多层陶瓷电子组件100的免受外部物理冲击或弯曲冲击的影响，并且通过吸收安装在基板上时施加的应力或拉应力来防止外电极破裂。
在镀覆第一镍镀层131c和第二镍镀层132c时，第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b可能包含氢气和水分。
根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100可被构造为使得分布在第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b的表面上的氢气和水分通过第一镍镀层131c和第二镍镀层132c排出至外部。因此，可防止外电极膨胀缺陷。
例如，第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b可具有如下结构：诸如玻璃或环氧树脂的具有高弹性的树脂中包括诸如铜(Cu)、镍(Ni)、钯(Pd)、金(Au)、银(Ag)或铅(Pb)的导电颗粒，因此第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b可具有高弹性和高导电性。
同时，第一外电极131还可包括设置在第一镍镀层131c的外表面处的第一锡镀层131d，第二外电极132还可包括设置在第二镍镀层132c的外表面处的第二锡镀层132d。第一锡镀层131d和第二锡镀层132d可进一步改善结构可靠性、安装在基板上的容易性、抵抗外部的耐久性、耐热性和等效串联电阻值中的至少一些。
同时，第一镍镀层131c和第二镍镀层132c可各自具有0.5μm或更大的厚度。因此，可有效地确保第一外电极131和第二外电极132的安装可靠性。
此外，第一镍镀层131c可具有小于第一基底电极层131a的厚度的厚度，第二镍镀层132c可具有小于第二基底电极层132a的厚度的厚度。因此，可改善第一外电极131和第二外电极132的成本可靠性，并且可有效地确保翘曲耐久性。
图4是示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件的安装形式的透视图。
参照图4，根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100可电连接到基板210，基板210包括分别连接到第一外电极131和第二外电极132的第一焊料230和第二焊料230。
例如，基板210可包括第一电极焊盘221和第二电极焊盘222，并且第一焊料230和第二焊料230可分别设置在第一电极焊盘221和第二电极焊盘222上。
如果陶瓷主体110的顶点是圆形的，则由于第一焊料230和第二焊料230填充在与陶瓷主体110的圆形顶点对应的额外空间中，因此第一焊料230和第二焊料230可稳定地连接到第一外电极131和第二外电极132。
根据回流工艺，第一焊料230和第二焊料230还可紧密地结合到第一外电极131和第二外电极132。根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100可包括具有89％或更大的镍细度的镍镀层，以防止第一焊料230和第二焊料230在回流期间断开。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，多层陶瓷电子组件可通过优化外电极中包括的镍镀层的镍细度而具有改善的外电极可靠性和改善的安装可靠性。
虽然上面已经示出和描述了示例性实施例，但是对本领域技术人员将明显的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下可做出变型和改变。
Claims (9)
1.一种多层陶瓷电子组件，包括：
陶瓷主体，包括介电层以及被堆叠为分别暴露于所述陶瓷主体的一个侧表面和另一侧表面的第一内电极和第二内电极，且所述介电层设置在所述第一内电极和所述第二内电极之间；以及
第一外电极和第二外电极，设置在所述陶瓷主体的外表面上，以分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极，
其中，所述第一外电极包括具有大于等于89％且小于等于93％的镍细度的第一镍镀层，所述第二外电极包括具有大于等于89％且小于等于93％的镍细度的第二镍镀层，以使第一外电极和第二外电极的氢气和水分能够排出至外部，其中，所述镍细度是指在相应的镍镀层中镍的重量与镍和除镍以外的任意杂质的总重量的比例，
所述第一外电极还包括设置在所述第一镍镀层的外表面处的第一锡镀层，所述第二外电极还包括设置在所述第二镍镀层的外表面的第二锡镀层。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一外电极还包括第一基底电极层，所述第二外电极还包括第二基底电极层，所述第一基底电极层设置在所述第一内电极与所述第一镍镀层之间，所述第二基底电极层设置在所述第二内电极与所述第二镍镀层之间，并且所述第一基底电极层和所述第二基底电极层至少部分地接触所述陶瓷主体的所述外表面。
3.根据权利要求2所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一外电极还包括第一导电树脂层，所述第二外电极还包括第二导电树脂层，所述第一导电树脂层设置在所述第一基底电极层与所述第一镍镀层之间，所述第二导电树脂层设置在所述第二基底电极层和所述第二镍镀层之间。
4.根据权利要求3所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一基底电极层被所述第一导电树脂层与所述第一镍镀层覆盖，所述第二基底电极层被所述第二导电树脂层与所述第二镍镀层覆盖。
5.根据权利要求4所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一镍镀层的厚度小于所述第一基底电极层的厚度，所述第二镍镀层的厚度小于所述第二基底电极层的厚度。
6.根据权利要求4所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一镍镀层和所述第二镍镀层中的每个具有0.5μm或更大的厚度。
7.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，设置在所述第一内电极和所述第二内电极之间的所述介电层的平均厚度超过所述第一内电极和所述第二内电极中的每个的平均厚度的两倍。
8.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，还包括：
第一焊料和第二焊料，在基板上分别连接到所述第一外电极和所述第二外电极。
9.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述陶瓷主体具有六面体形状，所述六面体形状具有8个圆形顶点。
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