CN110993338B - 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，包括介电层以及设置为彼此面对的多个第一内电极和多个第二内电极，且所述介电层介于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并且分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极。所述第一内电极暴露于所述陶瓷主体的第一表面，并且所述第二内电极暴露于所述陶瓷主体的与所述第一表面相对的第二表面。强度增强材料层分别设置在设置为彼此面对的所述第一内电极和所述第二内电极之间。

Description

多层陶瓷电子组件
本申请要求于2018年10月2日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0117401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子组件，具体地，涉及一种具有优异的可靠性的多层陶瓷电子组件。
背景技术
随着近来电子产品的小型化、薄型化和多功能化的趋势，多层陶瓷电容器也被要求小型化，并且多层陶瓷电容器的安装也已经高度集成。
多层陶瓷电容器(一种电子组件)安装在包括诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)等的显示装置、计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话等的各种类型的电子产品的印刷电路板上，用于充电或放电。
由于多层陶瓷电容器诸如紧凑性、高电容和易于安装的优点，这样的多层陶瓷电容器可用作各种类型的电子装置的组件。
近来，随着工业对电子组件的兴趣增加，多层陶瓷电容器已被要求具有高可靠性和高强度特性，以在汽车系统或信息娱乐系统中使用。
详细地，多层陶瓷电容器被要求具有高弯曲强度特性。因此，需要改善多层陶瓷电容器的用于改善弯曲特性的内部结构和外部结构。
发明内容
本公开的一方面在于提供一种具有优异的可靠性的多层陶瓷电子组件。
根据本公开的一方面，一种多层陶瓷电子组件包括：陶瓷主体，包括介电层以及设置为彼此面对的多个第一内电极和多个第二内电极，且所述介电层介于所述多个第一内电极和所述第二内电极之间，所述陶瓷主体具有设置为在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面、连接到所述第一表面和所述第二表面并且设置为在第二方向上彼此相对的第三表面和第四表面、连接到所述第一表面至所述第四表面并且设置为在第三方向上彼此相对的第五表面和第六表面；以及第一外电极和第二电极，设置在所述陶瓷主体的外表面上并且分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极。所述第一内电极暴露于所述陶瓷主体的所述第一表面，所述第二内电极暴露于所述陶瓷主体的所述第二表面。强度增强材料层分别设置在设置为彼此面对的所述第一内电极和所述第二内电极之间。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本公开的以上和其他方面、特征和优点，其中：
图1是根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电容器的透视图；
图2是根据本公开的示例性实施例的陶瓷主体的示意图；
图3是根据本公开的示例性实施例的沿图1中的线I-I'截取的截面图；
图4是根据本公开的另一示例性实施例的沿图1中的线I-I'截取的截面图；以及
图5是图3中的'B'区域的放大图。
具体实施方式
在下文中，如下将参照附图详细描述本公开的实施例。
图1是根据示例性实施例的多层陶瓷电容器的透视图。图2是根据本公开的示例性实施例的陶瓷主体的示意图。图3是根据本公开的示例性实施例的沿图1中的线I-I'截取的截面图。
参照图1至图3，根据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包括介电层111以及多个第一内电极121和多个第二内电极122，第一内电极121和第二内电极122设置为彼此面对，且介电层介于第一内电极121和第二内电极122之间。陶瓷主体110具有设置为在第一方向上彼此相对的第一表面S1和第二表面S2、连接到第一表面S1和第二表面S2并且设置为在第二方向上彼此相对的第三表面S3和第四表面S4以及连接到第一表面S1至第四表面S4并且设置为在第三方向上彼此相对的第五表面S5和第六表面S6。第一外电极131和第二外电极132设置在陶瓷主体110的外表面上并且分别电连接到多个第一内电极121和多个第二内电极122。第一内电极121暴露于陶瓷主体110的一个表面，并且第二内电极122暴露于陶瓷主体110的与一个表面相对的另一表面。强度增强材料层124设置在彼此相对的第一内电极121和第二内电极122之间。
在下文中，将描述根据示例性实施例的多层陶瓷电子组件，详细地，将描述多层陶瓷电容器。然而，多层陶瓷电子组件不限于此。
在根据示例性实施例的多层陶瓷电子组件100中，“长度方向”将被定义为图1的“L”方向，“宽度方向”将被定义为图1的“W”方向，“厚度方向”将被定义为图1的“T”方向。“厚度方向”将与介电层层叠的方向(例如，“层叠方向”)相同。
陶瓷主体110的形状不受限制，而是可以是如所示的长方体形状。
陶瓷主体110可具有设置为在第一方向上彼此相对的第一表面S1和第二表面S2、连接到第一表面S1和第二表面S2并且设置为在第二方向上彼此相对的第三表面S3和第四表面S4以及连接到第一表面S1至第四表面S4并且设置为在第三方向上彼此相对的第五表面S5和第六表面S6。
第一表面S1和第二表面S2可被定义为在陶瓷主体110的厚度方向(即，第一方向)上设置为彼此相对的表面。第三表面S3和第四表面S4可被定义为在陶瓷主体110的长度方向(即，第二方向)上设置为彼此相对的表面。第五表面S5和第六表面S6可被定义为在陶瓷主体110的宽度方向(即，第三方向)上设置为彼此相对的表面。
设置在陶瓷主体110中的多个第一内电极121的一端和多个第二内电极122的一端暴露于陶瓷主体110的第三表面S3或第四表面S4。
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一对第一内电极121和第二内电极122。
第一内电极121的一端可暴露于第三表面S3，并且第二内电极122的一端可暴露于第四表面S4。
第一内电极121的另一端以规则的间隔与第三表面S3或第四表面S4分开，这将稍后进行详细描述。
第一外电极131和第二外电极132可分别设置在陶瓷主体110的第三表面S3和第四表面S4上，并且可电连接到内电极。
在示例性实施例中，用于形成介电层111的原材料不受限制，只要可获得足够的电容即可。例如，用于形成介电层111的原材料可以是钛酸钡基材料、铅复合钙钛矿基材料、钛酸锶基材料等。
根据本公开的目的，用于形成介电层111的原材料可通过将各种陶瓷添加剂、有机溶剂、塑化剂、粘合剂、分散剂等添加到诸如钛酸钡(BaTiO3)粉末颗粒等的粉末颗粒来制备。
陶瓷主体110可包括：有效部A，作为电容器的对电容的形成有贡献的部分；以及顶覆盖部C1和底覆盖部C2，作为边缘部，分别设置在有效部A的上方和下方。
有效部A可通过将具有介于其间的介电层111的多个第一内电极121和多个第二内电极122反复地层叠而形成。
除了顶覆盖部C1和底覆盖部C2中不包括内电极之外，顶覆盖部C1和底覆盖部C2可具有与介电层111相同的材料和构造。
例如，顶覆盖部C1和底覆盖部C2可包括诸如钛酸钡(BaTiO3)基陶瓷材料的陶瓷材料。
顶覆盖部C1和底覆盖部C2可通过在有效部A的顶表面和底表面上竖直地层叠单个介电层或者两个或更多个介电层来形成，并且可主要用于防止内电极121和122被物理应力或化学应力损坏。
用于形成第一内电极121和第二内电极122的材料不受限制，而是可以是包括银(Ag)、铅(Pb)、铂(Pt)、镍(Ni)和铜(Cu)中的一种或更多种的导电膏。
根据示例性实施例的多层陶瓷电容器可包括电连接到第一内电极121的第一外电极131和电连接到第二内电极122的第二外电极132。
第一外电极131和第二外电极132可分别电连接到第一内电极121和第二内电极122以形成电容，并且第二外电极132可连接到与第一外电极131所连接到的电位不同的电位。
第一外电极131和第二外电极132可分别设置在陶瓷主体110的长度方向(即，第二方向)上的第三表面S3和第四表面S4上，并且可设置为延伸至在陶瓷主体110的厚度方向(即，第一方向)上的第一表面S1和第二表面S2。
外电极131和132设置在陶瓷主体111的外表面上，并且外电极131可包括电连接到内电极121的电极层131a以及设置在电极层131a上的导电树脂层131b，外电极132可包括电连接到内电极122的电极层132a以及设置在电极层132a上的导电树脂层132b。
电极层131a和132a可包括导电金属和玻璃。
在电极层131a和132a中使用的导电金属不受限制，只要其材料可电连接到内电极以形成电容即可，但可以是例如选自由铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)及它们的合金组成的组中的至少一种。
电极层131a和132a可通过涂敷通过将玻璃料添加到导电金属粉末颗粒而制备的导电膏并且烧结导电膏来形成。
导电树脂层131b和132b设置在电极层131a和132a上，并且可设置为分别完全覆盖电极层131a和132a。
包括在导电树脂层131b和132b中的基体树脂不受限制，只要其材料可与导电金属粉末颗粒混合以制备膏体即可，并且可包括例如环氧基树脂。
包括在导电树脂层131b和132b中的导电金属不受限制，只要其材料可电连接到电极层131a和132a即可，并且可包括例如选自由铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)及它们的合金组成的组中的至少一种。
根据示例性实施例，强度增强材料层124可设置在彼此相对的第一内电极121和第二内电极122之间，以增强多层陶瓷电容器的弯曲强度。
强度增强材料层124设置在于陶瓷主体110的厚度方向(即，第一方向上)上彼此相对的第一内电极121和第二内电极122之间。
近来，随着工业对电子组件的兴趣增加，多层陶瓷电容器也被要求具有高可靠性和高强度特性，以在汽车系统或信息娱乐系统中使用。
详细地，用于电子组件的多层陶瓷电容器采用低电容模型以确保耐压特性。在这种情况下，使用开路模式设计或悬浮模式设计形成的内电极被应用于多层陶瓷电容器。
在将开路模式或悬浮模式的内电极应用于这样的用于电气组件的多层陶瓷电容器的情况下，层叠的内电极的数量不足导致与外电极接触不良以及弯曲强度特性劣化。
根据示例性实施例，强度增强材料层124可设置在于厚度方向(为陶瓷主体110的第一方向)上彼此相对的第一内电极121和第二内电极122之间，以增强多层陶瓷电容器的弯曲强度。
强度增强材料层124可以是导电材料，但不限于此。
在强度增强材料层124是导电金属层的情况下，导电金属可以是与包括在第一内电极121和第二内电极122中的金属相同的金属。
详细地，导电金属可包括银(Ag)、铅(Pb)、铂(Pt)、镍(Ni)和铜(Cu)中的至少一种。
另一方面，强度增强材料层124可包括树脂。
在强度增强材料层124包括树脂的情况下，树脂可以是环氧树脂，但不限于此。
另外，在强度增强材料层124包括树脂的情况下，强度增强材料层124还可包括导电金属。在这种情况下，导电金属可以是铜(Cu)。
根据示例性实施例，由于强度增强材料层124设置在于陶瓷主体110的厚度方向(即，第一方向)上彼此相对的第一内电极121和第二内电极122之间，所以强度增强材料层124设置在陶瓷主体110的有效部A中。
例如，如在有效部A中，强度增强材料层124设置在于陶瓷主体110的厚度方向(即，第一方向)上彼此相对的第一内电极121和第二内电极122之间，并且，强度增强材料层124不设置在作为边缘部的设置于有效部A上方的顶覆盖部C1和设置于有效部A下方的底覆盖部C2中。
可提供多个强度增强材料层124。设置为多个的强度增强材料层124可暴露于陶瓷主体的一个表面和陶瓷主体的与一个表面相对的另一个表面，并且可彼此分开。
参照图3，类似于设置在陶瓷主体110中的多个第一内电极121的暴露的一端和多个第二内电极122的暴露的一端，强度增强材料层124具有暴露于陶瓷体110的第三表面S3或第四表面S4的一端。
在强度增强材料层124之中，暴露于陶瓷主体110的第三表面S3的强度增强材料层124与第一内电极121重叠，但是不与第二内电极122重叠。
类似地，在强度增强材料层124之中，暴露于陶瓷主体110的第四表面S4的强度增强材料层124与第二内电极122重叠，但是不与第一内电极121重叠。
在同一平面上的强度增强材料层124可暴露于陶瓷主体110的一个表面和陶瓷主体110的与一个表面相对的另一个表面，并且可彼此分开。
如稍后将描述的，强度增强材料层124的在陶瓷主体110的长度方向上的长度可等于第一虚设电极123a的在陶瓷主体110的长度方向上的长度和第二虚设电极123b的在陶瓷主体110的长度方向上的长度。
根据示例性实施例，多层陶瓷电子元件100还可包括暴露于陶瓷主体110的一个表面和陶瓷主体110的与一个表面相对的另一个表面的虚设电极123。
更具体地，多层陶瓷电子元件100还可包括第一虚设电极123a，第一虚设电极123a在与其上设置有第一内电极121的介电层111相同的层上暴露于陶瓷主体110的与使第一内电极121暴露的一个表面相对的另一个表面。
第一内电极121可在陶瓷主体110的长度方向上暴露于第三表面S3，并且第一虚设电极123a可设置在与其上设置有第一内电极121的介电层111相同的层上，并且可在陶瓷主体110的长度方向上暴露于第四表面S4。
多层陶瓷电子组件100还可包括第二虚拟电极123b，第二虚拟电极123b在与其上设置有第二内电极122的介电层111相同的层上暴露于与陶瓷主体110的使第二内电极122暴露的一个表面相对的另一个表面。
第二内电极122可在陶瓷主体110的长度方向上暴露于第四表面S4，并且第二虚设电极123b可设置在与其上设置有第二内电极122的介电层111相同的层上，并且可在陶瓷主体110的长度方向上暴露于第三表面S3。
通常，用于电子组件的多层陶瓷电容器采用低电容模型来确保耐受电压特性。在这种情况下，使用开路模式设计或悬浮模式设计形成的内电极被应用于多层陶瓷电容器。
在将开路模式或悬浮模式的内电极应用于这样的用于电气组件的多层陶瓷电容器的情况下，层叠的内电极的数量不足导致与外电极接触不良以及弯曲强度特性劣化。
为了解决与外电极的接触不良和弯曲强度特性劣化的问题，根据示例性实施例，多层陶瓷电子组件100还可包括暴露于陶瓷主体110的一个表面和陶瓷主体110的与一个表面相对的另一个表面的虚设电极123。
强度增强材料层124的长度可大于或等于第一虚设电极123a的长度和第二虚设电极123b的长度。
在上述句子“强度增强材料层124的长度可大于或等于第一虚设电极123a的长度和第二虚设电极123b的长度”中，“等于”的含义可被理解为包括工艺中的误差而不是完全相等的概念。
图4是根据本公开的另一示例性实施例的沿图1中的线I-I'截取的截面图。
参照图4，暴露于陶瓷主体110的一个表面的强度增强材料层124可包括两层或更多层。
另外，暴露于陶瓷主体110的与一个表面相对的另一表面的强度增强材料层124可包括两层或更多层。
强度增强材料层124可包括暴露于第三表面S3(即，陶瓷主体110的一个表面)的两层或更多层，或者暴露于第四表面S4(即，陶瓷主体110的与一个表面相对的另一表面)的至少两层，但是包括在强度增强层124中的层不限于此。
例如，如图4中所示，强度增强材料层124可包括暴露于第三表面S3(即，陶瓷主体110的一个表面)的两层或更多层，以及暴露于陶瓷主体110的与一个表面相对的第四表面S4的两层或更多层。
在图4中，强度增强材料层124具有包括第一层124a和第二层124b的双层结构，但是其结构不限于此，并且可包括三层或更多层。
图5是图3中的'B'区域的放大图。
参照图5，在根据示例性实施例的多层陶瓷电子组件中，介电层111的厚度(Td)以及内电极121和122中的每个的厚度(Te)可满足Td>2×Te。
例如，根据示例性实施例，介电层111的厚度(Td)大于内电极121和122中的每个的厚度(Te)的两倍。
通常，用于高压电气组件的电子组件的主要问题是高电压环境下由介电击穿电压的降低导致的可靠性问题。
为了防止介电击穿电压在高电压环境下降低，介电层111可形成为具有大于内电极121和122中的每个的厚度Te两倍的厚度Td。因此，介电击穿电压特性可通过增加介电层111的厚度(即，内电极121和122之间的距离)来改善。
当介电层111的厚度(Td)不大于内电极121和122中的每个的厚度(Te)的两倍时，介电层111的厚度(即，内电极121和122之间的距离)小，因此介电击穿电压会降低。
内电极121和122中的每个可具有1微米(μm)或更小的厚度Te，并且介电层111可具有2.8μm或更小的厚度Td，但是它们的厚度不限于此。
在下文中，将描述根据示例性实施例的制造多层陶瓷电子组件的方法，但不限于此。
在根据示例性实施例的制造多层陶瓷电子组件的方法中，可首先将包括诸如钛酸钡(BaTiO3)粉末颗粒等的粉末颗粒的浆料涂敷到载体膜上并且将其干燥以制备多个陶瓷生片，从而形成介电层。
可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且通过刮刀法将浆料制造为具有几μm厚度的片形状来制造陶瓷生片。
接下来，可制备包括具有0.1μm至0.2μm的平均粒径的镍粉末颗粒的用于内电极的导电膏，镍粉末颗粒基于导电膏的100重量份为40至50份重量份。
通过丝网印刷法将用于内电极的导电膏涂敷到陶瓷生片上以形成内电极图案，并且将其上设置有内电极图案的陶瓷生片层叠以形成陶瓷主体110。
在将用于内电极的导电膏涂敷到陶瓷生片的工艺中，可在相同的陶瓷生片的顶表面上进一步形成用于形成虚设电极的图案并使其与涂敷的用于内电极的导电膏分开。
另外，可将用于形成强度增强材料层的膏体涂敷到单独的陶瓷生片以形成强度增强材料层。然后，可将其上形成有强度增强材料层的陶瓷生片插入在其上设置有内电极图案的陶瓷生片之间。
用于形成强度增强材料层的膏体可仅包括导电金属，仅包括环氧树脂，或者包括导电金属和环氧树脂两者。
接下来，可在陶瓷主体110的外表面上形成包括导电金属和玻璃的外电极层。导电金属可以是选自由铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)及它们的合金组成的组中的至少一种。
玻璃不受限制，但可以是具有与用于制造通常的多层陶瓷电容器的外电极的玻璃相同成分的材料。
电极层可形成在陶瓷主体的顶表面和底表面以及端部上以分别电连接到第一内电极和第二内电极。
电极层可相对于导电金属包含5体积百分比(vol％)或更多的玻璃。
可将导电树脂复合物涂敷到电极层131a和132a上，然后将其固化以形成导电树脂层131b和132b。
导电树脂层131b和132b可包括基体树脂和选自由铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)及它们的合金组成的组中的至少一种导电金属。基体树脂可以是环氧树脂。
如上所述，根据示例性实施例，强度增强材料层设置在彼此相对的第一内电极和第二内电极之间以改善弯曲强度。因此，可改善可靠性。
虽然以上已经示出和描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可进行修改和变型。

Claims (13)

1.一种多层陶瓷电子组件，包括：
陶瓷主体，包括介电层以及设置为彼此面对的多个第一内电极和多个第二内电极，且所述介电层介于所述第一内电极和所述第二内电极之间，所述陶瓷主体具有设置为在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面、连接到所述第一表面和所述第二表面并且设置为在第二方向上彼此相对的第三表面和第四表面、连接到所述第一表面至所述第四表面并且设置为在第三方向上彼此相对的第五表面和第六表面；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并且分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极，
其中，所述第一内电极暴露于所述陶瓷主体的所述第一表面，并且所述第二内电极暴露于所述陶瓷主体的所述第二表面，
强度增强材料层分别设置在设置为彼此面对的所述第一内电极和所述第二内电极之间，
其中，设置在同一平面上的所述强度增强材料层暴露于所述陶瓷主体的所述第一表面和所述第二表面并且彼此分开，并且
其中，所述强度增强材料层中的每个包括树脂。
2.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述强度增强材料层中的每个设置在与其上设置有所述第一内电极和所述第二内电极的介电层不同的介电层上。
3.如权利要求2所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述树脂是环氧树脂。
4.如权利要求2所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述强度增强材料层中的每个还包括导电金属。
5.如权利要求4所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述导电金属是铜。
6.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述强度增强材料层中的每个连接到所述第一外电极或所述第二外电极。
7.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，暴露于所述第一表面的强度增强材料层与所述第一内电极重叠，而不与所述第二内电极重叠，暴露于所述第二表面的强度增强材料层与所述第二内电极重叠，而不与所述第一内电极重叠。
8.如权利要求7所述的多层陶瓷电子组件，其中，暴露于所述陶瓷主体的所述第一表面的所述强度增强材料层包括两层或更多层。
9.如权利要求7所述的多层陶瓷电子组件，其中，暴露于所述陶瓷主体的所述第二表面的所述强度增强材料层包括两层或更多层。
10.如权利要求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：
第一虚设电极，在与设置有所述第一内电极的介电层相同的层上，暴露于所述陶瓷主体的所述第二表面；以及
第二虚设电极，在与设置有所述第二内电极的介电层相同的层上，暴露于所述陶瓷主体的所述第一表面。
11.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述强度增强材料层的长度大于或等于所述第一虚设电极中的每个的长度和所述第二虚设电极中的每个的长度。
12.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述介电层中的每个具有2.8微米或更小的厚度。
13.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，Td>2×Te，Td是所述介电层中的每个的厚度，Te是所述内电极中的每个的厚度。
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