CN111029140A - 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，包括介电层及堆叠为交替地暴露于所述陶瓷主体的第一外表面和第二外表面的第一内电极和第二内电极，且介电层介于第一内电极和第二内电极之间；以及第一外电极和第二外电极，分别设置在所述第一外表面和所述第二外表面上以分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极。所述陶瓷主体还包括设置在第一内电极和第二内电极的上部和下部中的至少一个上的保护层，所述保护层包括多个虚设电极单元，每个虚设电极单元具有堆叠在其中的多个虚设电极，并且所述多个虚设电极单元中的每个的从最上面的虚设电极到最下面的虚设电极的厚度大于所述多个虚设电极单元中的每个的长度。

Description

多层陶瓷电子组件
本申请要求于2018年10月10日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0120590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。
背景技术
由于多层陶瓷电子组件具有小尺寸，实现高电容，并且可容易地安装，因此多层陶瓷电子组件已经广泛用作诸如计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话等的信息技术(IT)装置的组件，并且由于多层陶瓷电子组件具有高可靠性和高强度特性，因此多层陶瓷电子组件还被广泛用作电子组件。
近来，由于IT产品的薄化，多层陶瓷电子组件的厚度已经减小。结果，多层陶瓷电子组件的强度变得越来越重要，并且在多层陶瓷电子组件中可能会发生的分层问题也越来越多地发生。
发明内容
本公开的一方面可提供具有改善的强度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，包括介电层及第一内电极和第二内电极，所述第一内电极和所述第二内电极堆叠成交替地暴露于所述陶瓷主体的第一外表面和第二外表面，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，分别设置在所述第一外表面和所述第二外表面上，以分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极。所述陶瓷主体还包括设置在所述第一内电极和所述第二内电极的上部和下部中的至少一个上的保护层，所述保护层包括多个虚设电极单元，每个所述虚设电极单元具有堆叠在其中的多个虚设电极，并且所述多个虚设电极单元中的每个的从最上面的虚设电极到最下面的虚设电极的厚度大于所述多个虚设电极单元中的每个的长度。
根据本公开的另一方面，一种多层陶瓷电子元件包括：陶瓷主体，包括介电层及第一内电极和第二内电极，所述第一内电极和所述第二内电极堆叠成交替地暴露于所述陶瓷主体的第一外表面和第二外表面，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，分别设置在所述第一外表面和所述第二外表面上，以分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极。所述陶瓷主体还包括设置在所述第一内电极和所述第二内电极的上部和下部中的至少一个上的保护层，所述保护层包括虚设电极单元及第一外虚设电极单元和第二外虚设电极单元，所述虚设电极单元具有堆叠在其中的多个虚设电极，所述第一外虚设电极单元和所述第二外虚设电极单元分别与所述第一外电极和所述第二外电极电接触，所述虚设电极单元的从最上面的虚设电极到最下面的虚设电极的厚度大于所述虚设电极单元的长度，并且所述第一外虚设电极单元和所述第二外虚设电极单元各自具有比所述虚设电极单元的长度长的长度。
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是示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件及其安装的透视图；
图2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内电极的形式的透视图；
图3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虚设电极单元的示图；以及
图4是示出根据本公开的另一示例性实施例的多层陶瓷电子组件在长度方向上的边缘处的虚设电极单元的示图。
具体实施方式
在下文中，现在将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
在下文中，将描述根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件，具体地，多层陶瓷电容器。然而，根据本公开的多层陶瓷电子组件不限于此。
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及其安装的透视图。
参照图1，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，其中，多层陶瓷电子组件100可安装在在板210上的第一电极焊盘221和第二电极焊盘222上(具有多层陶瓷电子组件的板200)。
陶瓷主体110可形成为六面体，该六面体具有在长度方向L上相对的端表面、在宽度方向W上相对的侧表面以及在厚度方向T上相对的侧表面。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的形状和尺寸以及堆叠的介电层111的数量(一个或更多个)不限于在本示例性实施例中示出的形状、尺寸和数量。
设置在陶瓷主体110中的多个介电层可处于烧结状态，并且相邻的介电层可彼此一体化，使得相邻的介电层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可具有这样的形式：六面体的八个角部是圆的。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在角部处的结构可靠性。
介电层可具有根据多层陶瓷电子组件100的电容设计而任意改变的厚度，并且可包括诸如钛酸钡(BaTiO3)基粉末或钛酸锶(SrTiO3)基粉末的具有高介电常数的陶瓷粉末。然而，根据本公开的介电层的材料不限于此。另外，根据本公开的目的，可将各种陶瓷添加剂、有机溶剂、塑化剂、粘合剂、分散剂等添加到陶瓷粉末中。
用于形成介电层的陶瓷粉末的平均颗粒尺寸不受具体限制，并且可被控制，以便实现本公开的目的。例如，用于形成介电层的陶瓷粉末的平均颗粒尺寸(例如，平均粒径)可控制为400nm或更小。因此，根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100可用作需要小型化并且具有高电容的组件，诸如信息技术(IT)组件。
例如，可通过将包括诸如钛酸钡(BaTiO3)粉末等的粉末的浆料涂敷到载体膜然后进行干燥以制备多个陶瓷片来形成介电层。陶瓷片可通过将陶瓷粉末、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成具有几微米的厚度的片形状而形成，但不限于此。
第一外电极131和第二外电极132可设置在陶瓷主体110的外表面(例如，在长度方向上的一个表面和另一表面)上，以分别连接到第一内电极和第二内电极，并且可被配置为将第一内电极121和第二内电极122与板彼此电连接。
例如，第一外电极131和第二外电极132可利用铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、铅(Pb)等或它们的合金形成。
例如，第一外电极131和第二外电极132可包括包含Cu或Ni的第一电极层和第二电极层以及设置在第一电极层和第二电极层上并且包括Ni或Sn的第一镀层和第二镀层。
第一电极层和第二电极层可通过将陶瓷主体110浸渍在包含金属组分的膏中的方法或者在陶瓷主体110在厚度方向T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，也可通过片转印法或垫转印法形成。
可通过溅射或电沉积形成第一镀层和第二镀层，但是第一镀层和第二镀层不受上述方法的限制。
第一外电极131和第二外电极132可通过第一焊料和第二焊料230电连接到第一电极焊盘221和第二电极焊盘222。例如，根据回流焊工艺，第一焊料和第二焊料230可更紧密地结合到第一外电极131和第二外电极132。
图2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内电极的形式的透视图。
参照图2，陶瓷主体110可包括第一内电极121和第二内电极122以及设置在第一内电极121和第二内电极122之间的介电层。
第一内电极121和第二内电极122堆叠为交替地暴露于第一外表面和第二外表面(例如，在长度方向上的一个端表面和另一端表面)以便具有不同的极性，且介电层介于所述第一内电极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来在介电层的堆叠方向上形成为交替地暴露于陶瓷主体110的在陶瓷主体110的长度方向L上的一个端表面和另一端表面，并且可通过设置在第一内电极121和第二内电极122之间的介电层中的每个彼此电绝缘。
也就是说，第一内电极121和第二内电极122可分别通过交替地暴露于陶瓷主体110的在陶瓷主体110的长度方向上的相对的端表面的部分电连接到形成在陶瓷主体110的在陶瓷主体110的长度方向L上的相对的端表面上的第一外电极131和第二外电极132。
例如，第一内电极121和第二内电极122可利用包括40wt％至50wt％的导电金属粉末的用于内电极的导电膏形成，并且导电金属粉末可具有0.1μm至0.2μm的平均颗粒尺寸，但不限于此。
可通过印刷法等将用于内电极的导电膏涂敷到陶瓷片上，以形成内电极图案。印刷导电膏的方法可以是丝网印刷法、凹版印刷法等，但不限于此。可堆叠、压制和烧结其上印刷有内电极图案的二百或三百个陶瓷片来制造陶瓷主体110。
因此，当电压施加到第一外电极和第二外电极时，电荷可累积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显著增加时，即使在具有相同尺寸的电容器中，电容也可显著增加。
第一内电极121和第二内电极122的厚度可根据目的来确定，并且可以是例如0.4μm或更小。另外，第一内电极121和第二内电极122的层数可以是400或更多。因此，多层陶瓷电子组件100可用作需要小型化并且具有高电容的组件，诸如信息技术(IT)组件。
由于介电层的厚度对应于第一内电极121和第二内电极122之间的间隔，所以介电层的厚度越小，多层陶瓷电子组件100的电容越大。
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以是镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、铅(Pb)或铂(Pt)或它们的合金。然而，根据本公开的导电金属不限于此。
第一内电极121和第二内电极122之间的间隔越大，陶瓷主体110的耐受电压特性可越多地改善。
当多层陶瓷电子组件100作为电子组件需要高耐受电压特性时，可将多层陶瓷电子组件100设计为使得介电层111的平均厚度是第一内电极121和第二内电极122的平均厚度的两倍。因此，多层陶瓷电子组件100可具有高耐受电压特性以便用作电子组件。
此外，当陶瓷主体110的宽度超过陶瓷主体110的厚度的0.5倍时，陶瓷主体110的耐久性(例如，翘曲耐久性)可具有高可靠性。
图3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虚设电极单元的示图。
参照图3，第一内电极121和第二内电极122彼此重叠的区域的长度可以是La，并且第一内电极121与第二外电极132之间在长度方向上的间隔距离和第二内电极122与第一外电极131之间在长度方向上的间隔距离可以是Lm，并且陶瓷主体110的长度可以是(2×Lm+La)。
陶瓷主体110还可包括设置在第一内电极121和第二内电极122的上部和下部中的至少一个上的保护层。因此，陶瓷主体110可改善抵抗外部冲击(翘曲、拉伸等)的耐久性。
当保护层仅设置在上部和下部中的一个上时，保护层具有Tc的厚度，并且陶瓷主体110的厚度为(Ta+Tc)。当保护层设置在上部和下部两者上时，保护层具有(2×Tc)的厚度，并且陶瓷主体110的厚度为(Ta+2×Tc)。
当保护层的厚度增加时，可改善陶瓷主体110的耐久性。另外，当陶瓷主体110的厚度(例如，1mm或更小)减小时，陶瓷主体110的耐久性可能会降低。因此，当陶瓷主体110的厚度减小时，可增加保护层的厚度与陶瓷主体110的厚度的比。
保护层可包括多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f。多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f可包括与第一内电极121和第二内电极122相同的材料，并且可通过相同的工艺堆叠，但不限于此。
通常，陶瓷可以是脆性材料，因此当受到强作用力时可能会破裂或损坏。
因为包括在多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f中的导电材料具有比一般陶瓷高的强度，所以包括多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f的保护层可进一步改善抵抗外部冲击(翘曲、拉伸等)的耐久性。
当堆叠的多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f的数量(例如，图3中的六个)增加时，保护层可根据按导电材料的比例的增加具有更强的耐久性。
此外，当多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f中的每个的厚度增加时，多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f可具有更强的强度。
此外，当多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f中的每个层的分布比增加时，通过更有效地使用多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f的更强的强度，保护层可具有改善的耐久性。
也就是说，当具有大的厚度，同时在长度方向上具有大的分布比，且具有大的数量的堆叠层时，多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f可具有强的强度，从而大幅改善保护层的耐久性。
因此，根据本公开的实施例的多层陶瓷电子组件可包括多个虚设电极单元125(例如，三个或更多个虚设电极单元125)，每个虚设电极单元125具有堆叠在其中的多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f。这里，多个虚设电极单元125中的每个的从最上面的虚设电极125f到最下面的虚设电极125a的厚度Td可大于多个虚设电极单元125的长度Ld。
当多个虚设电极单元125设置在保护层中时，保护层可具有抵抗外部冲击(例如，翘曲、拉伸等)的高耐久性。
多个虚设电极单元125之间的间隔距离Lg可分别比多个虚设电极单元125的长度Ld短，以便在长度方向上分布大的数量的虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f。因此，保护层可具有抵抗外部冲击(例如，翘曲、拉伸等)的更强的耐久性。
例如，多个虚设电极单元125的总长度(例如，图3中的(8×Ld))可以是第一内电极121和第二内电极122中的每个的长度(La+Lm)的0.8倍或更多倍。因此，当导电材料分布比增加时，保护层可具有更强的耐久性。
例如，多个虚设电极单元125的总长度(例如，图3中的(8×Ld))可在陶瓷主体110的长度(La+2×Lm)的从0.6倍或更多倍至小于1倍的范围内。因此，当导电材料分布比增加时，保护层可具有更强的耐久性。
例如，多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f可设计成具有与第一内电极121和第二内电极122的厚度相同的厚度。因此，陶瓷主体110可抑制由于内电极和虚设电极之间的台阶差而发生的分层。
例如，多个虚设电极125a、125b、125c、125d、125e和125f之间在厚度方向上的间隔Tg可设计为与第一内电极121和第二内电极121之间在厚度方向上的间隔相同。因此，陶瓷主体110可抑制由于介电层的台阶差而发生的分层。
图4是示出根据本公开的另一示例性实施例的多层陶瓷电子组件在长度方向上的边缘处的虚设电极单元的示图。
参照图4，保护层还可包括最靠近第一外电极或第二外电极的两个外虚设电极单元126，两个外虚设电极单元126可连接到第一外电极131或第二外电极132，并且可具有比虚设电极单元125中的每个的长度Ld长的长度。
因此，导电材料在陶瓷主体110中的分布可更加平衡，使得可改善陶瓷主体110的抵抗外部冲击的耐久性。
另外，最靠近第一外电极或第二外电极的外虚设电极单元126的长度可比从第一内电极121到第二外电极132或从第二内电极122到第一外电极131的间隔长度Lm长。
因此，最靠近第一外电极或第二外电极的外虚设电极单元126可抑制由于第一内电极121与第二外电极132之间的边缘和第二内电极122与第一外电极131之间的边缘引起的分层。
如上所述，根据本公开中的实施例，根据设计，多层陶瓷电子组件可具有改善的强度并且可抑制分层。
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公开的范围的情况下，可进行修改和变型。

Claims (15)

1.一种多层陶瓷电子组件，包括：
陶瓷主体，包括介电层及第一内电极和第二内电极，所述第一内电极和所述第二内电极堆叠成交替地暴露于所述陶瓷主体的第一外表面和第二外表面，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，分别设置在所述第一外表面和所述第二外表面上，以分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极，
其中，所述陶瓷主体还包括设置在所述第一内电极和所述第二内电极的上部和下部中的至少一个上的保护层，
所述保护层包括多个虚设电极单元，每个所述虚设电极单元具有堆叠在其中的多个虚设电极，并且
所述多个虚设电极单元中的每个的从最上面的虚设电极到最下面的虚设电极的厚度大于所述多个虚设电极单元中的每个的长度。
2.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述多个虚设电极单元之间在长度方向上的间隔距离比所述多个虚设电极单元中的每个在长度方向上的长度短。
3.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述多个虚设电极单元的总长度是所述第一内电极的长度或第二内电极的长度的0.8倍或更多倍。
4.如权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述多个虚设电极单元的总长度在所述陶瓷主体的长度的从0.6倍或更多倍至小于1倍的范围内。
5.如权利要求3或4所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述陶瓷主体的厚度是1mm或更小。
6.如权利要求5所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述多个虚设电极中的每个具有与所述第一内电极和所述第二内电极中的每个的厚度基本相等的厚度。
7.如权利要求5所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述多个虚设电极之间在厚度方向上的间隔与所述第一内电极和所述第二内电极之间在厚度方向上的间隔基本相同。
8.一种多层陶瓷电子组件，包括：
陶瓷主体，包括介电层及第一内电极和第二内电极，所述第一内电极和所述第二内电极堆叠成交替地暴露于所述陶瓷主体的第一外表面和第二外表面，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，分别设置在所述第一外表面和所述第二外表面上，以分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极，
其中，所述陶瓷主体还包括设置在所述第一内电极和所述第二内电极的上部和下部中的至少一个上的保护层，
所述保护层包括虚设电极单元及第一外虚设电极单元和第二外虚设电极单元，所述虚设电极单元具有堆叠在其中的多个虚设电极，所述第一外虚设电极单元和所述第二外虚设电极单元分别与所述第一外电极和所述第二外电极电接触，
所述虚设电极单元的从最上面的虚设电极到最下面的虚设电极的厚度大于所述虚设电极单元的长度，并且
所述第一外虚设电极单元和所述第二外虚设电极单元各自具有比所述虚设电极单元的长度长的长度。
9.如权利要求8所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一外虚设电极单元和所述第二外虚设电极单元中的每个的长度分别比从所述第一内电极到所述第二外电极或从所述第二内电极到所述第一外电极的间隔距离长。
10.如权利要求8所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述虚设电极单元形成为多个虚设电极单元。
11.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述多个虚设电极单元之间在长度方向上的间隔距离比所述多个虚设电极单元中的每个在长度方向上的长度短。
12.如权利要求8所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述陶瓷主体的厚度是1mm或更小。
13.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述多个虚设电极中的每个具有与所述第一内电极和所述第二内电极中的每个的厚度基本相等的厚度。
14.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述多个虚设电极之间在厚度方向上的间隔与所述第一内电极和所述第二内电极之间在厚度方向上的间隔基本相同。
15.如权利要求10所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述虚设电极单元的数量是三或更多。
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