CN111029141A - 多层陶瓷电子组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了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，包括介电层以及交替地暴露于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，设置在陶瓷主体的第一外表面和第二外表面上，以分别连接到第一内电极和第二内电极。第一内电极具有连接到第一外电极的多个第一端和位于多个第一端之间的第一凹陷区域，所述第一凹陷区域至少部分地填充有介电材料。第二内电极具有连接到第二外电极的多个第二端和位于多个第二端之间的第二凹陷区域，第二凹陷区域至少部分地填充有介电材料。
Description
本申请要求于2018年10月10日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0120587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
多层陶瓷电子组件由于其具有小尺寸、实现高电容并且可容易地安装，已广泛用作信息技术(IT)装置(诸如计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话等)的组件。多层陶瓷电子组件由于其具有高可靠性和高强度特性也已被广泛用作电气组件。
多层陶瓷电子组件可包括提供电容的多个内电极和介电层。由于多个内电极和介电层彼此不同，因此多层陶瓷电子组件可能在将多个内电极和介电层压制成小空间期间引起裂纹和分层。
根据多层陶瓷电子组件的小型化和高容量，裂纹和分层可能更频繁地发生，降低了多层陶瓷电子组件的可靠性和生产率，并且促使了制造期间水分和镀液的渗透。
发明内容
本公开的一方面可提供一种能够抑制内电极和/或介电层的裂纹和分层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可包括：陶瓷主体，包括介电层以及交替地暴露于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所述第一外表面和所述第二外表面上，以分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极。所述第一内电极可具有连接到所述第一外电极的多个第一端和位于所述多个第一端之间的第一凹陷区域，所述第一凹陷区域至少部分地填充有介电材料。所述第二内电极可具有连接到所述第二外电极的多个第二端和位于所述多个第二端之间的第二凹陷区域，所述第二凹陷区域至少部分地填充有所述介电材料。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和优点将被更清楚地理解，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内电极的暴露的透视图；
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介电层和内电极之间的力的侧视图；以及
图5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平面图。
具体实施方式
在下文中，现将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
将在下文中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可被安装在印刷电路板210上的第一电极焊盘221和第二电极焊盘222上以构成其上安装有多层陶瓷电子组件的板200。
陶瓷主体110可利用六面体形成，所述六面体具有在长度方向L上的相对的端表面、在宽度方向W上的相对的侧表面以及在厚度方向T上的相对的侧表面。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(如图4中所示)。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)不限于本示例性实施例中示出的陶瓷主体110的形状和尺寸以及堆叠的介电层111的数量。
设置在陶瓷主体110中的多个介电层可处于烧结状态，并且相邻的介电层可彼此成为一体，使得在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下，相邻的介电层之间的边界不容易显而易见。
例如，陶瓷主体110可具有六面体的八个角部被倒圆的形式。因此，可提高陶瓷主体110的耐久性和可靠性，并且可提高角部处的第一外电极131和第二外电极132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，并且可包括具有高介电常数的陶瓷粉末，诸如钛酸钡(BaTiO3)基粉末或钛酸锶(SrTiO3)基粉末。然而，根据本公开的介电层的材料不限于此。此外，根据本公开的目的，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中。
用于形成介电层的陶瓷粉末的平均粒径不受具体限制，并且可进行控制以实现本公开的目的。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，可通过将包含诸如钛酸钡(BaTiO3)粉末等粉末的浆料涂敷到载体膜并随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以制备浆料并通过刮刀法将浆料制造成具有几微米厚度的片状而形成，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个表面)上，以分别连接到第一内电极和第二内电极，并且可被构造为将第一内电极121和第二内电极122以及板彼此电连接。
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。
可在陶瓷主体110的在长度方向L上的至少一个表面上通过将陶瓷主体110浸入包含金属成分的膏中的方法或者印刷包含导电金属的导电膏的方法形成第一电极层和第二电极层，第一电极层和第二电极层也可通过片转印法或焊盘转印法形成。
第一镀层和第二镀层可通过溅射或电沉积形成，但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与第二内电极122之间的介电层。
第一内电极121和第二内电极122堆叠以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个端表面)以具有不同的极性，且介电层介于第一内电极121和第二内电极122之间。
通过印刷包含导电金属的导电膏，第一内电极121和第二内电极122可形成为在介电层的堆叠方向上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个端表面，并且第一内电极121和第二内电极122可通过介于它们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而分别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可具有0.1μm至0.2μm的平均粒径，并且可利用包括40wt％至50wt％的导电金属粉末的用于内电极的导电膏形成，但不限于此。
用于内电极的导电膏可通过印刷法等涂敷到陶瓷片，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、压制和烧结两百个或三百个其上印刷有内电极图案的陶瓷片以制造陶瓷主体110。
因此，当电压施加到第一外电极和第二外电极时，电荷可在彼此面对的第一内电极121与第二内电极122之间累积。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彼此叠置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彼此叠置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。此外，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与第二内电极122之间的间隔，因此介电层的厚度越小，多层陶瓷电子组件100的电容越大。
形成第一内电极121和第二内电极122的导电膏中包含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的耐压特性可改善得越多。
当多层陶瓷电子组件100需要如电气组件的高耐压特性时，多层陶瓷电子组件100可设计成使得介电层111的平均厚度是第一内电极121和第二内电极122的平均厚度的两倍大。因此，多层陶瓷电子组件100可具有高耐压特性，以用作电气组件。
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。
第一内电极121可包括第一电容区域121d、连接到第一外电极的多个第一端121b和121c以及位于多个第一端121b与121c之间并且至少部分利用介电材料填充的第一凹陷区域121a。填充第一凹陷区域121a的介电材料可与用于形成介电层111的介电材料相同。
第二内电极122可包括第二电容区域122d、连接到第二外电极的多个第二端122b和122c以及位于多个第二端122b与122c之间并且至少部分利用介电材料填充的第二凹陷区域122a。填充第二凹陷区域122a的介电材料可与用于形成介电层111的介电材料相同。
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内电极的暴露的透视图。
参照图3，多个第一端121b和121c以及多个第二端122b和122c可暴露于陶瓷主体110的第一外表面和第二外表面。
与第一内电极121中的第一凹陷区域121a和第二内电极122中的第二凹陷区域122a对应的部分可不暴露于第一外表面和第二外表面。
也就是说，与第一内电极和第二内电极包括没有凹陷区域的平坦端的示例相比，第一内电极121和第二内电极122的暴露区域可通过第一凹陷区域121a和第二凹陷区域122a减小。
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介电层和内电极之间的力的侧视图。
参照图4，包括介电层111以及第一内电极121和第二内电极122的陶瓷主体110可通过在制造工艺期间在厚度方向上施加第一力F1来压缩。
因此，介电层111的一部分可占据第一内电极121与第二外电极之间的空间的一部分以及第二内电极122与第一外电极之间的空间的一部分。
也就是说，介电层111可被构造为在第一内电极121和第二内电极122中的每个的另一端的上部或下部处具有斜的边界线。
此外，介电层111可被构造为使得多个第一端和第二端的上部或下部处的厚度大于第一内电极121和第二内电极122彼此叠置的区域的厚度。
因此，介电层111可向第一内电极121和第二内电极122的另一端施加第二力F2和第三力F3。第二力F2和第三力F3的矢量和可以是纵向力，例如，在长度方向上的力。
通常，纵向力可能降低介电层111以及第一内电极121和第二内电极122抵抗外部冲击(例如，在切割陶瓷主体的工艺中与刀片的摩擦、发泡工艺中的陶瓷主体的分离、生抛光工艺中陶瓷主体之间的碰撞、塑化工艺中去粘合剂时出现的路径等)的耐久性，从而引起第一内电极121和第二内电极122的裂纹和分层并且降低陶瓷主体110的第一内电极121和第二内电极122与介电层111之间的结合强度。
由于填充在第一凹陷区域和第二凹陷区域的至少一部分中的介电材料，根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件可施加有第四力F4。在厚度方向上的同一水平面上(例如，在同一内电极的水平面上)，由于第四力F4是对第二力F2和第三力F3的矢量和的反作用，因此与内电极不具有凹陷区域的示例相比，可降低施加在同一内电极上的第二力F2和第三力F3。
因此，根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件可抑制介电层111以及第一内电极121和第二内电极122的裂纹和分层，并且增强陶瓷主体110的第一内电极121和第二内电极122与介电层111之间的结合强度。
另一方面，填充在第一凹陷区域和第二凹陷区域的至少一部分中的介电材料可以具有比介电层111的密度大的密度。因此，密度增大的介电材料可将更大的第四力(F4)施加到第一内电极121和第二内电极122。
例如，可通过负印刷工艺利用介电材料填充第一凹陷区域和第二凹陷区域，并且可通过控制负印刷工艺的环境来进一步增大介电材料的密度。
另一方面，为了制造工艺的效率，第一内电极121和第二内电极122可包括Ni，并且根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电子组件可增强Ni与介电层111之间的结合强度，从而抑制裂纹和分层。
图5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平面图。
参照图5，陶瓷主体110可具有(2×Lm+La)的长度和(2×Wm+Wa)的宽度。
当在厚度方向上观察时，第一内电极和第二内电极可具有彼此叠置的区域。叠置区域的面积可由La和Wa的乘积确定，并且可对应于陶瓷主体110的电容。
陶瓷主体110可具有在陶瓷主体110的在长度方向上的每侧上具有Lm长度的纵向边缘部以及在陶瓷主体110的在宽度方向上的每侧上具有Wm宽度的横向边缘部。
纵向边缘部可包括具有L1长度的第一纵向边缘部和具有L2长度的第二纵向边缘部。
参照图5，第一凹陷区域121a的边界线的至少一部分可相对于多个第一端121b和121c倾斜，并且第二凹陷区域122a的边界线的至少一部分可相对于多个第二端122b和122c倾斜。
因此，第一内电极121和第二内电极122可受到填充在第一凹陷区域121a和第二凹陷区域122a中的介电材料的纵向力，该纵向力大于由第一凹陷区域121a和第二凹陷区域122a自身对第一内电极和第二内电极施加的纵向力。
由于第一凹陷区域121a和第二凹陷区域122a的尺寸增加，可抑制第一内电极121和第二内电极122以及介电层的裂纹和分层而不牺牲电容。
参照图5，多个第一端的总长度(W2+W3)(在陶瓷主体110的宽度方向上)可短于陶瓷主体的宽度(2×Wm+Wa)的一半，并且多个第二端的总长度(W2+W3)(在陶瓷主体110的宽度方向上)可小于陶瓷主体的宽度(2×Wm+Wa)的一半。
因此，填充在第一凹陷区域121a和第二凹陷区域122a中的介电材料可在陶瓷主体110的烧结期间对纵向力起支配作用。因此，可更有效地抑制第一内电极121和第二内电极122以及介电层的裂纹和分层。
参照图5，多个第一端之间的间隔W1可短于多个第一端的总长度(W2+W3)(在陶瓷主体110的宽度方向上)，并且多个第二端之间的间隔W1可短于多个第二端的总长度(W2+W3)(在陶瓷主体110的宽度方向上)。
因此，可保持第一内电极121和第二内电极122之间的连接稳定性，并且第一外电极和第二外电极可抑制等效串联电阻(ESR)的显著增加。
参照图5，当在厚度方向上观察时，第一凹陷区域121a可被构造为不与第二内电极122叠置，并且当在厚度方向上观察时，第二凹陷区域122a可被构造为不与第一内电极121叠置。
因此，可在不牺牲陶瓷主体110的电容的情况下抑制第一内电极121和第二内电极122以及介电层的裂纹和分层。
参照图5，第一凹陷区域121a和第二凹陷区域122a均可具有半圆形形状。因此，第一凹陷区域121a和第二凹陷区域122a可形成为具有高可靠性。
例如，第一凹陷区域121a和第二凹陷区域122a可以在多个陶瓷主体110彼此结合的状态下在多个陶瓷主体110的边界线处形成为圆形形状。然后，可切割多个陶瓷主体110。在这种情况下，第一凹陷区域121a和第二凹陷区域122a可具有半圆形形状。
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抑制内电极和/或介电层的裂纹和分层。
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而言将显而易见的是，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 (10)
1.一种多层陶瓷电子组件，包括：
陶瓷主体，包括介电层以及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所述第一外表面和所述第二外表面上，以分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极，
其中，所述第一内电极具有连接到所述第一外电极的多个第一端和位于所述多个第一端之间的第一凹陷区域，所述第一凹陷区域至少部分地填充有介电材料，并且
所述第二内电极具有连接到所述第二外电极的多个第二端和位于所述多个第二端之间的第二凹陷区域，所述第二凹陷区域至少部分地填充有所述介电材料。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一凹陷区域的边界线的至少一部分相对于所述多个第一端倾斜，并且
所述第二凹陷区域的边界线的至少一部分相对于所述多个第二端倾斜。
3.根据权利要求2所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述多个第一端在所述陶瓷主体的宽度方向上的总长度短于所述陶瓷主体的宽度的一半，并且
所述多个第二端在所述陶瓷主体的所述宽度方向上的总长度短于所述陶瓷主体的所述宽度的一半。
4.根据权利要求3所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述多个第一端之间的间隔短于所述多个第一端的所述总长度，并且
所述多个第二端之间的间隔短于所述多个第二端的所述总长度。
5.根据权利要求4所述的多层陶瓷电子组件，其中，当在所述陶瓷主体的厚度方向上观察时，所述第一凹陷区域与所述第二内电极分开，并且
当在所述厚度方向上观察时，所述第二凹陷区域与所述第一内电极分开。
6.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一凹陷区域和所述第二凹陷区域中的每个具有半圆形形状。
7.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述介电层在所述第一内电极和所述第二内电极中的每个的另一端的上部或下部上具有斜的边界线。
8.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述介电层的在所述多个第一端和所述多个第二端的上部或下部处的区域的厚度大于所述介电层的在所述第一内电极和所述第二内电极之间的另一区域的厚度。
9.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，填充在所述第一凹陷区域和所述第二凹陷区域的至少一部分中的所述介电材料具有比所述介电层的密度大的密度。
10.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一内电极和所述第二内电极包括Ni。
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