CN111029147A - 多层陶瓷电子组件 - Google Patents
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Abstract
本公开提供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，包括介电层以及第一内电极和第二内电极；以及第一外电极和第二外电极，其中，所述第一外电极包括第一基体电极层、第一镍镀层和第一锡镀层，所述第二外电极包括第二基体电极层、第二镍镀层和第二锡镀层，所述第一基体电极层和所述第二基体电极层分别与所述陶瓷主体在长度方向上的第一外表面和第二外表面至少部分地接触，所述第一镍镀层和所述第二镍镀层设置为分别覆盖所述第一基体电极层和所述第二基体电极层，并且所述第一锡镀层和所述第二锡镀层设置为分别覆盖所述第一镍镀层和所述第二镍镀层，其中，第一锡镀层和第二锡镀层中的每个的中央部的厚度超过5μm。
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10-2018-0120586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尺寸小、确保高容量和易于安装而被广泛用作诸如计算机、PDA、蜂窝电话等的装置中的IT组件，并且由于其高可靠性和高刚性特性而被广泛用作电气组件。
近来，多层陶瓷电子组件被用于可穿戴电子装置和微电子装置中，因此，需要考虑减薄的结构。
然而，减薄的多层陶瓷电子组件在被安装在基板上时可能受到焊料的拉应力的相对大的影响。
发明内容
本公开的一方面可提供一种可通过外电极的锡镀层安装在基板上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，包括堆叠的介电层以及第一内电极和第二内电极，并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，所述第一内电极和所述第二内电极交替地暴露于所述陶瓷主体在长度方向上的第一外表面和第二外表面；以及第一外电极和第二外电极，设置在所述陶瓷主体的所述第一外表面和所述第二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，所述第一外电极包括第一基体电极层、第一镍镀层和第一锡镀层，所述第二外电极包括第二基体电极层、第二镍镀层和第二锡镀层，所述第一基体电极层和所述第二基体电极层分别与所述陶瓷主体的所述第一外表面和所述第二外表面至少部分地接触，所述第一镍镀层和所述第二镍镀层设置为分别覆盖所述第一基体电极层和所述第二基体电极层，并且所述第一锡镀层和所述第二锡镀层设置为分别覆盖所述第一镍镀层和所述第二镍镀层，并且其中，所述第一锡镀层和所述第二锡镀层中的每个的中央部的厚度超过5μm。
根据本公开的另一方面，一种多层陶瓷电子组件可包括：基板；第一电极焊盘和第二电极焊盘，设置在所述基板上；陶瓷主体，包括堆叠的介电层以及第一内电极和第二内电极，并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，所述第一内电极和所述第二内电极交替地暴露于所述陶瓷主体在长度方向上的第一外表面和第二外表面；以及第一外电极和第二外电极，设置在所述陶瓷主体的所述第一外表面和所述第二外表面上，所述第一外电极和所述第二外电极分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极并且分别电连接到所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘，其中，所述第一外电极包括第一基体电极层、第一镍镀层和第一锡镀层，所述第二外电极包括第二基体电极层、第二镍镀层和第二锡镀层，所述第一基体电极层和所述第二基体电极层分别与所述陶瓷主体的所述第一外表面和所述第二外表面至少部分地接触，所述第一镍镀层和所述第二镍镀层设置为分别覆盖所述第一基体电极层和所述第二基体电极层，并且所述第一锡镀层和所述第二锡镀层设置为分别覆盖所述第一镍镀层和所述第二镍镀层，并且其中，所述第一锡镀层和所述第二锡镀层的角部中靠近所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘的角部的厚度大于所述第一锡镀层和所述第二锡镀层的中央部的厚度。
附图说明
通过下面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是示出根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件的透视图；
图2是示出根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件的侧视图；
图3是示出根据本公开中的示例性实施例的在多层陶瓷电子组件中另外设置铜镀层的结构的侧视图；以及
图4是示出根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件的锡镀层的厚度的侧视图。
具体实施方式
在下文中，现在将参照附图详细描述本公开中的示例性实施例。
当定义六面体的方向以便清楚地解释本公开中的示例性实施例时，附图中所示的L、W和T分别表示长度方向、宽度方向和厚度方向。这里，厚度方向可具有与堆叠介电层的堆叠方向相同的含义。
在下文中，将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描述为多层陶瓷电容器，但是本公开不限于此。
图1是示出根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100的透视图。图2是示出根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100的侧视图。
参照图1和图2，根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100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可形成为六面体，所述六面体具有在长度方向L上的两个侧表面、在宽度方向W上的两侧以及在厚度方向T上的两侧。陶瓷主体110通过在厚度方向T上堆叠然后烧结多个介电层111而形成。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)不限于本实施例中所示的形状和尺寸以及数量。
布置在陶瓷主体110中的多个介电层111处于烧结状态。相邻的介电层111可成为一体，使得相邻的介电层111之间的边界可在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下难以确认。
例如，陶瓷主体110可在六面体的八个角部处具有倒圆的形状。因此，可提高陶瓷主体110的耐久性和可靠性，并且可改善角部处的第一外电极131和第二外电极132的结构可靠性。
可根据多层陶瓷电子组件100的容量设计任意改变介电层111的厚度。介电层111可包括诸如钛酸钡基材料(BaTiO3)或钛酸锶基材料(SrTiO3)的具有高介电常数的陶瓷粉末，但是本公开不限于此。此外，可根据本公开的目的，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111的陶瓷粉末的平均粒径没有具体限制，并且可被调整以实现本公开的目的，而且可被调整为例如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可用作需要小尺寸和高容量的组件(如IT组件的情况)。
例如，介电层111可通过将利用诸如钛酸钡(BaTiO3)的粉末形成的浆料涂敷到载体膜并且使浆料干燥以提供多个陶瓷片来形成。陶瓷片可通过使陶瓷粉末、粘合剂和溶剂混合以制备浆料并且通过使用刮刀法将浆料形成为具有几微米厚度的片来形成，但是本公开不限于此。
第一内电极121和第二内电极122可包括彼此具有不同极性的至少一个第一内电极121和至少一个第二内电极122，并且可形成为具有预定厚度，并且在介电层111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形成，以沿着介电层111的堆叠方向交替地暴露于陶瓷主体110在长度方向L上的一侧和另一侧，并且可通过布置在中间的介电层111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在长度方向L上的两侧的部分分别电连接到形成在陶瓷主体110在长度方向L上的两侧的第一外电极131和第二外电极132。
例如，第一内电极121和第二内电极122可利用用于内电极的导电膏形成，所述用于内电极的导电膏包括平均粒径为0.1μm至0.2μm且按重量计40％至50％的导电金属粉末，但是不限于此。
可通过使用印刷技术等将用于内电极的导电膏涂敷在陶瓷片上以形成内电极图案。可通过使用丝网印刷法或凹版印刷法印刷导电膏，但是本公开不限于此。陶瓷主体110可通过堆叠、压制并烧结200至300个层的印刷有内电极图案的陶瓷片来制造。
因此，当向第一外电极131和第二外电极132施加电压时，电荷在彼此相对的第一内电极121和第二内电极122之间累积。此时，多层陶瓷电子组件100的电容与第一内电极121和第二内电极122的叠置区域的面积成比例。
也就是说，当第一内电极121和第二内电极122的叠置区域的面积最大化时，即使在相同尺寸的电容器中，多层陶瓷电子组件100的电容也可最大化。
可根据用途确定第一内电极121和第二内电极122的厚度，例如，第一内电极121和第二内电极122的厚度为0.4μm或更小。此外，设置在第一内电极和第二内电极之间的介电层的平均厚度为0.4μm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可用作需要小尺寸和高容量的组件(如IT组件的情况)。
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之间的距离，所以随着介电层111的厚度变小，多层陶瓷电子组件100的电容可增大。
另一方面，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诸如镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、铅(Pb)、铂(Pt)等的单独的金属或者它们的合金，但是本公开不限于此。
第一外电极131和第二外电极132可设置在陶瓷主体110的外部以分别连接到第一内电极121和第二内电极122，并且可构造为使第一内电极121和第二内电极122与基板之间电连接。
第一外电极131包括第一基体电极层131a、第一镍镀层131b和第一锡镀层131c，第二外电极132包括第二基体电极层132a、第二镍镀层132b和第二锡镀层132c，第一基体电极层131a和第二基体电极层132a分别与陶瓷主体110的第一外表面和第二外表面至少部分地接触，第一镍镀层131b和第二镍镀层132b设置为分别覆盖第一基体电极层131a和第二基体电极层132a，并且第一锡镀层131c和第二锡镀层132c设置为分别覆盖第一镍镀层131b和第二镍镀层132b。
第一基体电极层131a可包括设置在陶瓷主体的第一外表面上的竖直部以及从竖直部沿长度方向延伸以覆盖陶瓷主体的除了第一外表面和第二外表面之外的剩余外表面的部分的延伸部，并且第二基体电极层132a可包括设置在陶瓷主体的第二外表面上的竖直部以及从竖直部沿长度方向延伸以覆盖陶瓷主体的除了第一外表面和第二外表面之外的剩余外表面的部分的延伸部。
根据设计，第一外电极131包括设置在第一基体电极层131a与第一镍镀层131b之间的导电树脂层(未示出)，第二外电极132包括设置在第二基体电极层132a与第二镍镀层132b之间的导电树脂层(未示出)，从而具有进一步提高的耐久性。
与镀层相比，第一基体电极层131a和第二基体电极层132a可相对容易地结合到第一内电极121和第二内电极122，从而减小了相对于第一内电极121和第二内电极122的接触电阻。
例如，可通过浸入包括金属成分的膏中或通过印刷包括导电金属的导电膏而在陶瓷主体110在厚度方向T上的至少一侧上形成第一基体电极层131a和第二基体电极层132a，并且可通过使用片转印法(sheet transfer method)或焊盘转印法(pad transfermethod)形成第一基体电极层131a和第二基体电极层132a。
例如，第一基体电极层131a和第二基体电极层132a可以是诸如铜(Cu)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、铅(Pb)等的单独的金属或者它们的合金。
第一镍镀层131b设置在第一基体电极层131a与第一锡镀层131c之间，并且第二镍镀层132b设置在第二基体电极层132a与第二锡镀层132c之间，从而防止第一基体电极层131a与第一锡镀层131c之间以及第二基体电极层132a与第二锡镀层132c之间的反应。此外，第一镍镀层131b和第二镍镀层132b可改善等效串联电阻(ESR)、耐热性和结构可靠性。
第一镍镀层131b和第二镍镀层132b以及第一锡镀层131c和第二锡镀层132c可通过溅射或电沉积形成，但不限于此。
根据设计，第一镍镀层131b和第二镍镀层132b可不仅包含镍，而且还可以以比镍的比例低的比例包含诸如铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、铅(Pb)等的单独的金属或者它们的合金。
由于第一锡镀层131c和第二锡镀层132c具有相对低的熔点，因此可提高第一外电极131和第二外电极132的基板安装的容易性。
通常，锡镀层131c或132c可经由包括Sn-Cu-Ag合金膏的焊料结合到基板210上的电极焊盘221或222。也就是说，锡镀层131c或132c可在回流工艺期间熔化并结合到焊料。
此时，由于锡镀层131c或132c可沿长度方向向外拉陶瓷主体110，所以陶瓷主体110可能经受拉应力。这样的拉应力可能在陶瓷主体110中引起裂纹或分层。陶瓷主体110的厚度T相对于陶瓷主体110的宽度W越小，拉应力引起裂纹或分层越频繁。
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包括厚度大的第一锡镀层131c和第二锡镀层132c，使得多层陶瓷电子组件100可在不使用焊料的情况下安装在基板210的第一电极焊盘221和第二电极焊盘222上。
例如，第一锡镀层131c和第二锡镀层132c中的每个的中央部的厚度Tc可大于第一镍镀层131b和第二镍镀层132b中的每个的中央部的厚度。这里，中央部的厚度Tc是指当在长度方向上观看第一外电极131和第二外电极132时在中央部处的第一锡镀层131c和第二锡镀层132c的在长度方向上的厚度。
下面的表1示出了当多层陶瓷电子组件100在不使用焊料的情况下安装在基板210上时根据第一锡镀层131c和第二锡镀层132c的中央部的厚度Tc的安装缺陷频率。
[表1]
参照上面的表1，当第一锡镀层131c和第二锡镀层132c中的每个的中央部的厚度Tc超过5μm时，根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100可在不使用焊料的情况下以高可靠性安装在基板210上，因此多层陶瓷电子组件100在安装时可不经受拉应力。
因此，即使陶瓷主体110的厚度T减薄到陶瓷主体110的宽度W的一半或更小，根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件100也可以以高可靠性安装在基板210上。
由于第一锡镀层131c直接用于外电极131与第一电极焊盘221之间的结合并且第二锡镀层132c直接用于外电极132与第二电极焊盘222之间的结合，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可在安装时通过针对第一锡镀层131c和第二锡镀层132c的熔点进行优化的回流工艺安装在基板210上。
此时，第一锡镀层131c和第二锡镀层132c的一部分可熔化并流到第一电极焊盘221和第二电极焊盘222上。流到第一电极焊盘221和第二电极焊盘222上的第一锡镀层131c和第二锡镀层132c的一部分在回流工艺之后固化，从而在外电极131与第一电极焊盘221之间以及外电极132与第二电极焊盘222之间物理结合。
因此，第一锡镀层131c和第二锡镀层132c的角部中靠近第一电极焊盘和第二电极焊盘的角部(例如，下侧)的厚度T_角部可大于第一锡镀层131c和第二锡镀层132c的中央部的厚度Tc。这里，角部的厚度的方向垂直于角部的表面，并且相对于厚度方向和长度方向倾斜45度。
由于第一锡镀层131c和第二锡镀层132c可不在包括Sn-Cu-Ag合金膏的焊料中熔化，所以第一锡镀层131c与第一电极焊盘221接触的表面和第二锡镀层132c与第二电极焊盘222接触的表面可不包含Ag和Cu中的至少一种。
图3是示出根据本公开中的示例性实施例的在多层陶瓷电子组件中另外设置铜镀层131d和132d的结构的侧视图。
参照图3，第一外电极还可包括设置在第一基体电极层131a与第一镍镀层131b之间的第一铜镀层131d，并且第二外电极还可包括设置在第二基体电极层132a与第二镍镀层132b之间的第二铜镀层132d。
第一铜镀层131d和第二铜镀层132d可进一步平衡整个镀层，从而提高第一外电极和第二外电极的防潮可靠性，并进一步改善第一外电极和第二外电极的结构稳定性。
第一锡镀层131c和第二锡镀层132c中的每个的中央部的厚度Tc可大于第一镍镀层131b和第二镍镀层132b中的每个的中央部的厚度，并且可大于第一铜镀层131d和第二铜镀层132d中的每个的中央部的厚度。因此，根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件可在不使用焊料的情况下以更高的可靠性安装在基板210上。
另一方面，第一基体电极层131a和第二基体电极层132a中的每个可包含最多的镍。因此，第一铜镀层131d和第二铜镀层132d可更稳定地形成在第一基体电极层131a和第二基体电极层132a上。
图4是示出根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件的锡镀层的厚度的侧视图。
参照图4，第一锡镀层131c和第二锡镀层132c的角部中靠近第一电极焊盘和第二电极焊盘的角部(例如，下侧)的厚度T_角部可大于第一锡镀层131c和第二锡镀层132c的中央部的厚度Tc。
因此，在不使用焊料的情况下，第一锡镀层131c和第二锡镀层132c可有效地用于安装第一外电极和第二外电极。
例如，第一锡镀层131c和第二锡镀层132c的中央部的厚度Tc大于第一镍镀层131b和第二镍镀层132b的中央部的厚度。
如果第一铜镀层设置在第一基体电极层131a与镍镀层131b之间并且第二铜镀层设置在第二基体电极层132a与镍镀层132b之间，则第一锡镀层131c和第二锡镀层132c的中央部的厚度Tc可大于第一铜镀层和第二铜镀层中的每个的中央部的厚度。
如以上所阐述的，根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件可通过外电极的锡镀层以高可靠性安装在基板上，因此多层陶瓷电子组件可在安装在基板上时不经受拉应力。
因此，即使多层陶瓷电子组件变薄，根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件也可以以高可靠性安装在基板上。
尽管上面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将明显的是，可在不脱离本公开的由所附权利要求限定的范围的情况下进行修改和改变。
Claims (12)
1.一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，包括堆叠的介电层以及第一内电极和第二内电极，并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，所述第一内电极和所述第二内电极交替地暴露于所述陶瓷主体在长度方向上的第一外表面和第二外表面；以及
第一外电极和第二外电极，设置在所述陶瓷主体的所述第一外表面和所述第二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，所述第一外电极包括第一基体电极层、第一镍镀层和第一锡镀层，所述第二外电极包括第二基体电极层、第二镍镀层和第二锡镀层，所述第一基体电极层和所述第二基体电极层分别与所述陶瓷主体的所述第一外表面和所述第二外表面至少部分地接触，所述第一镍镀层和所述第二镍镀层设置为分别覆盖所述第一基体电极层和所述第二基体电极层，并且所述第一锡镀层和所述第二锡镀层设置为分别覆盖所述第一镍镀层和所述第二镍镀层，并且其中，所述第一锡镀层和所述第二锡镀层中的每个的中央部的厚度超过5μm。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述陶瓷主体的厚度是所述陶瓷主体的宽度的一半或更小。
3.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设置在所述第一基体电极层与所述第一镍镀层之间的第一铜镀层，并且所述第二外电极还包括设置在所述第二基体电极层与所述第二镍镀层之间的第二铜镀层。
4.根据权利要求3所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一锡镀层和所述第二锡镀层中的每个的中央部的厚度大于所述第一镍镀层和所述第二镍镀层中的每个的中央部的厚度，并且大于所述第一铜镀层和所述第二铜镀层中的每个的中央部的厚度。
5.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一基体电极层和所述第二基体电极层中的每个包含镍。
6.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一基体电极层包括设置在所述陶瓷主体的所述第一外表面上的竖直部以及从所述竖直部沿所述长度方向延伸以覆盖所述陶瓷主体的除了所述第一外表面和所述第二外表面之外的剩余外表面的部分的延伸部，并且所述第二基体电极层包括设置在所述陶瓷主体的所述第二外表面上的竖直部以及从所述竖直部沿所述长度方向延伸以覆盖所述陶瓷主体的除了所述第一外表面和所述第二外表面之外的剩余外表面的部分的延伸部。
7.一种多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件包括：
基板；
第一电极焊盘和第二电极焊盘，设置在所述基板上；
陶瓷主体，包括堆叠的介电层以及第一内电极和第二内电极，并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，所述第一内电极和所述第二内电极交替地暴露于所述陶瓷主体在长度方向上的第一外表面和第二外表面；以及
第一外电极和第二外电极，设置在所述陶瓷主体的所述第一外表面和所述第二外表面上，所述第一外电极和所述第二外电极分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极并且分别电连接到所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘，
其中，所述第一外电极包括第一基体电极层、第一镍镀层和第一锡镀层，所述第二外电极包括第二基体电极层、第二镍镀层和第二锡镀层，所述第一基体电极层和所述第二基体电极层分别与所述陶瓷主体的所述第一外表面和所述第二外表面至少部分地接触，所述第一镍镀层和所述第二镍镀层设置为分别覆盖所述第一基体电极层和所述第二基体电极层，并且所述第一锡镀层和所述第二锡镀层设置为分别覆盖所述第一镍镀层和所述第二镍镀层，并且其中，所述第一锡镀层和所述第二锡镀层的角部中靠近所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘的角部的厚度大于所述第一锡镀层和所述第二锡镀层的中央部的厚度。
8.根据权利要求7所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述陶瓷主体的厚度是所述陶瓷主体的宽度的一半或更小。
9.根据权利要求7所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一锡镀层和所述第二锡镀层中的每个的中央部的厚度大于所述第一镍镀层和所述第二镍镀层中的每个的中央部的厚度。
10.根据权利要求7所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一锡镀层和所述第二锡镀层中的每个的中央部的厚度超过5μm。
11.根据权利要求7所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一锡镀层与所述第一电极焊盘接触的表面和所述第二锡镀层与所述第二电极焊盘接触的表面不包含Ag和Cu中的至少一种。
12.根据权利要求7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为0.4μm或更小，并且
其中，所述第一内电极和所述第二内电极的平均厚度为0.4μm或更小。
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