CN111048313B - 多层陶瓷电子组件及包括在多层陶瓷电子组件中的中介器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多层陶瓷电子组件及包括在多层陶瓷电子组件中的中介器，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；第一外电极和第二外电极，分别设置在陶瓷主体的第一外表面和第二外表面上，以分别电连接到第一内电极和第二内电极；以及中介器，包括具有第一凹入区和第二凹入区的绝缘主体以及第一端子电极和第二端子电极。第一凹入区和第二凹入区设置在宽度方向上的中央区域中。A/B在从0.14或更大至0.51或更小的范围内，其中，A是第一凹入区和第二凹入区中的每个在沿长度和宽度方向的截面中观察的面积，并且B是第一端子电极和第二端子电极中的每个在沿长度和宽度方向的截面中观察的面积。

Description

多层陶瓷电子组件及包括在多层陶瓷电子组件中的中介器
本申请要求于2018年10月12日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0122109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及包括在多层陶瓷电子组件中的中介器。
背景技术
多层陶瓷电子组件因其诸如紧凑、高电容和易于安装的优点已经广泛用作计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话等的信息技术(IT)组件。此外，这样的多层陶瓷电子组件因其高可靠性和高强度特性而广泛用作电子组件。
多层陶瓷电子组件会因内部压电效应而导致声学噪声。这样的声学噪声可传播到板上，进而导致人可感知的噪声和附近传感器的故障。
发明内容
本公开的一方面可提供一种具有降低的噪声并且与板的粘合强度提高的多层陶瓷电子组件及包括在该多层陶瓷电子组件中的中介器。
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交替地层叠，并分别暴露于所述陶瓷主体的第一外表面和第二外表面，且所述介电层中的每个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，分别设置在所述陶瓷主体的第一外表面和第二外表面上，以分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极；以及中介器，包括绝缘主体以及第一端子电极和第二端子电极，所述绝缘主体设置在所述陶瓷主体的第一侧上并且具有第一凹入区和第二凹入区，所述第一凹入区和所述第二凹入区分别设置在所述绝缘主体的在长度方向上的第一端和第二端处，所述第一端子电极和所述第二端子电极设置为分别覆盖所述绝缘主体的所述第一端和所述第二端，并且分别电连接到所述第一外电极和所述第二外电极。所述第一凹入区和所述第二凹入区分别设置在所述绝缘主体的宽度方向上的中央区域中。A/B在从0.14或更大至0.51或更小的范围内，其中，A是所述第一凹入区和所述第二凹入区中的每个在沿长度和宽度方向的截面中观察的面积，并且B是所述第一端子电极和所述第二端子电极中的每个的在沿长度和宽度方向的截面中观察的面积。
根据本公开的一方面，一种中介器包括：绝缘主体，具有第一凹入区和第二凹入区，所述第一凹入区和所述第二凹入区分别位于所述绝缘主体的在长度方向上的第一端和第二端处；以及第一端子电极和第二端子电极，设置为分别覆盖所述绝缘主体的在长度方向上的其上设置有所述第一凹入区的侧表面和其上设置有所述第二凹入区的侧表面，并且覆盖所述绝缘主体的上表面的一部分和所述绝缘主体的下表面的一部分。所述第一凹入区和所述第二凹入区分别设置在所述绝缘主体的宽度方向上的中央区域中。A/B在从0.14或更大至0.51或更小的范围内，其中，A是所述第一凹入区和所述第二凹入区中的每个在沿长度和宽度方向的截面中观察的面积，并且B是所述第一端子电极和所述第二端子电极中的每个在沿长度和宽度方向的截面中观察的面积。
附图说明
通过以下结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1A是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1B是焊料被添加到根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件的结构的透视图；
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陶瓷主体的内部的透视图；
图3是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；以及
图4是根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件中包括的中介器的平面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图如下描述本公开的实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式来实施，并且本公开不应被解释为限于在此阐述的实施例。更确切地说，提供这些实施例以使得本公开将是彻底的和完整的，并且将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
在附图中，为了清楚起见，可夸大元件的形状和尺寸，并且始终将使用相同的附图标号来表示相同或相似的组件。
此外，在整个说明书，除非明确地描述为相反，否则词语“包括”以及诸如“包含”或“具有”的变型将理解为意味着包括所陈述的元件，但不排除任何其它元件。
将定义六面体陶瓷主体的方向以便清楚地描述本发明的实施例。在整个附图中示出的L、W和T分别指的是长度方向、宽度方向和厚度方向。这里，厚度方向可与层叠介电层所沿的方向相同。
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。详细地，将描述多层陶瓷电容器。然而，本公开不限于此。
图1A是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，并且图1B是焊料被添加到根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件的结构的透视图。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陶瓷主体的内部的透视图，并且图3是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。
参照图1A至图3，根据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可成形为六面体，该六面体具有在长度方向L上的两个表面、在宽度方向W上的两个表面以及在厚度方向T上的两个表面。陶瓷主体110可通过在厚度方向T上层叠多个介电层111然后烧结该多个介电层111而形成。陶瓷主体110的形状和尺寸以及层叠的介电层111的数量(一个或更多个)不限于示例性实施例中示出的示例中的形状、尺寸和数量。
设置在陶瓷主体110中的多个介电层111可处于烧结状态，并且相邻的介电层111可彼此一体化，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明显。
例如，陶瓷主体110可以是具有八个圆形角部的六面体。因此，可提高陶瓷主体110的耐久性和可靠性，并且可提高第一外电极131和第二外电极132在角部处的结构可靠性。
介电层111的厚度可根据多层陶瓷电子组件100的电容设计而任意改变，并且介电层111可包含具有高介电常数的陶瓷粉末颗粒，诸如，钛酸钡(BaTiO3)基粉末颗粒或钛酸锶(SrTiO3)基粉末颗粒。然而，介电层111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111的陶瓷粉末的平均颗粒尺寸不受限制，但为了实现本公开的目的可控制平均颗粒尺寸。例如，平均颗粒尺寸可被控制为400纳米(nm)或更小。因此，根据示例性实施例的多层陶瓷电子组件100可用作高度需要小型化和高电容的组件(如在IT组件的情况下)。
例如，可通过将包含诸如钛酸钡(BaTiO3)基粉末的粉末的浆料涂敷到载体膜并干燥涂敷的浆料而制备多个陶瓷片来形成介电层111。可通过混合陶瓷粉末、粘合剂和溶剂来制备浆料并通过刮刀法将制备的浆料制造为具有几微米(μm)厚度的片状来制造陶瓷片，但陶瓷片的制造方法不限于此。
第一外电极131和第二外电极132可设置在陶瓷主体110的第一外表面和第二外表面(例如，在长度方向上的一个外表面和另一外表面)上，以分别连接到第一内电极和第二内电极。此外，第一外电极131和第二外电极132还可被构造成将第一内电极和第二内电极电连接到板。
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)和铅(Pb)中的一种或它们的合金形成。
例如，第一外电极131和第二外电极132可包括包含铜(Cu)或镍(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含镍(Ni)和锡(Sn)的第一镀层和第二镀层。
可通过将陶瓷主体110浸渍在包含金属成分的膏体中或者在陶瓷主体110的厚度方向T上的至少一个表面上印刷包含导电金属的导电膏来形成第一电极层和第二电极层。可选地，第一电极层和第二电极层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法或电解沉积法形成，但第一镀层和第二镀层的形成方法不限于此。
参照图2，陶瓷主体110包括第一内电极121和第二内电极122以及多个介电层。
第一内电极121和第二内电极122交替地层叠并暴露于陶瓷主体110的第一外表面和第二外表面(例如，陶瓷主体110在长度方向上的一个外表面和另一外表面)，以具有彼此不同的极性，且介电层中的每个介于第一内电极和第二内电极之间。
第一内电极121和第二内电极122可在介电层的层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上的一个外表面和另一外表面，并且可利用包含导电金属的导电膏形成。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中的每个而彼此电绝缘。
例如，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L上的两个外表面的部分而分别电连接到分别设置在陶瓷主体110的在陶瓷主体110的长度方向L上的两个外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可通过用于内电极的导电膏形成，该导电膏具有0.1μm至0.2μm的平均颗粒尺寸并基于导电膏的总重量包含40wt％至50wt％的导电金属粉末颗粒，但形成第一内电极121和第二内电极122的导电膏不限于此。
可通过印刷方法等将用于内电极的导电膏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方法、凹版印刷方法等，但不限于此。可堆叠、压制并且烧结200层至300层的其上印刷有内电极图案的陶瓷片以制造陶瓷主体110。
因此，当向彼此相对的第一外电极131和第二外电极132施加电压时，电荷在第一内电极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。
例如，当第一内电极121和第二内电极122的重叠的面积显著增大时，即使是具有相同尺寸的电容器的电容也可显著增大。
可根据其预期用途来确定第一内电极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中的每个的厚度可以是0.4μm或更小。另外，层叠的第一内电极121和第二内电极122的数量可以是400或更多。因此，多层陶瓷电子组件100可用作要求紧凑性和高电容的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之间的距离，所以多层陶瓷电子组件100的电容可随着介电层的厚度减小而增大。
第一内电极121和第二内电极122可利用镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、铅(Pb)和铂(Pt)中的一种或它们的合金形成，但它们的材料不限于此。
陶瓷主体110的耐电压特性可随着第一内电极121与第二内电极122之间的距离的增加而提高。
在要求多层陶瓷电子组件100具有与电子组件的耐电压特性一样高的耐压特性的情况下，多层陶瓷电子组件100可以以这样的方式设计：介电层的平均厚度可超过第一内电极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可具有高耐压特性以用作电子组件。
当陶瓷主体的宽度超过其厚度的0.5倍时，陶瓷主体110的耐久性(例如，弯曲强度)可具有提高的可靠性。
参照图1A，根据示例性实施例的多层陶瓷电子组件100可包括中介器200，并且还可包括设置在板300与中介器200之间的第一电极焊盘321和第二电极焊盘322。板300可包括基底构件310。
中介器200可包括绝缘主体210以及第一端子电极221和第二端子电极222，并且可使可能在陶瓷主体110中产生的声学噪声减弱，同时抑制声学噪声传递到位于中介器200的下方的板300。因此，可降低声学噪声。
例如，绝缘主体210可使用与作为印刷电路板(PCB)的绝缘层的材料相同的材料形成，并且可实现为具有与氧化铝相同的高杨氏模量，以使陶瓷主体110的声学噪声有效地降低。
绝缘主体210设置在陶瓷主体110的下侧上，并且具有分别设置在绝缘主体210的在长度方向L上的一端和另一端处的第一凹入区231和第二凹入区232(或者称为第一凹部和第二凹部)。
第一端子电极221和第二端子电极222可设置为覆盖绝缘主体210的其上分别设置有第一凹入区231和第二凹入区232的侧表面。另外，第一端子电极221和第二端子电极222可设置为还覆盖绝缘主体210的上表面的一部分和绝缘主体210的下表面的一部分。第一端子电极221和第二端子电极222可分别电连接到第一外电极131和第二外电极132，并且可分别连接到第一电极焊盘321和第二电极焊盘322。
参照图1B，在安装多层陶瓷电子组件的板300时，第一焊料和第二焊料可分别设置在第一电极焊盘321的上表面上和第二电极焊盘322的上表面上。另外，第一凹入区231和第二凹入区232可以是设置第一焊料241的至少一部分和第二焊料的至少一部分的空间。因此，第一外电极131与第一电极焊盘321可彼此结合，第二外电极132与第二电极焊盘322可彼此结合。
第一凹入区231和第二凹入区232可位于绝缘主体210的宽度方向上的中央部分中，并且可分别与绝缘主体210的长度方向上的一侧和另一侧相邻。例如，第一凹入区231和第二凹入区232是比绝缘主体210的角部封闭的空间。
因此，在第一凹入区231和第二凹入区232中，第一焊料241和第二焊料可在第一外电极131与第一电极焊盘321之间以及在第二外电极132与第二电极焊盘322之间提供更稳定的连接。因此，多层陶瓷电子组件与板300的粘合强度可进一步提高。
第一外电极131的一部分和第二外电极132的一部分可分别设置在第一凹入区231和第二凹入区232的上侧上。因此，第一焊料241和第二焊料可分别在第一外电极131与第一电极焊盘321之间以及第二外电极132与第二电极焊盘322之间提供更稳定的连接。因此，多层陶瓷电子组件与板300的粘合强度可进一步提高。
在第一凹入区231和第二凹入区232尺寸太小的情况下，第一焊料241和第二焊料的相当多的部分可能会形成为上升至第一外电极131和第二外电极132的侧表面。
例如，第一凹入区231和第二凹入区232的尺寸越大，上升至第一外电极131的侧表面的一部分焊料与第一焊料241总量的比以及上升至第二外电极132的侧表面的一部分焊料与第二焊料总量的比就越小。
由于设置在第一外电极131的侧表面和第二外电极132的侧表面上的部分焊料可用作声学噪声的传递路径，所以当上升至第一外电极131的侧表面的一部分焊料与第一焊料241总量的比以及上升至第二外电极132的侧表面的一部分焊料与第二焊料总量的比可减小时，多层陶瓷电子组件的声学噪声可更有效地降低。
例如，根据示例性实施例的多层陶瓷电子组件可因第一凹入区231和第二凹入区232的尺寸不是很小而使声学噪声降低。
在第一凹入区231和第二凹入区232尺寸太大的情况下，第一焊料241和第二焊料可能会稀薄地设置在第一凹入区231和第二凹入区232。因此，第一外电极与第一电极焊盘321以及第二外电极与第二电极焊盘322之间的结合强度会减小。
结果，根据示例性实施例的多层陶瓷电子组件可因第一凹入区231和第二凹入区232的尺寸不是很大而提高多层陶瓷电子组件与板300的粘合强度。
表(1)示出了根据第一凹入区231和第二凹入区232中的每个的在厚度方向上观察的面积A的声学噪声以及第一端子电极221和第二端子电极222中的每个的在厚度方向上观察的面积B的声学噪声。第一凹入区231和第二凹入区232分别设置在绝缘主体210的在长度方向上的一端的中央和在长度方向上的另一端的中央。第一凹入区231和第二凹入区232中的每个可呈半圆形。例如，可基于第一凹入区231的半径和第二凹入区232的半径来调节面积A。
表(1)
Figure BDA0002005753950000081
参照表(1)，当A/B小于0.14时，声学噪声会迅速增大。因此，以A/B为0.14或更大这样的方式来设计多层陶瓷电子组件和中介器200。结果，声学噪声可显著降低。
表(2)示出了根据面积A和面积B的粘合强度。表(2)的实验条件与表(1)的实验条件相同。
表(2)
Figure BDA0002005753950000091
参照表(2)，当A/B大于0.51时，粘合强度会迅速减小。因此，以A/B为0.51或更小这样的方式来设计多层陶瓷电子组件和中介器200。结果，粘合强度可提高。
图4是根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子组件中包括的中介器的平面图。
参照图4，根据示例性实施例的多层陶瓷电子组件的中介器200a还可包括设置在第一凹入区231与绝缘主体210之间的第一端子电极镀层226以及设置在第二凹入区232与绝缘主体210之间的第二端子电极镀层227。
第一端子电极镀层226可使第一焊料的设置在第一凹入区231中的部分与中介器200a的结合强度提高，并且第二端子电极镀层227可使第二焊料的设置在第二凹入区232中的部分与中介器200a的结合强度提高。因此，根据示例性实施例的多层陶瓷电子组件可提高与板的粘合强度。
例如，第一端子电极镀层226和第二端子电极镀层227中的每个可包括锡(Sn)。锡(Sn)具有低熔点，并且可在回流焊工艺期间容易地熔到可包括锡-铜-银(Sn-Cu-Ag)合金膏的第一焊料和第二焊料中。因此，根据示例性实施例的多层陶瓷电子组件可提高与板的粘合强度。
如上所述，根据示例性实施例的多层陶瓷电子组件以及包括在该多层陶瓷电子组件中的中介器可使声学噪声降低，并提高该多层陶瓷电子组件与板的粘合强度。
虽然以上已经示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员而言将明显的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可进行修改和变型。

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交替地层叠并且分别暴露于所述陶瓷主体的第一外表面和第二外表面，且所述介电层中的每个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，分别设置在所述陶瓷主体的第一外表面和第二外表面上，以分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极；以及
中介器，包括绝缘主体以及第一端子电极和第二端子电极，所述绝缘主体设置在所述陶瓷主体的第一侧上并且具有第一凹入区和第二凹入区，所述第一凹入区和所述第二凹入区分别设置在所述绝缘主体的在长度方向上的第一端和第二端处，所述第一端子电极和所述第二端子电极设置为分别覆盖所述绝缘主体的所述第一端和所述第二端，并且分别电连接到所述第一外电极和所述第二外电极，
第一端子电极镀层和第二端子电极镀层，分别设置在所述第一凹入区中和所述第二凹入区中，且分别位于所述第一凹入区与所述绝缘主体之间的边界上和所述第二凹入区与所述绝缘主体之间的边界上，
其中，所述第一凹入区和所述第二凹入区各自设置在所述绝缘主体的宽度方向上的中央区域中，并且
A/B在从0.4032或更大至0.51或更小的范围内，其中，A是所述第一凹入区和所述第二凹入区中的每个在沿长度和宽度方向的截面中观察的面积，并且B是所述第一端子电极和所述第二端子电极中的每个在沿长度和宽度方向的截面中观察的面积。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一外电极的一部分和所述第二外电极的一部分分别设置在所述第一凹入区的上侧上和所述第二凹入区的上侧上。
3.根据权利要求2所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一凹入区和所述第二凹入区中的每个呈半圆形。
4.根据权利要求3所述的多层陶瓷电子组件，其中，所述第一凹入区的半圆形的中心和所述第二凹入区的半圆形的中心分别设置在所述绝缘主体的所述第一端的中央处和所述第二端的中央处。
5.根据权利要求4所述的多层陶瓷电子组件，所述多层陶瓷电子组件还包括：
板；
第一电极焊盘和第二电极焊盘，设置在所述板的上侧上，并且分别电连接到所述第一端子电极和所述第二端子电极；以及
第一焊料和第二焊料，分别设置在所述第一电极焊盘的上表面上和所述第二电极焊盘的上表面上，所述第一焊料具有设置在所述第一凹入区中的至少一部分，所述第二焊料具有设置在所述第二凹入区中的至少一部分。
6.一种中介器，包括：
绝缘主体，具有第一凹入区和第二凹入区，所述第一凹入区和所述第二凹入区分别位于所述绝缘主体的在长度方向上的第一端和第二端处；以及
第一端子电极和第二端子电极，设置为分别覆盖所述绝缘主体的所述第一端和所述第二端，并且设置为覆盖所述绝缘主体的上表面的一部分和所述绝缘主体的下表面的一部分，
第一端子电极镀层和第二端子电极镀层，分别设置在所述第一凹入区中和所述第二凹入区中，且分别位于所述第一凹入区与所述绝缘主体之间的边界上和所述第二凹入区与所述绝缘主体之间的边界上，
其中，所述第一凹入区和所述第二凹入区各自设置在所述绝缘主体的宽度方向上的中央区域中，并且
A/B在从0.4032或更大至0.51或更小的范围内，其中，A是所述第一凹入区和所述第二凹入区中的每个在沿长度和宽度方向的截面中观察的面积，并且B是所述第一端子电极和所述第二端子电极中的每个在沿长度和宽度方向的截面中观察的面积。
7.根据权利要求6所述的中介器，其中，所述第一凹入区和所述第二凹入区中的每个呈半圆形。
8.根据权利要求6所述的中介器，其中，所述第一端子电极镀层和所述第二端子电极镀层中的每个包括锡。
9.根据权利要求8所述的中介器，其中，所述第一凹入区的半圆形的中心和第二凹入区的半圆形的中心分别设置在所述绝缘主体的所述第一端的中央处和所述绝缘主体的所述第二端的中央处。
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