CN111091970B - 陶瓷电子组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种陶瓷电子组件，所述陶瓷电子组件包括：主体，包括介电层以及彼此相对的第一内电极和第二内电极，介电层介于第一内电极和第二内电极之间，并且主体具有彼此背对的第一表面和第二表面、连接到第一表面和第二表面并彼此背对的第三表面和第四表面以及连接到第一表面至第四表面并彼此背对的第五表面和第六表面；第一外电极，包括连接到第一内电极的第一电极层以及设置在第一电极层上的第一导电树脂层，并且第一外电极设置在主体的第三表面上；以及第二外电极，包括连接到第二内电极的第二电极层以及设置在第二电极层上的第二导电树脂层，并且第二外电极设置在主体的第四表面上。

Description

陶瓷电子组件

本申请要求于2018年10月24日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0127579号韩国专利申请的优先权的权益，所述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

本公开涉及一种陶瓷电子组件。

背景技术

多层陶瓷电容器(MLCC)是安装在诸如包括液晶显示器(LCD)和等离子体显示面板(PDP)的图像显示装置、计算机、智能电话、蜂窝电话等的各种电子产品的印刷电路基板上用于充电和放电的片式电容器。

由于多层陶瓷电容器尺寸相对小并且能够确保高容量且容易安装，所以多层陶瓷电容器可被用作各种电子装置的组件。随着诸如计算机、移动装置等电子装置已经小型化且功率已经增加，对小型化、高容量的多层陶瓷电容器的需求已经增加。

近来，对电气组件的兴趣已经增加，并且已经要求多层陶瓷电容器具有高可靠性和高强度性能以用于车辆或信息娱乐系统。

具体地，已经要求多层陶瓷电容器具有高抗弯强度。为了实现高抗弯强度，有必要改进内部结构和外部结构等。

为了确保多层陶瓷电容器的高可靠性，已使用将导电树脂层涂敷到外电极的技术以通过吸收在机械环境或热环境中出现的拉应力来防止由应力引起的裂纹。

导电树脂层可以在多层陶瓷电容器中使外电极的烧结电极层和镀层电连接和机械连接，并且根据在安装电路基板时的工艺温度，可保护多层陶瓷电容器免受机械应力和热应力以及基板弯曲的冲击的影响。

然而，导电树脂层具有高电阻，并且与不使用导电树脂层的产品相比，使用导电树脂层的产品可能会具有高等效串联电阻(ESR)的问题。

发明内容

本公开的一方面提供一种具有提高的可靠性的陶瓷电子组件。

根据本公开的一方面，一种陶瓷电子组件包括：主体，包括介电层以及彼此相对的第一内电极和第二内电极，所述介电层介于所述第一内电极和所述第二内电极之间，并且所述主体具有彼此背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彼此背对的第三表面和第四表面以及连接到所述第一表面至所述第四表面并彼此背对的第五表面和第六表面；第一外电极，包括连接到所述第一内电极的第一电极层以及设置在所述第一电极层上的第一导电树脂层，并且所述第一外电极设置在所述主体的所述第三表面上；以及第二外电极，包括连接到所述第二内电极的第二电极层以及设置在所述第二电极层上的第二导电树脂层，并且所述第二外电极设置在所述主体的所述第四表面上。tb小于80μm，并且[(ta+tb)/L]×50为1或更大，其中，L是所述主体的所述第三表面和所述第四表面之间的距离，ta是所述第一电极层和所述第二电极层的厚度，tb是所述第一导电树脂层和所述第二导电树脂层的厚度。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和优点将被更加清楚地理解，在附图中：

图1是示出根据本公开中的示例性实施例的陶瓷电子组件的示意性透视图；

图2是示出根据本公开中的示例性实施例的主体的示意性透视图；

图3是沿图1中的I-I'线截取的截面图；

图4A是示出其上印刷有第一内电极的陶瓷生片的示图，并且图4B是示出其上印刷有第二内电极的陶瓷生片的示图；

图5是以放大形式示出图3中的区域P1的示图；以及

图6是以放大形式示出图3中的区域P2的示图。

具体实施方式

在下文中，将如下参照附图描述本公开的实施例。

然而，本公开可按照许多不同的形式例证，并且不应被解释为局限于在此阐述的具体实施例。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，并且将本公开的范围充分地传达给本领域的技术人员。因此，为了描述清楚，可夸大附图中的元件的形状和尺寸，并且在附图中由相同的附图标记指示的元件是相同的元件。

在附图中，可省略某些元件以允许清楚地描述本公开，并且为了清楚地表达多个层和区域，可放大厚度。将使用相同的附图标记来描述在相同概念的范围内具有相同功能的相同元件。此外，在整个说明书中，将理解的是，除非另有说明，否则当部件“包括”元件时，该部件还可以包括另一元件，而不排除另一元件。

在附图中，X方向是第二方向或长度方向，Y方向是第三方向或宽度方向，Z方向是第一方向、层叠方向或厚度方向。

陶瓷电子组件

图1是示出根据示例性实施例的陶瓷电子组件的示意性透视图。

图2是示出根据示例性实施例的主体的示意性透视图。

图3是沿图1中的I-I'线截取的截面图。

图4A是示出其上印刷有第一内电极的陶瓷生片的示图，并且图4B是示出其上印刷有第二内电极的陶瓷生片的示图。

参照图1至图4，陶瓷电子组件100可包括：主体110，主体110包括介电层111以及彼此相对的第一内电极121和第二内电极122，介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间，并且主体110具有彼此背对的第一表面1和第二表面2、连接到第一表面和第二表面并且彼此背对的第三表面3和第四表面4以及连接到第一表面至第四表面并且彼此背对的第五表面5和第六表面6；第一外电极131，包括连接到第一内电极121的第一电极层131a以及设置在第一电极层上的第一导电树脂层131b，并且第一外电极131设置在主体的第三表面上；以及第二外电极132，包括连接到第二内电极的第二电极层132a以及设置在第二电极层上的第二导电树脂层132b，并且第二外电极132设置在主体的第四表面上。当将主体的第三表面3和第四表面4之间的距离定义为L，将第一电极层131a和第二电极层132a的厚度定义为ta，并且将第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b的厚度定义为tb时，tb小于80μm，并且[(ta+tb)/L]×50为1或更大。

在下面的描述中，将描述根据示例性实施例的陶瓷电子组件(具体地，多层陶瓷电容器)，但其示例性实施例不限于此。

在主体110中，介电层111以及内电极121和122可交替层叠。

主体110可不限于任何具体形状。如所示的，主体110可具有六面体形状或类似于六面体的形状。由于在烧结工艺期间包括在主体110中的陶瓷粉末的收缩，主体110可能不具有包含直线的精确的六面体形状，而是可具有大体上六面体形状。

主体110可具有在厚度方向(Z方向)上彼此背对的第一表面1和第二表面2、连接到第一表面1和第二表面2并且在长度方向(X方向)上彼此背对的第三表面3和第四表面4以及连接到第一表面1和第二表面2以及第三表面3和第四表面4并且在宽度方向(Y方向)上彼此背对的第五表面5和第六表面6。

参照图2，第一表面1和第二表面2之间的距离可定义为主体的厚度T，第三表面3和第四表面4之间的距离可定义为主体的长度L，并且第五表面5和第六表面6之间的距离可定义为主体的宽度W。

形成主体110的多个介电层111可处于烧结状态，并且可成为一体，使得在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下可能难以识别相邻介电层111之间的边界。

根据示例性实施例，介电层111的材料可不受具体限制，只要利用介电层111的材料能够获得足够的电容即可。例如，该材料可以是钛酸钡材料、具有铅(Pb)的钙钛矿材料化合物、钛酸锶材料等。

除了钛酸钡(BaTiO₃)粉末等之外，还可以根据预期目的添加各种陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、偶联剂、分散剂等作为构成介电层111的材料。

多个内电极121和122可彼此相对，且介电层111介于内电极121和122之间。

内电极121和122可包括交替地设置为彼此相对的第一内电极121和第二内电极122，且介电层介于第一内电极121和第二内电极122之间。

第一内电极121和第二内电极122可分别暴露于第三表面3和第四表面4。

参照图1至图3，第一内电极121可与第四表面4分开并且通过第三表面3暴露，并且第二内电极122可与第三表面3分开并且通过第四表面4暴露。第一外电极131可设置在主体的第三表面3上并连接到第一内电极121，第二外电极132可设置在主体的第四表面4上并连接到第二内电极122。

在这种情况下，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111彼此电隔离。参照图4A和图4B，主体110可通过沿厚度方向(Z方向)交替层叠其上印刷有第一内电极121的陶瓷生片a和其上印刷有第二内电极122的陶瓷生片b并执行烧结工艺而形成。

第一内电极121和第二内电极122的材料可没有具体限制。例如，该材料可以是利用诸如钯(Pd)、钯-银(Pd-Ag)合金等以及镍(Ni)和铜(Cu)中的一种或更多种材料形成的导电膏。

作为导电膏的印刷方法，可使用丝网印刷方法、凹版印刷方法等，但方法不限于此。

在这种情况下，主体110可设置在陶瓷电子组件100中，并且陶瓷电子组件100可包括：电容形成部，设置在主体110中并形成电容，并且电容形成部包括设置成彼此相对的第一内电极121和第二内电极122，且介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间；以及覆盖部112，设置在电容形成部的上部和下部上。

覆盖部112可不包括内电极121和122，并且可包括与介电层111的材料相同的材料。换句话说，覆盖部112可包括诸如钛酸钡材料、具有铅(Pb)的钙钛矿材料化合物、钛酸锶材料等的陶瓷材料。

覆盖部112可通过在电容形成部的上表面和下表面上分别设置单个介电层或层叠两个或更多个介电层来形成，并且可防止由物理应力或化学应力引起的对内电极的损坏。

根据示例性实施例的陶瓷电子组件100可包括设置在主体的第三表面3上的第一外电极131以及设置在主体的第四表面4上的第二外电极132。

第一外电极131可包括连接到第一内电极121的第一电极层131a以及设置在第一电极层131a上的第一导电树脂层131b。

第二外电极132可包括连接到第二内电极122的第二电极层132a以及设置在第二电极层132a上的第二导电树脂层132b。

第一外电极131还可包括设置在第一导电树脂层131b上的第一Ni镀层131c以及设置在第一Ni镀层131c上的第一Sn镀层131d。

第二外电极132还可包括设置在第二导电树脂层132b上的第二Ni镀层132c以及设置在第二Ni镀层132c上的第二Sn镀层132d。

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，并且第二外电极132可连接到与第一外电极131的电势不同的电势。

电极层131a和132a可包括导电金属和玻璃。

电极层131a和132a的材料可不限于任何具体材料，只要该材料能够电连接到内电极以形成电容即可。例如，该材料可以是例如从由铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)及它们的合金组成的组中选择的一种或更多种材料。

电极层131a和132a可通过涂敷导电膏并且执行烧结工艺来形成，导电膏通过向导电金属粉末添加玻璃料制成。

导电树脂层131b可形成在电极层131a上并且可完全覆盖电极层131a，导电树脂层132b可形成在电极层132a上并且可完全覆盖电极层132a。

换句话说，从主体110的第三表面3到第一电极层131a的带部B的端部的距离可短于从主体110的第三表面3到第一导电树脂层131b的带部B的端部的距离，并且从主体110的第四表面4到第二电极层132a的带部B的端部的距离可短于从主体110的第四表面4到第二导电树脂层132b的带部B的端部的距离。在这种情况下，在各自带部B中，第一导电树脂层131b可覆盖第一电极层131a的端部并且第二导电树脂层132b可覆盖第二电极层132a的端部。

导电树脂层131b和132b可包括导电金属和基体树脂。

包括在导电树脂层131b和132b中的基体树脂可不限于任何具体的树脂材料，只要该材料具有粘合性质和吸震性质并且能够与导电金属粉末混合以制成膏体即可。该材料可包括例如环氧树脂。

包括在导电树脂层131b和132b中的导电金属的材料可不限于任何具体材料，只要该材料能够电连接到电极层131a和132a即可。该材料可包括例如从由铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)及它们的合金组成的组中选择的一种或更多种材料。

Ni镀层131c和132c可分别形成在导电树脂层131b和132b上，并且可分别完全覆盖导电树脂层131b和132b。

Sn镀层131d和132d可分别形成在Ni镀层131c和132c上，并且可分别完全覆盖Ni镀层131c和132c。

Sn镀层131d和132d可提高安装性能。

外电极131和132可包括设置在主体的第三表面3或第四表面4上的连接部C以及从连接部C延伸到第一表面1的一部分和第二表面2的一部分的带部B。

在这种情况下，带部B不仅可以延伸到第一表面1的一部分和第二表面2的一部分，而且还可以从连接部C延伸到第五表面5的一部分和第六表面6的一部分。

在下面的描述中，将描述第一外电极131，但以下描述中描述的构造也将应用于第二外电极132。

图5是以放大形式示出图3中的区域P1的示图。

参照图2和图5，关于根据示例性实施例的陶瓷电子组件，当第三表面3与第四表面4之间的距离被定义为L，第一电极层131a的厚度被定义为ta，并且第一导电树脂层131b的厚度被定义为tb时，tb可小于80μm，并且[(ta+tb)/L]×50可以是1或更大。

当tb为80μm或更大时，第一导电树脂层131b的厚度可显著增加，使得等效串联电阻(ESR)可能变得非常高。因此，可能期望将tb构造为小于80μm，并且可能更期望将tb构造为70μm或更小。

当[(ta+tb)/L]×50小于1时，第一电极层131a和第一导电树脂层131b的厚度可能不足以吸收应力，这可能导致抗弯强度的降低。

通过将tb构造为小于80μm并且将[(ta+tb)/L]×50构造为满足1或更大，可提高抗弯强度，并且可降低等效串联电阻(ESR)。

在这种情况下，当主体的第五表面5和第六表面6之间的距离被定义为W时，[(ta+tb)/W]×100可满足2或更大，从而提高抗弯强度。

此外，Ni镀层131c和132c的厚度可以是0.5μm或更大且小于7μm。

当Ni镀层131c和132c的厚度小于0.5μm时，可能难以确保可焊性，并且当Ni镀层131c和132c的厚度大于等于7μm时，可能更频繁地发生由于镀覆应力造成的弯曲引起的裂纹，这可能导致抗弯强度降低。

Sn镀层131d和132d的厚度可以是0.5μm或更大且小于12μm。

当Sn镀层131d和132d的厚度小于0.5μm时，可能难以确保可焊性，并且当Sn镀层131d和132d的厚度大于等于12μm时，可能更频繁地发生由于镀覆应力造成的弯曲引起的裂纹，这可能导致抗弯强度降低。

图6是以放大形式示出图3中的区域P2的示图。

参照图6，关于根据示例性实施例的陶瓷电子组件，介电层111的厚度td和内电极121和122的厚度te可满足td>2×te。

换句话说，参考示例性实施例，介电层111的厚度td可大于内电极121和122的厚度te的两倍。

通常，用于高压电气组件的电子组件具有在高电压环境中的绝缘击穿电压的劣化引起的低可靠性的问题。

在根据示例性实施例的多层陶瓷电容器中，为了防止高电压环境中的绝缘击穿电压的劣化，介电层111的厚度td可被构造为大于内电极121和122的厚度te的两倍以增加介电层的厚度(内电极之间的距离)，从而提高绝缘击穿电压。

当介电层111的厚度td小于内电极121和122的厚度te的两倍时，介电层的厚度(内电极之间的距离)可能减小，并且绝缘击穿电压可能劣化。

内电极的厚度te可小于1μm，并且介电层的厚度td可小于2.8μm，但厚度不限于此。

下面的表1涉及根据电极层的厚度ta、导电树脂层的厚度tb以及主体的长度L和宽度W的抗弯强度和等效串联电阻(ESR)的检测。

关于抗弯强度，在将多层陶瓷电容器的样品安装在基板上之后，将距离基板弯曲时施加压力的中心部分的距离设定为6mm，并观察存在的裂纹。未发生裂纹的样品表示为“O”，发生裂纹的样品表示为“X”。

其中等效串联电阻(ESR)为28.5mΩ或更小的样品表示为“O”，其中等效串联电阻(ESR)大于28.5mΩ的样品表示为“X”。

【表1】

*比较示例

参照上面的表1，根据示例性实施例，在tb小于80μm且[(ta+tb)/L]×50满足1或更大的样品中，抗弯强度性能得到改善，此外ESR降低。

然而，在样品1和13中，[(ta+tb)/L]×50小于1，并且抗弯强度性能劣化，并且在样品15、16、19、20、23和24中，tb为80μm或更大，并且ESR增大。

根据前述示例性实施例，通过考虑到主体的长度来调整外电极中的电极层和导电树脂层的厚度，可提高抗弯强度，此外降低等效串联电阻(ESR)，从而提高陶瓷电子组件的可靠性。

虽然以上已示出并描述了示例性实施例，但对本领域的技术人员而言将明显的是，在不脱离本发明的由所附权利要求限定的范围的情况下，可做出修改和变型。

Claims (8)

1.一种陶瓷电子组件，包括：

主体，包括介电层以及彼此相对的第一内电极和第二内电极，所述介电层介于所述第一内电极和所述第二内电极之间，并且所述主体具有彼此背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彼此背对的第三表面和第四表面以及连接到所述第一表面至所述第四表面并彼此背对的第五表面和第六表面；

第一外电极，包括连接到所述第一内电极的第一电极层以及设置在所述第一电极层上的第一导电树脂层，并且所述第一外电极设置在所述主体的所述第三表面上；以及

第二外电极，包括连接到所述第二内电极的第二电极层以及设置在所述第二电极层上的第二导电树脂层，并且所述第二外电极设置在所述主体的所述第四表面上，

其中，tb为40μm至55μm，[(ta+tb)/L]×50为1.06至3.33，并且[(ta+tb)/W]×100为2.8至12.82，其中，L是所述主体的所述第三表面和所述第四表面之间的距离，ta是所述第一电极层和所述第二电极层中的每个的厚度，tb是所述第一导电树脂层和所述第二导电树脂层中的每个的厚度，W是所述主体的所述第五表面和所述第六表面之间的距离。

2.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，所述第一外电极还包括设置在所述第一导电树脂层上的第一Ni镀层以及设置在所述第一Ni镀层上的第一Sn镀层，并且所述第二外电极还包括设置在所述第二导电树脂层上的第二Ni镀层以及设置在所述第二Ni镀层上的第二Sn镀层。

3.根据权利要求2所述的陶瓷电子组件，其中，所述第一Ni镀层和所述第二Ni镀层中的每个的厚度为0.5μm或更大且小于7μm。

4.根据权利要求2所述的陶瓷电子组件，其中，所述第一Sn镀层和所述第二Sn镀层中的每个的厚度为0.5μm或更大且小于12μm。

5.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，所述第一内电极和所述第二内电极中的每个的厚度小于1μm，所述介电层的厚度小于2.8μm。

6.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，te和td满足td>2×te，其中，te是所述第一内电极和所述第二内电极中的每个的厚度，td是所述介电层的厚度。

7.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，所述第一电极层和所述第二电极层包括从由铜、银、镍及它们的合金组成的组中选择的一种或更多种导电金属和玻璃。

8.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，所述第一导电树脂层和所述第二导电树脂层包括从由铜、银、镍及它们的合金组成的组中选择的一种或更多种导电金属和基体树脂。

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