CN114388264A - 多层电子组件 - Google Patents

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具根会
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Abstract

本公开提供一种多层电子组件，所述多层电子组件包括：主体，内电极和介电层交替地设置在所述主体中，所述内电极包括Ni和Sn；以及外电极，设置在所述主体的表面上，连接到所述内电极，并且包括Cu和Sn，其中，所述内电极在与所述外电极接触的区域中包括包含Ni、Cu和Sn的合金，并且Sn的量满足下式：1<C2/C1<13.5，其中，C1是在所述主体的中央部分处所述内电极的Sn的含量，并且C2是在所述主体的向内方向上距所述内电极与所述外电极彼此接触的点2μm的点处所述内电极的Sn的含量。

Description

多层电子组件
本申请要求于2020年10月20日向韩国知识产权局提交的第10-2020-0136191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全部被包含于此。
技术领域
本公开涉及一种多层电子组件。
背景技术
多层陶瓷电容器(MLCC)(一种陶瓷电子组件)是安装在各种类型的电子产品(诸如，显示装置(包括液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)等)、计算机、智能电话、蜂窝电话等)的印刷电路板(PCB)上以充电或放电的片式电容器。
这种具有诸如紧凑、保证高电容以及易于安装的优点的MLCC可用作各种电子装置的组件。随着各种电子装置(诸如，计算机、移动装置等)变得越来越小并且在功率输出方面变得越来越高，对多层陶瓷电容器的小型化和更高电容的需求日益增加。
此外，随着近来对用于汽车的电气部件的行业兴趣的增加，还需要MLCC具有高可靠性和高强度特性以在汽车或信息娱乐系统中使用。
主要将Ni用作多层陶瓷电容器的内电极材料。然而，在仅使用Ni作为内电极材料的情况下，由于在镀覆期间从外电极引入的镀覆溶液，在内电极与外电极彼此接触的区域中可能发生腐蚀，从而导致片劣化。
发明内容
示例性实施例提供一种具有优异防潮可靠性的多层电子组件。
示例性实施例提供一种抑制裂纹发生的多层电子组件。
示例性实施例提供一种具有改善的电容的多层电子组件。
根据示例性实施例，一种多层电子组件包括：主体，内电极和介电层交替地设置在所述主体中，所述内电极包括Ni和Sn；以及外电极，设置在所述主体的表面上，连接到所述内电极，并且包括Cu和Sn，其中，所述内电极在其与所述外电极接触的区域中包括包含Ni、Cu和Sn的合金(Ni-Cu-Sn合金)，并且Sn的量满足下式：1<C2/C1<13.5，其中，C1是在所述主体的中央部分处所述内电极中包括的Sn的含量(at％)，并且C2是在所述主体的向内方向上距所述内电极与所述外电极彼此接触的点2μm的点处所述内电极包括的Sn的含量(at％)，其中，Sn的含量是基于所述内电极中包括的成分的总量的at％。
根据示例性实施例，一种多层电子组件包括：主体，内电极和介电层交替地设置在所述主体中，所述内电极包括Ni和Sn；以及外电极，设置在所述主体的表面上，连接到所述内电极，并且包括Cu和Sn，其中，所述内电极包括：包含Ni、Cu和Sn的合金(Ni-Cu-Sn合金)，位于与所述外电极接触的区域中；以及5at％或更多的Sn，位于从所述内电极与所述外电极彼此接触的位置起在所述主体的向内方向上长度为5μm至10μm的区域中。
根据示例性实施例，一种多层电子组件包括：主体，内电极和介电层交替地设置在所述主体中；以及外电极，设置在所述主体的表面上，连接到所述内电极，并且包括Cu和Sn，其中，所述内电极包括包含Cu和Sn的合金，并且Sn和Cu中的每者的原子百分比(at％)从所述内电极与所述外电极彼此接触的点起在所述主体的向内方向上逐渐减小。
附图说明
通过结合附图以及以下具体实施方式，将更清楚地理解本公开的以上和其他方面、特征和优点，在附图中：
图1是根据本公开中的示例性实施例的多层电子组件的示意性立体图。
图2A是沿着图1的线I-I'截取的截面图。
图2B是示出图2A的主体中的用于测量内电极的元素含量的位置的示图。
图3是沿着图1的线II-II'截取的截面图。
图4是示意性地示出根据本公开中的示例性实施例的其中堆叠有介电层和内电极的主体的分解立体图。
图5A和图5B分别是Cu元素的图像和Ni元素的图像，这些图像是在使用未添加Sn的外电极导电膏形成外电极时使用扫描电子显微镜-能谱分析仪(SEM-EDX)在内电极与外电极接触的区域中观察到的。
图6A、图6B和图6C分别是Cu元素的图像、Ni元素的图像和Sn元素的图像，这些图像是在使用添加有5wt％的Sn的外电极导电膏形成外电极时使用SEM-EDX在内电极与外电极接触的区域中观察到的。
图7A是Cu元素的图像，图7B是Ni元素的图像，图7C是Sn元素的图像，这些图像是在使用添加有10wt％的Sn的外电极导电膏形成外电极时使用SEM-EDX在内电极与外电极接触的区域中观察到的。
图8是示出了关于根据本公开中的示例性实施例的多层电子组件的内电极的Cu元素、Ni元素和Sn元素的at％根据在主体的向内方向上距内电极与外电极彼此接触的点的距离的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开中的示例性实施例。
提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同方案对于本领域普通技术人员将是易于理解的。在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出对于本领域普通技术人员将易于理解的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对于本领域普通技术人员是公知的功能和构造的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例使得本公开将是透彻和完整的，并且将向本领域普通技术人员充分地传达本公开的范围。
在此，应注意的是，关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，并不限于所有示例或实施例包括或实现这样的特征。
在整个说明书中，当要素(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一要素“上”、“连接到”另一要素或“结合到”另一要素时，该要素可直接“在”所述另一要素“上”、直接“连接到”所述另一要素或直接“结合到”所述另一要素，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他要素。相比之下，当要素被描述为“直接在”另一要素“上”、“直接连接到”另一要素或“直接结合到”另一要素时，不存在介于它们之间的其他要素。
如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一项或者任意两项或更多项的任意组合
尽管可在此使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语的限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所提及的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了易于描述，在此可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”的空间相对术语来描述如附图中示出的一个要素与另一要素的关系。这样的空间相对术语意在除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为相对于另一要素位于“上方”或“上面”的要素将相对于另一要素位于“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据装置的空间方位包括“上方”和“下方”两种方位。装置还可以以其他方式被定位(例如，旋转90度或者处于其他方位)，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。
在此使用的术语仅用于描述各种示例且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、要素和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、要素和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，附图中所示的形状可能发生改变。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是可包括制造期间发生的形状的改变。
在此描述的示例的特征可按照如在理解本申请的公开内容之后将易于理解的各种方式进行组合。此外，虽然在此描述的示例具有多种构造，但如在理解本申请的公开内容后将易于理解的其他构造是可行的。
在附图中，X方向可被定义为第二方向、L方向或长度方向，Y方向可被定义为第三方向、W方向或宽度方向，并且Z方向可被定义为第一方向、堆叠方向、T方向或厚度方向。
多层电子组件
图1是根据本公开中的示例性实施例的多层电子组件的示意性立体图。
图2A是沿着图1的线I-I'截取的截面图。
图2B是示出图2A的主体中的用于测量内电极的元素含量的位置的示图。
图3是沿着图1的线II-II'截取的截面图。
图4是示意性地示出根据本公开中的示例性实施例的其中堆叠有介电层和内电极的主体的分解立体图。
在下文中，将参照图1至图4描述根据本公开中的示例性实施例的多层电子组件100。
根据本公开中的示例性实施例的多层电子组件100包括：主体110，内电极121和122与介电层111交替地设置在主体110中，内电极121和122包括Ni和Sn；以及外电极131和132，设置在主体110的表面上，连接到内电极，并且包括Cu和Sn，其中，内电极121和122在内电极121和122的与外电极131和132接触的区域中包括Ni-Cu-Sn合金，并且内电极中包括的Sn的量满足下式：1<C2/C1<13.5，其中，C1是在主体的中央部分处内电极121和122中包括的Sn的at％，C2是在主体的向内方向上距内电极与外电极彼此接触的点2μm的点处内电极121和122中包括的Sn的at％，其中，Sn的含量基于内电极中包括的成分的总量。
在主体110中，介电层111与内电极121和122交替地层叠。
对主体110的具体形状没有特别限制，但如所示出的，主体110可具有六面体形状或与六面体形状相似的形状。由于包括在主体110中的陶瓷粉末颗粒在烧制工艺期间的收缩(或收紧)，主体110可具有大体上六面体的形状，而不具有带有完美直线的六面体形状。
主体110可具有：第一表面1和第二表面2，在厚度方向(Z方向)上彼此相对；第三表面3和第四表面4，连接到第一表面1和第二表面2并且在长度方向(X方向)上彼此相对；以及第五表面5和第六表面6，连接到第一表面1和第二表面2，连接到第三表面3和第四表面4，并且在宽度方向(Y方向)上彼此相对。
形成主体110的多个介电层111处于烧结状态，并且可一体化，使得在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下，相邻介电层111之间的边界不会是显而易见的。
根据本公开的实施例，用于形成介电层111的原材料没有限制，只要可用其获得足够的静电电容即可。例如，可使用钛酸钡基材料、铅复合钙钛矿基材料或钛酸锶基材料作为形成介电层111的原材料。钛酸钡基材料可包括BaTiO3基陶瓷粉末颗粒，并且该陶瓷粉末颗粒可包括BaTiO3以及通过将钙(Ca)、锆(Zr)等部分溶解在BaTiO3中而获得的(Ba1-xCax)TiO3(0<x<1)、Ba(Ti1-yCay)O3(0<y<1)、(Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3(0<x<1且0<y<1)或Ba(Ti1-yZry)O3(0<y<1)。
根据本公开中的目的，可将各种陶瓷添加剂、有机溶剂、粘合剂、分散剂等添加到诸如钛酸钡(BaTiO3)的粉末颗粒中，作为用于形成介电层111的材料。
另外，介电层111的厚度td可没有限制。
然而，通常，如果介电层形成为薄至厚度小于0.6μm，特别是如果介电层的厚度为0.41μm或更小，则防潮可靠性会降低。
如下面描述的，当根据示例性实施例来控制内电极的每个位置的Sn含量时，即使当介电层和内电极非常薄时，也可有效地改善防潮可靠性，使得即使当介电层的厚度为0.41μm或更小时，也可确保足够的防潮可靠性。
因此，当介电层111的厚度为0.41μm或更小时，根据本公开的改善防潮可靠性的效果可能更显著。
介电层111的厚度td可指的是设置在第一内电极121与第二内电极122之间的介电层111的平均厚度。
介电层111的平均厚度可通过利用扫描电子显微镜(SEM)扫描主体110的长度-厚度(L-T)方向截面的图像来测量。
例如，关于从利用SEM在主体110的在宽度方向上的中央部分中截取的长度-厚度(L-T)方向截面的图像中提取的特定介电层，可在长度方向上在等间隔的30个点处测量介电层的厚度，并且可计算其平均值。
可在电容形成部A处测量介电层在30个等距点处的厚度。
主体110可包括：电容形成部A，形成在主体110内部，并且利用第一内电极121和第二内电极122形成电容，第一内电极121和第二内电极122被设置为彼此面对且介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间；以及覆盖部112和113，形成在电容形成部A的上方和下方。
此外，电容形成部A是对形成电容器的电容有贡献的部分，所述部分可通过重复地堆叠多个第一内电极121和多个第二内电极122且使介电层111介于第一内电极121与第二内电极122之间而形成。
上覆盖部112和下覆盖部113可通过在厚度方向上分别在电容形成部A的上表面和下表面上堆叠单个介电层或者两个或更多个介电层而形成，并且可用于防止由于物理应力或化学应力而对内电极的损坏。
上覆盖部112和下覆盖部113不包括内电极，并且可包括与介电层111的材料相同的材料。
也就是说，上覆盖部112和下覆盖部113可包括陶瓷材料，例如，钛酸钡(BaTiO3)基陶瓷材料。
另外，覆盖部112和113的厚度可没有限制。然而，覆盖部112和113的厚度tp可为20μm或更小，以更容易地实现多层电子组件的小型化和高电容。
此外，在电容形成部A的侧表面上可设置有边缘部114和115。
边缘部包括设置在主体110的第六表面6上的边缘部114和设置在主体110的第五表面5上的边缘部115。也就是说，边缘部114和115可设置在主体110的在宽度方向上的两个侧表面上。
如图3所示，边缘部114和115可指的是在主体110的沿宽度-厚度(W-T)方向截取的截面中第一内电极121的两端和第二内电极122的两端与主体110的边界表面之间的区域。
边缘部114和115可主要用于防止由于物理应力或化学应力而对内电极的损坏。
边缘部114和115可在形成内电极时形成，内电极通过将导电膏涂覆在陶瓷生片的除了要形成边缘部的区域之外的部分上来形成。
此外，为了抑制由于内电极121和122引起的台阶差，可通过以下方式形成边缘部114和115：在堆叠(层叠)之后，切割内电极，以使内电极暴露于主体的第五表面5和第六表面6，随后在电容形成部A的在宽度方向上的两个侧表面上堆叠单个介电层或者两个或更多个介电层。
内电极121和122可与介电层111交替地设置。
内电极可包括第一内电极121和第二内电极122。第一内电极121和第二内电极122可交替地设置，并且被设置为彼此面对且使介电层111介于第一内电极121与第二内电极122之间，并且第一内电极121和第二内电极122可分别暴露于主体110的第三表面3和第四表面4。
参照图2A，第一内电极121可与第四表面4间隔开并且暴露于第三表面3，第二内电极122可与第三表面3间隔开并且暴露于第四表面4。
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而彼此电分离。
参照图4，主体110可通过交替地堆叠其上印刷有第一内电极121的陶瓷生片和其上印刷有第二内电极122的陶瓷生片并且随后烧制该生片来形成。
为了实现具有高电容的多层电子组件，内电极121和122可堆叠为400层或更多层，但本公开不限于此。
本公开的内电极121和122包括Ni和Sn。此外，本公开的内电极121和122分别在与外电极131和132接触的区域中包括Ni-Cu-Sn合金。
Ni是用于多层陶瓷电容器的内电极材料的主要成分。然而，在仅使用Ni作为内电极材料的情况下，由于在镀覆工艺期间从外电极引入的镀覆液，在内电极与外电极彼此接触的区域中可能发生腐蚀，导致片劣化。
根据示例性实施例，由于内电极121和122在分别与外电极131和132接触的区域中包括Ni-Cu-Sn合金，因此可防止在内电极的端部处由于镀覆溶液的渗透(在镀覆期间可能发生的)而引起的Ni腐蚀现象。因此，可改善防潮可靠性。
此外，内电极121和122中包括的Sn可抑制内电极的聚集和断开，从而起到改善多层电子组件的电容的作用。
这里，内电极121和122中包括的Ni-Cu-Sn合金的Cu可以是用于形成外电极的导电膏中包含的在烧制期间扩散到内电极121和122中的Cu。
在660℃至730℃下，Cu的扩散系数是Ni的扩散系数的约100倍，并且从Cu到Ni的扩散主要是由于扩散系数的差异引起的。因此，在烧制期间，外电极131和132的Cu通过外电极131和132的与内电极121和122接触的区域朝向内电极运动。
此外，本公开的内电极121和122包括Sn。在烧制期间，用于形成外电极的导电膏中包括的Sn也通过与内电极接触的区域朝向内电极运动。因此，Ni-Cu-Sn合金可设置在内电极的端部处。
例如，本公开的外电极131和132可利用包括Cu和Sn的导电膏形成，并且内电极121和122可利用包括Ni和Sn的导电膏形成。
在本公开的内电极121和122中，内电极121和122中包括的Sn的量满足下式：1<C2/C1<13.5，其中，C1是在主体110的中央部分处内电极中包括的Sn的含量(at％)，C2是在主体的向内方向上距内电极与外电极彼此接触的点2μm的点处内电极121和122中包括的Sn的含量(at％)，其中，Sn的含量基于内电极包括的成分的总量。因此，可抑制裂纹发生，并且可改善电容和防潮可靠性。
如果C2/C1为1或更小，则外电极中包括的Sn和Cu可能不能充分扩散到内电极中，使得难以在内电极的端部处充分形成Ni-Cu-Sn合金，并且在这种情况下，改善防潮可靠性的效果可能不足。因此，C2/C1优选大于1，更优选为1.1或更大，甚至更优选为1.4或更大。然而，为了进一步改善防潮可靠性，可将C2/C1控制为3.5或更高，并且可满足3.5≤C2/C1<13.5。此外，为了进一步改善防潮可靠性并且进一步改善电容，可将C2/C1控制为7.0或更高，并且可满足7.0≤C2/C1<13.5。
如果C2/C1为13.5或更大，则外电极中包括的Sn和Cu可能过度扩散到内电极中，使得内电极膨胀，这可能导致发生辐射裂纹。因此，C2/C1优选小于13.5，更优选为12或更小，甚至更优选为8.9或更小。
含量C1和含量C2可没有限制。在具体示例中，C1可以是0.1at％至1.0at％，并且C2可以是1.0at％至20at％。
如果C1大于1.0at％，则内电极由于Sn而可能聚集，使得连接性降低，并且介电晶粒的晶粒生长由于Sn朝向电介质扩散而可能受到抑制。
如果C2小于1.0at％，则基于Ni-Cu-Sn合金的改善防潮可靠性的效果可能不足，并且如果C2超过20.0at％，则可能发生辐射裂纹。
控制C1、C2及其比例的方法没有限制。例如，可通过调节用于外电极的导电膏和用于内电极的导电膏中包含的Sn含量、烧制温度、烧制时间等来控制C1、C2及其比例。作为更具体的示例，可通过将用于外电极的导电膏中包括的Sn的含量调节至大于等于3wt％且小于等于15wt％的范围来制造满足本公开的C2/C1的数值范围的多层电子组件。
图2B是说明图2A的主体中包括在内电极中的金属的at％的测量位置的示图。距内电极与外电极彼此接触的点2μm的点(用于测量C2的点)可对应于以下区域：从第一内电极121与第一外电极131彼此接触的表面(主体的第三表面)在向内方向上具有2μm的长度的区域，以及从第二内电极122与第二外电极132彼此接触的表面(主体的第四表面)在向内方向上具有2μm的长度的区域。此外，主体110的中央部分(用于测量C1的部分)可对应于以主体在长度方向上的中心轴线为中心在主体的长度方向(X方向)上具有2μm的长度的区域。
C1和C2可以是通过以下方式获得的值：在Z方向上将电容形成部A等分成四个区域A1、A2、A3和A4，获得从每个区域的四个内电极测量到的值的平均值，并且对每个区域的平均值求平均值。
这里，当在每个内电极处测量C1和C2时，C2可以是在用于测量C2的区域中在内电极在厚度方向上的中心点处测量的值，并且C1可以是在用于测量C1的区域中在内电极的与中央2μm区域对应的整个区域上测量的值。
内电极121和122包括的Ni-Cu-Sn合金中包含的Cu原子可源自用于外电极的导电膏中包括的在烧制期间扩散到内电极121和122的Cu原子，并且Ni-Cu-Sn合金中的Sn的一部分可以是用于外电极的导电膏中包括的在烧制期间扩散到内电极121和122的Sn。
因此，内电极121和122中包括的Ni-Cu-Sn合金的Sn和Cu的at％可从内电极与外电极彼此接触的点起在主体的向内方向上逐渐减小。相反，内电极121和122中包括的Ni-Cu-Sn合金的Ni的at％可从内电极与外电极彼此接触的点起在主体的向内方向上逐渐增大。
也就是说，Cu和Sn的浓度(at％)可在主体的向内方向上逐渐减小，并且Ni的浓度(at％)可在主体的向内方向上逐渐增大。
在内电极中包含Sn的情况下，Sn的浓度从内电极与外电极彼此接触的点朝向主体的中央逐渐减小，然后可在特定点处保持特定浓度。这是因为内电极中包含的Sn不仅可包括用于外电极的导电膏中包括并扩散的Sn，而且可包括存在于用于形成内电极的导电膏中的Sn。
作为具体示例，内电极121和122的Sn浓度(at％)可从内电极与外电极彼此接触的点到在主体的向内方向上距该点距离为5μm至15μm的点逐渐减小，然后可保持恒定的浓度(at％)。
在这种情况下，从内电极与外电极彼此接触的点起在主体的向内方向上内电极121和122中的Sn含量为5at％或更多的区域的长度可大于等于5μm且小于等于10μm。
如果从内电极与外电极彼此接触的点起在主体的向内方向上Sn含量为5at％或更多的区域的长度小于5μm，则改善防潮可靠性的效果可能不足，并且如果该区域的长度超过10μm，则可能发生辐射状裂纹。
在内电极121和122中包含Cu的情况下，Cu的浓度(at％)可从内电极121和122与外电极131和132彼此接触的点起在主体的向内方向上逐渐减小，从而收敛到零(0)。内电极121和122中包括的Cu源自于用于形成外电极的导电膏中包括的且从该导电膏扩散的Cu，并且用于形成内电极的导电膏可不包括Cu。
作为一些实施例，内电极121和122的Cu浓度(at％)可从内电极与外电极彼此接触的点到在主体的向内方向上距该点距离为5μm至15μm的点逐渐减小，然后减小到零。
在这种情况下，从内电极与外电极彼此接触的点起在主体的向内方向上内电极121和122中的Cu含量为10at％或更多的区域的长度可大于等于5μm且小于等于10μm。
如果从内电极与外电极彼此接触的点起在主体的向内方向上Cu含量为10at％或更多的区域的长度小于5μm，则改善防潮可靠性的效果可能不足，并且如果该区域的长度超过10μm，则可能发生辐射状裂纹。
内电极121和122可通过在陶瓷生片上印刷包含Ni和Sn的导电膏来形成。
此外，用于内电极的导电膏还可包括钯(Pd)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、钨(W)、钛(Ti)以及它们的合金中的至少一种，因此，内电极还可包括钯(Pd)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、钨(W)、钛(Ti)以及它们的合金中的至少一种。
用于内电极的导电膏的印刷方法可以是丝网印刷方法或凹版印刷方法，并且本公开不限于此。
另外，可无需限制内电极121和122的厚度te。
然而，通常，如果内电极121和122形成为具有小于0.6μm的厚度，特别是如果内电极121和122的厚度为0.41μm或更小，则防潮可靠性可能劣化。
如下所述，当根据示例性实施例来控制内电极的每个位置的Sn含量时，可通过使内电极121和122与外电极131和132彼此接触的区域中包括包含Ni、Cu和Sn的合金来改善防潮可靠性，使得即使当介电层的厚度为0.41μm或更小时，也可确保足够的防潮可靠性。
因此，当内电极121和122的厚度为0.41μm或更小时，根据本公开的改善防潮可靠性的效果可更显著，并且可更容易地实现电容器组件的小型化和高电容。
内电极121和122的厚度te可指的是内电极121和122的平均厚度。
内电极121和122的平均厚度可通过利用扫描电子显微镜(SEM)扫描主体110在长度-厚度(L-T)方向上的截面的图像来测量。
例如，关于从利用SEM在主体110在宽度方向上的中央部分处截取的长度-厚度(L-T)方向截面的图像中提取的特定第一内电极121和第二内电极122，可在长度方向上在等间隔的30个点处测量第一内电极121和第二内电极122的厚度，并且可计算其平均值。
外电极131和132设置在主体110上，并且连接到内电极121和122。
如图2A所示，外电极131和132可包括：第一外电极131，设置在第三表面3上并且连接到第一内电极121；以及第二外电极132，设置在第四表面4上并且连接到第二内电极122。
在本示例性实施例中，描述了多层电子组件100具有两个外电极131和132的结构，但外电极131和132的数量或形状可根据内电极121和122的形状或其他目的而改变。
外电极131和132包括Cu和Sn。
Cu主要用于确保与内电极的电连接，并且Sn可降低烧制温度以控制Cu的扩散。
另外，外电极131和132可在其与内电极接触的区域中包括包含Ni、Cu和Sn的合金。
如上所述，在660℃至730℃下，Cu的扩散系数是Ni的扩散系数的约100倍，并且从Cu到Ni的扩散主要是由于扩散系数的差异引起的。这里，由于内电极121和122的Ni也可扩散到外电极的一部分，因此外电极131和132也可在与内电极121和122接触的区域中包括包含Ni、Cu和Sn的合金。
外电极131和132可使用包含Cu和Sn的导电膏形成。此外，用于外电极的导电膏可包括玻璃，并且外电极131和132可以是烧制型电极。也就是说，外电极131和132可通过将用于外电极的导电膏涂覆到主体110并烧制导电膏来形成。
此外，用于外电极的导电膏可另外包括钯(Pd)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、钨(W)、钛(Ti)以及它们的合金中的至少一种。因此，外电极131和132可另外包括钯(Pd)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、钨(W)、钛(Ti)以及它们的合金中的至少一种。
此外，外电极131和132也可具有多层结构。
例如，外电极131和132可包括设置在主体110上的电极层131a和132a以及形成在电极层131a和132a上的镀层131b和132b。这里，电极层131a和132a可指的是上述外电极。
此外，可在电极层131a和132a与镀层131b和132b之间另外设置包括导电金属和树脂的导电树脂层。
镀层131b和132b用于改善安装特性。镀层131b和132b的类型没有限制，并且可以是包括Ni、Sn、Pd以及它们的合金中的至少一种的镀层，或者可利用多个层形成。
作为镀层131b和132b的更具体的示例，镀层131b和132b可包括Ni镀层或Sn镀层，并且在这种情况下，Ni镀层和Sn镀层可顺序地形成在电极层131a和132a上，或者Sn镀层、Ni镀层和Sn镀层可顺序地形成在电极层131a和132a上。此外，镀层131b和132b可包括多个Ni镀层和/或多个Sn镀层。
多层电子组件100的尺寸可没有特别限制。
然而，为了实现小型化和高电容，需要通过减小介电层和内电极的厚度来增加层数，因此，在具有0402尺寸(长×宽，0.4mm×0.2mm)或更小尺寸的多层电子组件中，根据本实施例的改善可靠性和绝缘电阻的效果会是显著的。
因此，当主体的第三表面和第四表面之间的距离被定义为L并且第五表面和第六表面之间的距离被定义为W时，L可为0.4mm或更小，并且W可为0.2mm或更小。也就是说，多层电子组件可具有0402尺寸(长×宽，0.4mm×0.2mm)或更小尺寸。
在下文中，将详细描述根据另一示例性实施例的多层电子组件。然而，由于可应用与上述示例性实施例中的附图相同的附图，并且可应用相同的附图标记，因此将参照图1至图6描述根据另一示例性实施例的多层电子组件。此外，为了避免多余描述，将省略与上面描述的根据本公开中的示例性实施例的多层电子组件的内容重复的内容。
根据本公开中的另一示例性实施例的多层电子组件100包括：主体，内电极以及介电层交替地设置在主体中，内电极包括Ni和Sn；以及外电极，设置在主体的表面上，连接到内电极，并且包括Cu和Sn，其中，内电极在其与外电极接触的区域中包括包含Ni、Cu和Sn的合金，并且从内电极与外电极彼此接触的点起在主体的向内方向上内电极的Sn为5at％或更多的区域的长度为5μm至10μm。
如果从内电极与外电极彼此接触的点起在主体的向内方向上Sn含量为5at％或更多的区域的长度小于5μm，则在内电极的一端处不充分地形成合金，因此改善防潮可靠性的效果可能不足，并且如果该区域的长度超过10μm，则在内电极的一端处过度形成合金使得厚度增大，从而导致发生辐射状裂纹。
这里，在内电极121和122中，Sn含量可从其与外电极131和132接触的点到Sn含量为5at％的点逐渐减少。这是因为内电极121和122可包括从外电极131和132扩散的Sn。
此外，在内电极121和122中，从内电极与外电极彼此接触的点起在主体的向内方向上Cu含量为10at％或更多的区域的长度可大于等于5μm且小于等于10μm。
如果从内电极与外电极彼此接触的点起在主体的向内方向上Cu含量为10at％或更多的区域的长度小于5μm，则改善防潮可靠性的效果可能不足，并且如果该区域的长度超过10μm，则可能发生辐射状裂纹。
这里，在内电极121和122中，Cu含量可从内电极121和122与外电极131和132接触的点到Cu含量为10at％的点逐渐减少。这是因为内电极121和122可包括从外电极131和132扩散的Cu。
(示例1)
图5A和图5B分别是Cu元素的图像和Ni元素的图像，这些图像是在使用未添加Sn的外电极导电膏形成外电极时使用SEM-EDX在内电极与外电极接触的区域中观察到的。
图6A、图6B和图6C分别是Cu元素的图像、Ni元素的图像和Sn元素的图像，这些图像是在使用添加有5wt％的Sn的外电极导电膏形成外电极时使用SEM-EDX在内电极与外电极接触的区域中观察到的。
图7A、图7B和图7C分别是Cu元素的图像、Ni元素的图像和Sn元素的图像，这些图像是在使用添加有10wt％的Sn的外电极导电膏形成外电极时使用SEM-EDX在内电极与外电极接触的区域中观察到的。
使用ZEISS的Q-SEM和OXFORD的EDX作为测量设备，以ESD映射模式观察样品片在宽度方向上的中央处在长度-厚度方向上截取的截面(L-T截面)的内电极的端部。
比较图5A和图5B与图6A、图6B和图6C，可看出，当添加有Sn时，更容易发生Cu扩散。然而，可看出，Cu扩散的差异不显著。
另外，在图7A、图7B和图7C中可看出，外电极的Sn朝向内电极显著扩散，并且与图5A和图5B以及图6A、图6B和图6C相比，Cu的扩散长度也更长。
因此，可看出，可通过控制用于外电极的导电膏中包含的Sn含量来控制设置在内电极端部处的包括Ni、Cu和Sn的合金的长度。
(示例2)
通过控制用于外电极的导电膏中包括的Sn含量和烧制条件等，制备满足下表1的Sn含量比例的样品片。对于1至5号试验，使用添加了5wt％的Sn的用于外电极的导电膏，对于6至10号试验，使用添加了10wt％的Sn的用于外电极的导电膏。
参照表1中的内电极121和122中的Sn含量比例，C2/C1，其中，C1是主体110的中央部分处的Sn含量，C2是在主体的向内方向上距内电极与外电极彼此接触的点2μm的点处的Sn含量。
此外，参照图2B，在主体110的向内方向上距内电极121和122与外电极131和132彼此接触的点2μm的点在第一内电极的情况下可以是与第三表面间隔开2μm的点，并且在第二内电极的情况下可以是与第四表面间隔开2μm的点。此外，主体110的中央部分是主体的长度方向(X方向)上的中央10μm区域中的特定点。
表1中所示的C1和C2通过以下方式获得：在Z方向上将电容形成部A等分成四个区域A1、A2、A3和A4，获得从每个区域的四个内电极测量的值的平均值，并且对每个区域的值求平均值。
对于测试编号的样品片中的每个，评估电容、辐射状裂纹存在与否以及防潮可靠性，并且在下表1中示出。
利用光学显微镜(Olympus BX53 Mx100)从在主体的宽度方向中央部分处截取的长度-厚度方向截面观察辐射状裂纹。
通过以下方式检查防潮可靠性：在85℃的温度和85％的相对湿度下，向每个样品片施加4V的电压，测量直至绝缘电阻值与其初始数值相比下降到1/10或更小的时间。
[表1]
Figure BDA0003222592160000161
在本公开中提出的满足1<C2/C1<13.5的1至7号试验的情况下，可看出没有发生辐射状裂纹，并且防潮可靠性也是优异的。
另外，在C2/C1为13.5或更大的8至10号试验的情况下，可看出，观察到辐射状裂纹，并且防潮可靠性也测量为小于50小时，显示出劣性。
另外，可看出，在1至7号试验中，C2/C1为3.5或更大的3号试验至7号试验的样品片具有更好的防潮可靠性。
此外，可看出，在1至7号试验中，C2/C1为7.0或更大的6号试验和7号试验的样品片具有甚至更好的防潮可靠性和更高的电容。
图8示出了针对7号试验的内电极的Ni、Cu和Sn的原子百分比根据在主体的向内方向上距内电极与外电极彼此接触的点的距离La的测量值。
可看出，随着在主体的向内方向上距内电极与外电极彼此接触的点的距离增大，内电极的Cu和Sn的原子百分比减小并且Ni的原子比例增大。
如以上所阐述的，根据本公开中的示例性实施例，本公开的各种效果之一在于通过使内电极与外电极接触的区域中包括包含Ni、Cu和Sn的合金来改善防潮可靠性。
此外，本公开的各种效果之一在于抑制裂纹发生。
此外，本公开的各种效果之一在于改善电容。
尽管上面已经示出和描述了示例性实施例，但对于本领域技术人员将易于理解的是，在不脱离本公开的由所附权利要求限定的范围的情况下，可做出变型和改变。

Claims (25)

1.一种多层电子组件，包括：
主体，内电极和介电层交替地设置在所述主体中，所述内电极包括Ni和Sn；以及
外电极，设置在所述主体的表面上，连接到所述内电极，并且包括Cu和Sn，
其中，所述内电极在与所述外电极接触的区域中包括包含Ni、Cu和Sn的合金，并且Sn的量满足下式：1<C2/C1<13.5，其中，C1是在所述主体的中央部分处所述内电极中包括的Sn的含量，并且C2是在所述主体的向内方向上距所述内电极与所述外电极彼此接触的点2μm的点处所述内电极的Sn的含量，其中，Sn的含量是基于所述内电极中包括的成分的总量的at％。
2.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
C2/C1大于等于3.5且小于13.5。
3.根据权利要求2所述的多层电子组件，其中，
C2/C1大于等于7.0且小于13.5。
4.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
C2/C1大于1且小于等于8.9。
5.根据权利要求4所述的多层电子组件，其中，
C2/C1大于等于1.4且小于等于8.9。
6.根据权利要求5所述的多层电子组件，其中，
C2/C1大于等于3.5且小于等于8.9。
7.根据权利要求6所述的多层电子组件，其中，
C2/C1大于等于7.0且小于等于8.9。
8.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
C1为0.1at％至1.0at％，并且C2为1.0at％至20.0at％。
9.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
Sn和Cu中的每者的原子百分比从所述内电极与所述外电极彼此接触的所述点起在所述主体的向内方向上逐渐减小。
10.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
在所述主体的所述向内方向上距所述内电极与所述外电极彼此接触的所述点的距离大于等于5μm且小于等于10μm的区域中，所述内电极包括5at％或更多的Sn。
11.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
在所述主体的所述向内方向上距所述内电极与所述外电极彼此接触的所述点的距离大于等于5μm且小于等于10μm的区域中，所述内电极包括10at％或更多的Cu。
12.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
所述内电极还包括Pd、Ag、Au、Pt、W、Ti以及它们的合金中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
所述外电极在与所述内电极接触的区域中包括包含Ni、Cu和Sn的合金。
14.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
所述外电极还包括玻璃。
15.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
所述外电极还包括Pd、Ag、Au、Pt、W、Ti以及它们的合金中的至少一种。
16.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
所述内电极的平均厚度为0.41μm或更小。
17.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，
所述介电层的平均厚度为0.41μm或更小。
18.一种多层电子组件，包括：
主体，内电极和介电层交替地设置在所述主体中，所述内电极包括Ni和Sn；以及
外电极，设置在所述主体的表面上，连接到所述内电极，并且包括Cu和Sn，
其中，所述内电极包括：包含Ni、Cu和Sn的合金，位于与所述外电极接触的区域中；以及5at％或更多的Sn，位于在所述主体的向内方向上距所述内电极与所述外电极彼此接触的点的距离大于等于5μm且小于等于10μm的区域中。
19.根据权利要求18所述的多层电子组件，其中，
所述内电极中的Sn含量从所述内电极与所述外电极接触的点到Sn含量为5at％的点逐渐减少。
20.根据权利要求18所述的多层电子组件，其中，
在所述主体的所述向内方向上距所述内电极与所述外电极彼此接触的所述点的距离大于等于5μm且小于等于10μm的区域中，所述内电极包括10at％或更多的Cu。
21.根据权利要求18所述的多层电子组件，其中，
所述内电极中的Cu含量从所述内电极与所述外电极接触的点到Cu含量为10at％的点逐渐减少。
22.根据权利要求18所述的多层电子组件，其中，
所述外电极在与所述内电极接触的所述区域中包括包含Ni、Cu和Sn的合金。
23.一种多层电子组件，包括：
主体，内电极和介电层交替地设置在所述主体中；以及
外电极，设置在所述主体的表面上，连接到所述内电极，并且包括Cu和Sn，
其中，所述内电极包括包含Cu和Sn的合金，并且
Sn和Cu中的每者的原子百分比从所述内电极与所述外电极彼此接触的点起在所述主体的向内方向上逐渐减小。
24.根据权利要求23所述的多层电子组件，其中，在所述主体的所述向内方向上距所述内电极与所述外电极彼此接触的所述点的距离大于等于5μm且小于等于10μm的区域中，所述内电极中的Sn的原子百分比为5at％或更多。
25.根据权利要求23所述的多层电子组件，其中，在所述主体的所述向内方向上距所述内电极与所述外电极彼此接触的所述点的距离大于等于5μm且小于等于10μm的区域中，所述内电极中的Cu的原子百分比为10at％或更多。
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