CN115148493A - 陶瓷电子部件、基板装置和制造陶瓷电子部件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及陶瓷电子部件、基板装置和制造陶瓷电子部件的方法。陶瓷电子部件包括：元件主体，该元件主体包括电介质和内部电极，元件主体具有上表面、下表面和侧表面；一对外部电极，该一对外部电极分别形成在元件主体的侧表面上，外部电极中的每个外部电极包括基础层和形成在基础层的至少一部分上的镀层，外部电极中的每个外部电极的基础层包含金属并且被形成为连续地覆盖元件主体的下表面的一部分和元件主体的连接到下表面的对应侧表面，外部电极中的每个外部电极的基础层电连接到内部电极中的一个或更多个内部电极；以及绝缘层，该绝缘层形成在元件主体的上表面上，绝缘层的厚度小于外部电极中的每个外部电极的镀层的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷电子部件、基板装置和制造陶瓷电子部件的方法。
背景技术
随着电子设备变得更小和更精密，安装在基板上的电子部件的安装密度也在增加。为了减少IC(集成电路)芯片等的安装侧的安装面积，多层陶瓷电容器被制造得更薄并被安装在IC芯片的安装侧的相对侧。这种技术被称为LSC(焊座侧电容器)。
如果使元件主体更薄以减小多层陶瓷电容器的高度(厚度)，则多层陶瓷电容器的强度劣化，造成在安装期间多层陶瓷电容器可能破裂。
专利文献1公开了一种多层陶瓷电容器，其中，端子电极基本上不形成在元件主体的底表面上，以在不使元件主体更薄的情况下减小多层陶瓷电容器的高度。在专利文献1所公开的方法中，为了防止端子电极基本上形成在元件主体的下表面上，将两个元件主体的下表面接合在一起，并且在两个元件主体周围形成端子电极。然后，分离这些元件主体。
专利文献1：JP-A-2020-021930
发明内容
然而，在专利文献1所公开的产品中，如果用于将多层陶瓷电容器安装在基板上的焊料通过元件主体的侧表面上的外部电极而润湿至元件主体的顶表面，这可以导致多层陶瓷电容器在安装后高度增加。
因此，本发明的目的是提供一种能够使安装后的高度增加最小化的陶瓷电子部件、具有该陶瓷电子部件的基板装置以及制造该陶瓷电子部件的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种陶瓷电子部件，该陶瓷电子部件包括：元件主体，该元件主体包括电介质和内部电极，元件主体具有上表面、下表面和侧表面；一对外部电极，该一对外部电极分别形成在元件主体的侧表面上，外部电极中的每个外部电极包括基础层和形成在基础层的至少一部分上的镀层，外部电极中的每个外部电极的基础层包含金属并且被形成为连续地覆盖元件主体的下表面的部分和元件主体的连接到下表面的对应侧表面，外部电极中的每个外部电极的基础层电连接到内部电极中的一个或更多个内部电极；以及绝缘层，该绝缘层形成在元件主体的上表面上，绝缘层的厚度小于外部电极中的每个外部电极的镀层的厚度。
绝缘层和外部电极中的每个外部电极的镀层之间的边界可以被定位在元件主体的上表面与下表面之间的高度处，并且可以与上表面相距至少10微米。
绝缘层可以具有0.01微米至5微米的厚度。
外部电极中的每个外部电极的基础层可以连续地覆盖元件主体的下表面的部分和对应侧表面以及元件主体的连接到侧表面的上表面的部分。基础层中的每个基础层上的镀层可以连续地覆盖元件主体的下表面的部分和元件主体的对应侧表面的部分。外部电极中的每个外部电极的镀层可以不在元件主体的上表面上。
绝缘层可以连续地覆盖元件主体的上表面和连接到上表面的侧表面的上部分。绝缘层与外部电极中的每个外部电极的镀层之间的边界可以位于对应基础层的位于元件主体的对应侧表面上的部分上。
元件主体还可以具有垂直于侧表面以及上表面和下表面的前表面和后表面，由此元件主体具有大致立方体形状。外部电极中的每个外部电极的基础层可以连续地覆盖元件主体的对应侧表面以及连接到侧表面的上表面、下表面、前表面和后表面的相应部分。绝缘层可以连续地覆盖元件主体的上表面以及连接到上表面的侧表面、前表面和后表面的相应上部分。绝缘层可以不在下表面上。外部电极中的每个外部电极的镀层可以连续地覆盖元件主体的下表面的部分以及连接到下表面的该部分的对应侧表面、前表面和后表面的相应下部分。
镀层可以不在元件主体的上表面上。
外部电极中的每个外部电极的基础层还可以覆盖元件主体的连接到对应侧表面的上表面的部分，并且绝缘层可以覆盖外部电极中的每个外部电极的基础层在元件主体的上表面上的边缘。
绝缘层可以包括沉积膜。
绝缘层可以具有比元件主体的维氏硬度大的维氏硬度。
绝缘层可以由金属氧化物、氮化物、金刚石和类金刚石碳中的至少一种制成。
绝缘层可以是Al的氧化物膜或Zr的氧化物膜。
外部电极中的每个外部电极还可以包括形成在元件主体的下表面上以及基础层的位于下表面上的部分上的导电层，并且导电层的厚度可以小于基础层的厚度。
基础层的厚度可以是两微米或更小。
基础层可以包含分散在金属中的共材料(co-material)。
共材料可以是氧化物陶瓷。
元件主体还可以包括作为内部电极的第一内部电极和经由电介质而层压在第一内部电极上方的第二内部电极，电介质被插置在第一内部电极与第二内部电极之间。外部电极中的一个外部电极可以在元件主体的侧表面中的一个侧表面处连接到第一内部电极，外部电极中的另一外部电极可以在元件主体的侧表面中的另一侧表面处连接到第二内部电极。
根据本发明的另一方面，提供了一种装置，该装置包括：安装基板；以及陶瓷电子部件，该陶瓷电子部件安装在安装基板的表面上，并且陶瓷电子部件可以经由焊料层连接到安装基板。焊料层可以分别粘附到外部电极的镀层。焊料层中的每个焊料层可以与对应镀层的侧表面表面接触，并且可以位于绝缘层的上表面下方。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造陶瓷电子部件的方法。该方法包括：形成包括电介质和内部电极的元件主体，元件主体具有上表面、下表面和侧表面；将用于外部电极的基础层的基础材料施加到元件主体的下表面和侧表面上；烧结基础材料以形成外部电极的基础层，外部电极中的每个外部电极的基础层具有形成在元件主体的下表面上的下部和形成在元件主体的侧表面中的一个侧表面上并被电连接到内部电极中的一个或更多个内部电极的侧部；此后，在元件主体的上表面上和基础层的分别位于元件主体的侧表面上的相应部分上形成绝缘层；以及在基础层上分别形成镀层，镀层中的每个镀层形成在对应基础层的侧部的部分和下部上。
形成绝缘层的步骤可以包括沉积绝缘材料。
根据本发明，能够使陶瓷电子部件安装后的高度增加最小化。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施方式的多层陶瓷电容器的立体图；
图2A是沿着图1中的线A1-A1截取的多层陶瓷电容器的截面图；
图2B是沿着图1中的线B1-B1截取的多层陶瓷电容器的截面图；
图2C是沿着图1中的线C1-C1截取的多层陶瓷电容器的截面图；
图3是示出根据第一实施方式的制造多层陶瓷电容器的方法的流程图；
图4A至图4J是用于描述根据第一实施方式的制造多层陶瓷电容器的方法的截面图；
图5是示出根据本发明的第二实施方式的装置的截面图，其中多层陶瓷电容器安装在安装基板上；
图6A是以与图2A相同的方式截取的根据本发明的第三实施方式的多层陶瓷电容器的截面图；
图6B是以与图2B相同的方式截取的根据第三实施方式的多层陶瓷电容器的截面图；
图6C是以与图2C相同的方式截取的根据第三实施方式的多层陶瓷电容器的截面图；
图7A是以与图2A相同的方式截取的根据本发明的第四实施方式的多层陶瓷电容器的截面图；
图7B是以与图2B相同的方式截取的根据第四实施方式的多层陶瓷电容器的截面图；
图7C是以与图2C相同的方式截取的根据第四实施方式的多层陶瓷电容器的截面图；以及
图8是示出根据本发明的第五实施方式的陶瓷电子部件的立体图；
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明的实施方式。以下实施方式不是为了限制本发明。在每个实施方式中描述的所有特征的组合对于本发明不是绝对必要的。可以根据应用本发明的设备和装置的设计、规格和各种条件(使用条件、使用环境等)来修改和/或改变每个实施方式的构造。本发明的技术范围由所附权利要求限定，并且不受以下实施方式限制。此外，为了更容易理解零件、部件和元件，结合以下描述使用的附图中所示的零件、部件和元件在结构、比例和形状上可能与实际的零件、部件和元件不同。
第一实施方式
图1是示出根据本发明的第一实施方式的多层陶瓷电容器的立体图。图2A是沿着图1中的线A1-A1截取的多层陶瓷电容器的截面图。图2B是沿着图1中的线B1-B1截取的多层陶瓷电容器的截面图。图2C是沿着图1中的线C1-C1截取的多层陶瓷电容器的截面图。
在这个实施方式中，多层陶瓷电容器被用作陶瓷电子部件的示例。
如图1和图2A至图2C所示，多层陶瓷电容器1A包括元件主体(元件组件)2、外部电极(外电极)6A和6B以及绝缘层8。元件主体2具有层压件(层叠件)2A、下覆盖层5A和上覆盖层5B。层压件2A具有内部电极层(内电极层)3A、其它内部电极层3B以及插置在相邻的内部电极层3A与3B之间的电介质层4。
层压件2A的最下层被下覆盖层5A覆盖，并且层压件2A的最上层被上覆盖层5B覆盖。内部电极层3A和3B以使得电介质层4插置于其间的方式交替层叠。尽管图1和图2A至图2C示出了总共层叠六个内部电极层3A和3B的示例，但是层叠的内部电极层3A和3B的数量不受限制。
元件主体2的形状可以是基本上矩形平行六面体形状，并且层压件2A的形状也可以是基本上矩形平行六面体形状。元件主体2可以沿着元件主体2的相应边缘倒角。
元件主体2具有六个表面：第一表面至第六表面。
在以下描述中，垂直穿过元件主体2的两个侧表面(第三表面和第六表面)的方向可以被称为纵向方向DL，垂直穿过元件主体2的前表面和后表面(第四表面和第五表面)的方向可以被称为宽度方向DW，并且垂直穿过元件主体2的顶表面和底表面(第二表面和第一表面)的方向可以被称为层叠方向(高度方向)DS。
元件主体2的四个表面(下表面(第一表面)、上表面(第二表面)、前表面(第四表面)和后表面(第五表面))与元件主体2的两个侧表面(第三表面和第六表面)垂直。第一表面与第二表面彼此相对，并且第四表面与第五表面彼此相对。第一表面将面向多层陶瓷电容器1A所安装于的安装基板的安装表面。
外部电极6A和6B分别位于元件主体2的相对侧，使得外部电极6A和6B彼此间隔开(分离)。外部电极6A和6B中的每个外部电极连续地覆盖元件主体2的上表面、侧表面和底表面。外部电极6A和6B中的每个外部电极也可以覆盖元件主体2的前表面和后表面。外部电极6A和6B中的每个外部电极的下表面将面向多层陶瓷电容器1A所安装于的安装基板。
在纵向方向DL上，内部电极层3A和3B在层压件2A中的不同位置处交替布置。内部电极层3A可以比内部电极层3B更靠近元件主体2的左侧表面，而内部电极层3B可以比内部电极层3A更靠近元件主体2的右侧表面。内部电极层3A的左端在电介质层4的左端处以及元件主体2在纵向方向DL上的左侧表面处暴露，并且连接到外部电极6A。内部电极层3B的右端在电介质层4的右端处以及元件主体2在纵向方向DL上的右侧表面处暴露，并且连接到外部电极6B。
另一方面，在宽度方向DW上，内部电极层3A和3B的端部被形成电介质层4的电介质材料覆盖。在宽度方向DW上，内部电极层3A的两端可以与内部电极层3B的两端对齐。
内部电极层3A、内部电极层3B和电介质层4中的每一者在层叠方向DS上的厚度可以在0.05微米至五微米的范围内，例如可以是0.3微米。
内部电极层3A和3B的材料可以是例如Cu(铜)、Ni(镍)、Ti(钛)、Ag(银)、Au(金)、Pt(铂)、Pd(钯)、Ta(钽)或W(钨)的金属，或者可以是包含这些金属中的至少一种金属的合金。
电介质层4的材料的主成分例如可以是具有钙钛矿结构的陶瓷材料。主成分的含量可以是50at％或更高的比率。电介质层4的陶瓷材料可以是例如钛酸钡、钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁、钛酸锶钡、钛酸钙钡、锆酸钙、锆酸钡、锆钛酸钙或氧化钛。
下覆盖层5A和上覆盖层5B的材料的主成分可以是例如陶瓷材料。下覆盖层5A和上覆盖层5B的陶瓷材料的主成分可以与电介质层4的陶瓷材料的主成分相同。
下覆盖层5A和上覆盖层5B中的每一者的厚度优选为从5微米至30微米。
外部电极6A和6B中的每个外部电极具有形成在元件主体2上的基础层7和形成在基础层7上的镀层9。
基础层7中的每个基础层连续地形成以便具有形成在元件主体2的上表面上的上部、形成在元件主体2的下表面上的下部、形成在元件主体2的侧表面上的侧部、形成在元件主体2的前表面上的前部以及形成在元件主体2的后表面上的后部。
镀层9中的每个镀层连续地形成以便被设置在基础层7中的一个基础层的下部和侧部的下部分上。镀层9中的每个镀层可以连续地形成以便被设置在基础层7中的一个基础层的前部的下部分和后部的下部分上。因此，基础层7的下部、侧部的下部分、前部的下部分和后部的下部分被镀层9覆盖，但是基础层7的上部、侧部的上部分、前部的上部分和后部的上部分未被镀层9覆盖。
外部电极6A和6B中的每个外部电极的下部具有例如10微米至40微米的厚度。
基础层7的导电材料可以是例如Cu、Fe(铁)、Zn(锌)、Al(铝)、Ni、Pt、Pd、Ag、Au和Sn(锡)的金属，或者可以是包含这些金属中的至少一种金属的合金。基础层7还可以包括分散在金属中的共材料颗粒。这里，术语“颗粒”是指不仅包括单独的小颗粒，还包括在烧结过程之后由多个小颗粒组合形成的块，这将在后面描述。
以类似岛状分散在基础层7中的共材料减小元件主体2和基础层7的热膨胀系数的差，以减轻施加在基础层7中的热应力。共材料例如是作为电介质层4的材料的主成分的陶瓷成分。
基础层7还可以包括玻璃成分。基础层7中的玻璃成分可以使基础层7致密化。例如，玻璃成分可以是例如Ba(钡)、Sr(锶)、Ca(钙)、Zn、Al、Si(硅)、B(硼)等的氧化物。
基础层7可以含有包含在元件主体2中的金属成分。该金属成分可以是例如Mg(镁)，并且可以包含少量的Ni、Cr、Sr、Al、Na和Fe中的至少一种。更具体地，基础层7可以是用作基础层7的导电材料的金属与包含在元件主体2中的金属和氧的化合物，例如，包含Mg、Ni和O的化合物。
基础层7优选地由包含电介质材料和上述材料的烧结涂层膜形成。这便于使基础层7更厚，同时确保元件主体2与基础层7之间的粘附性，这导致确保每个外部电极6A和6B的强度，并且确保基础层7与内部电极层3A和3B的导电性。
如上所述，基础层7的下部、侧部的下部分、前部的下部分和后部的下部分被镀层9覆盖，但是基础层7的上部、侧部的上部分、前部的上部分和后部的上部分未被镀层9覆盖。镀层9中的每个镀层经由基础层7中的一个基础层与内部电极层3A或3B电连接。另外，镀层9中的每个镀层通过焊料与安装基板上的电极电连接。为了确保外部电极6A和6B中的每个外部电极的强度并且为了确保镀层9与基础层7和安装基板的端子的连接，优选的是镀层9的厚度为10微米或更大。
镀层9的材料的主成分可以是例如Cu、Ni、Al、Zn、Sn等的金属，或者可以是包含这些金属中的至少一种金属的合金。镀层9可以是单个金属成分的单层或不同金属成分的多层。
镀层9中的每个镀层可以具有三层结构，该三层结构例如由形成在基础层7上的Cu镀层、形成在Cu镀层上的Ni镀层以及形成在Ni镀层上的Sn镀层组成。Cu镀层可以改进镀层9与基础层7的粘附性，并且Ni镀层可以改进焊接期间外部电极6A和6B的耐热性。Sn镀层可以改进用于镀层9的焊料的润湿性。
绝缘层8被形成在元件主体2的上表面(安装表面的相对侧)上。绝缘层8的厚度小于镀层9的厚度。
绝缘层8连续地形成以被设置在元件主体2的上表面以及外部电极6A和6B的基础层7的上部、侧部、前部和后部上。绝缘层8的侧部中的每个侧部可以具有向下逐渐减小的变化厚度。
另一方面，镀层9中的每个镀层被形成在基础层7中的一个基础层的下部、侧部、前部和后部上。绝缘层8与镀层9之间的边界位于基础层7的侧部、前部和后部上。
绝缘层8的侧部、前部和后部中的每一者具有下边缘(对应于绝缘层8与镀层9之间的边界)。下边缘位于元件主体2的顶表面与底表面之间，并且优选地位于与元件主体2的顶表面相距至少10微米处。
镀层9中的每个镀层覆盖并接触绝缘层8在基础层7的侧部、前部和后部上的下边缘。绝缘层8的下边缘可以夹在基础层7与镀层9之间。
绝缘层8可以连续地形成以便被设置在不仅元件主体2的上表面上，而且还在元件主体2的前表面和后表面以及外部电极6A和6B的基础层7的上部、侧部、前部和后部上。镀层9中的每个镀层可以形成在基础层7中的一个基础层的下部、侧部、前部和后部上，并且与基础层7的侧部、前部和后部上的绝缘层8接触。
绝缘层8可以由沉积膜构成。绝缘层8可以通过CVD(化学气相沉积)、其它气相沉积、溅射或ALD(原子层沉积)形成。绝缘层8可以被形成为使得绝缘层8的侧部中的每个侧部可以具有向下逐渐减小的变化厚度。优选地，绝缘层8具有比元件主体2的维氏硬度大的维氏硬度，优选地是元件主体2的维氏硬度的1.1倍或更大。优选地，绝缘层8中的每个绝缘层是Al的氧化物膜或Zr的氧化物膜。更具体地，在使用BaTiO3作为元件主体2的陶瓷成分的情况下，优选使用热膨胀系数与BaTiO3接近的Al2O3或ZrO2来作为绝缘层8的材料。例如，BaTiO3的热膨胀系数约为10×10-6/K。Al2O3的热膨胀系数为约8×10-6/K，并且ZrO2的热膨胀系数为约10×10-6/K。使用Al2O3或ZrO2作为绝缘层8的材料可以使得在热循环中(诸如在焊料回流期间)绝缘层8从元件主体2的剥离最小化。
另选地，绝缘层8可以是诸如SiO2之类的金属氧化物膜、诸如Si3N4之类的氮化物膜或诸如AlN之类的氮化物膜、金刚石膜和类金刚石膜中的至少一种。
绝缘层8的厚度优选为0.01微米至五微米。如图2A中的区域RA的放大图所示，绝缘层8优选是具有与基础层7的表面的不平整度相似的不平整度的共形膜。这允许增大绝缘层8与基础层7之间的接触面积，并且改进绝缘层8与基础层7之间的粘附性。
多层陶瓷电容器1A的示例的外部尺寸可以如下：长度＞宽度＞高度，或者长度＞宽度＝高度。为了减小多层陶瓷电容器1A的高度，多层陶瓷电容器1A的高度优选为150微米或更小。多层陶瓷电容器1A的高度可以被称为多层陶瓷电容器1A的厚度(从外部电极6A和6B的下表面到绝缘层8的上表面的距离)。
另外，通过在基础层7的上部和侧部的上部分上形成绝缘层8，能够防止镀层9形成在基础层7的上部和侧部的上部分上。因此，当使用焊料将多层陶瓷电容器1A安装到基板时，能够防止焊料通过镀层9润湿突出超过多层陶瓷电容器1A的上表面。这使得能够防止多层陶瓷电容器1A在安装在基板上之后高度增加。
另外，由于绝缘层8的厚度小于镀层9的厚度，所以可以使多层陶瓷电容器1A的高度更低。
另外，通过使绝缘层8的厚度在从0.01微米至5微米的范围中，能够确保绝缘层8的连续性，同时防止多层陶瓷电容器1A的高度增加。因此，当使用焊料将多层陶瓷电容器1A安装到基板时，能够防止焊料通过镀层9润湿至多层陶瓷电容器1A的上表面。这使得能够防止多层陶瓷电容器1A在安装在基板上之后高度增加。
另外，通过利用沉积来制造绝缘层8，能够使绝缘层8更薄，同时确保绝缘层8的膜质量的均匀性。
另外，由于绝缘层8与镀层9之间的边界位于元件主体2的顶表面与底表面之间的基础层7的侧部上，所以当将多层陶瓷电容器1A安装到安装基板时，能够限制不被焊料层覆盖的区域。这样，能够提高外部电极6A和6B与安装基板的粘附强度。
另外，由于绝缘层8在基础层7的侧表面、前表面和后表面上的下边缘(对应于绝缘层8与镀层9之间的边界)与元件主体2的顶表面相距至少10微米，所以当将多层陶瓷电容器1A安装到安装基板时，即使焊料使外部电极6A和6B的侧表面润湿，也能够防止焊料突出超过绝缘层8的顶表面。这使得能够防止多层陶瓷电容器1A在安装在基板上之后高度增加。
另外，通过将多层陶瓷电容器1A的高度设定为150微米或更小，可以使多层陶瓷电容器1A的高度小于焊球的直径，这将在后面描述。因此，多层陶瓷电容器1A所安装于的安装基板可以经由焊球以使得多层陶瓷电容器1A插置两个基板之间的方式接合到另一基板(例如母板)。结果，半导体芯片可以安装在安装基板的与多层陶瓷电容器1A所安装于的表面相对的表面上，使得多层陶瓷电容器1A可以被布置成紧密靠近半导体芯片，由此有效地消除影响半导体芯片的噪声。
另外，由于绝缘层8的维氏硬度比元件主体2的维氏硬度大，所以可以增加多层陶瓷电容器1A的弯曲强度。因此，可以在减小多层陶瓷电容器1A的高度的同时，提高弯曲强度以减少多层陶瓷电容器1A在安装期间的破裂。
图3是示出根据第一实施方式的制造多层陶瓷电容器的方法的示例的流程图。图4A至图4J是示出根据第一实施方式的制造多层陶瓷电容器的示例性方法的截面图。为了例示，图4C至图4J仅示出了以使得电介质层4插置于其间的方式交替层压的三个内部电极层3A和三个内部电极层3B。
在图3的步骤S1(混合步骤)中，向电介质材料粉末添加有机接合剂以及有机溶剂作为分散剂和成形助剂，并进行粉碎并混合以制成泥浆料。电介质材料粉末例如包括陶瓷粉末。电介质材料粉末可以包括一种添加剂或多种添加剂。添加剂可以是例如Mg、Mn、V、Cr、Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Co、Ni、Li、B、Na、K或Si的氧化物或者玻璃。有机接合剂例如是聚乙烯醇缩丁醛树脂或聚乙烯醇缩醛树脂。有机溶剂例如是乙醇或甲苯。
接着，在图3的步骤S2(浆料施加步骤)中，如图4A所示，制造生片(green sheet)24。具体地，将包含陶瓷粉末的浆料以片材形式施加到载体膜上，并进行干燥以制造生片24。载体膜例如为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜。可以利用例如刮刀法、模涂法或凹版涂布法来执行浆料的施加。重复步骤S2以制备多个生片24。
接着，在图3的步骤S3(印刷步骤)中，如图4B所示，将成为内部电极层的导电膏以预定图案被施加到在步骤S1中制备的生片中的、图1所示的内部电极层3A或3B要被设置到的生片24中的每个生片上，以在生片24上形成内部电极图案23。在步骤S3中，能够在每个单个生片24上形成多个内部电极图案23，使得内部电极图案23在生片24的纵向方向上彼此分离。
用于内部电极层的导电膏包括用作内部电极层3A和3B的材料的金属的粉末。例如，如果用作内部电极层3A和3B的材料的金属是Ni，则用于内部电极层的导电膏包括Ni粉末。用于内部电极层的导电膏还包括接合剂、溶剂以及辅助试剂(如果需要的话)。用于内部电极层的导电膏可以包括作为共材料的陶瓷材料，该陶瓷材料具有与电介质层4的材料的主成分含有相同成分的主成分。
可以利用丝网印刷法、喷墨印刷法或凹版印刷法来执行用于内部电极层的导电膏的施加。因此，步骤S3可以被称为印刷步骤。以这种方式，制备了其上具有内部电极图案23的多个生片24。
接着，在图3的步骤S4(层压步骤)中，如图4C所示，其上形成有内部电极图案23的生片24和未形成有内部电极图案23的生片25A和25B以预定顺序层压以形成生片的块30。未形成有内部电极图案23的生片25A和25B用作外层(下覆盖层5A和上覆盖层5B)。生片25A和25B比生片24厚。
其上具有内部电极图案23A或23B的生片24被分成两组，即具有内部电极图案23A(将形成内部电极层3A)的生片24和具有内部电极图案23B(将形成内部电极层3B)的生片24。其上具有内部电极图案23A的生片24和其上具有内部电极图案23B的生片24在层压方向上交替层叠，使得生片24上的内部电极图案23A和下一个或相邻生片24上的内部电极图案23B在生片24的纵向方向上交替偏移。
此外，在生片块30中限定有三种类型的部分。具体地，生片块30包括在层叠方向上仅内部电极图案23A层叠的部分、在层叠方向上内部电极图案23A和23B交替层叠的部分、以及在层叠方向上仅内部电极图案23B层叠的部分。
接着，在图3的步骤S5(压力接合步骤)中，如图4D所示，在图3的步骤S4的层压步骤中获得的层压块30被压制使得生片24、25A和25B被压力接合。可以通过例如对可以被树脂膜包围的层压块30进行流体静力学地压制来执行层压块30的压制。
在图3的步骤S6(切割步骤)中，如图4E所示，切割经压制的层压块30，使得块30被分成多个元件主体，元件主体中的每个元件主体具有矩形平行六面体形状。每个元件主体具有六个表面。如多条竖直虚线27所示，在层叠方向上仅内部电极图案23A层叠的部分处以及在层叠方向上仅内部电极图案23B层叠的部分处执行层压块30的切割。例如可以通过刀片切割或类似方法来执行层压块30的切割。
在图4F中以放大的方式示出了所得到的元件主体2’。如图4F所示，在各个元件主体2’中的每个元件主体中，内部电极层3A和3B以使得电介质层4插置于其间的方式交替层压。内部电极层3A在每个元件主体2’的一个侧表面上暴露，并且内部电极层3B在每个元件主体2’的另一侧表面上暴露。
在每个元件主体2’中形成下覆盖层5A和上覆盖层5B。
接着，在图3的步骤S7(接合剂去除步骤)中，去除在图3的步骤S6中分离的元件主体2’中的每个元件主体中所包含的接合剂。例如通过在N2气氛中在约350摄氏度下加热元件主体2’来执行接合剂的去除。
接着，在图3的步骤S8(倒角步骤)中，如图4G所示，对每个元件主体2’的拐角进行倒角，使得形成在拐角处具有弯曲表面R的元件主体2。例如，可以使用滚筒抛光(barrelpolishing)来对元件主体2’进行倒角。
接着，在图3的步骤S9(施加用于基础层的膏的步骤)中，用于基础层(底层)7的导电膏被施加到每个元件主体2的两个侧表面，并被施加到元件主体2的与相应侧表面相邻的剩余的四个表面(上表面、下表面、前表面和后表面)。例如，可以使用浸渍法来施加用于基础层的导电膏。然后，干燥导电膏。
用于基础层7的导电膏包含用作基础层7的导电材料的金属的粉末或填料。例如，当用作基础层7的导电材料的金属是Ni时，用于基础层的导电膏包含Ni的粉末或填料。例如，用于基础层的导电膏还包括作为共材料的陶瓷成分，该陶瓷成分是电介质层4的材料的主成分。例如，主要由钛酸钡组成的氧化物陶瓷的颗粒(例如，D50粒径为0.8微米至4微米)作为共材料在用于基础层的导电膏中混合。用于基础层的导电膏还包括接合剂和溶剂。
接着，在图3的步骤S10(烧结步骤)中，如图4H所示，在图3的步骤S9中用于基础层7的导电膏被施加到的元件主体2经历烧结过程，使得在每个元件主体2中内部电极层3A和3B与电介质层4集成，并且基础层7与元件主体2集成。元件主体2和导电膏的烧结例如在烧结炉中在1000摄氏度至1400摄氏度的温度范围内执行十分钟至两小时。
如果使用诸如Ni或Cu之类的基础金属作为内部电极层3A和3B的材料，则烧结过程可以在烧结炉中执行，同时将烧结炉的内部保持为还原气氛，以便防止内部电极层3A和3B的氧化。
在烧结后，元件主体2和基础层7的单元的长度为例如1.0毫米，宽度为例如0.5毫米，并且高度为例如0.06毫米。
接着，在图3的步骤S11(绝缘层的形成步骤)中，如图4I所示，通过诸如CVD之类的方法在元件主体2和基础层7上沉积绝缘层8。例如，绝缘层8可以由Si3N4制成，并且绝缘层8的厚度可以为一微米。绝缘层8覆盖基础层7的侧表面、前表面和后表面。绝缘层8的下边缘在基础层7的顶表面下方50微米处。为了防止基础层7的处于基础层7的顶表面下方至少50微米处的下部分被绝缘层8覆盖，当沉积绝缘层8时，所述下部分可以被一个或更多个掩模覆盖。
接着，在图3的步骤S12(形成镀层的步骤)中，如图4J所示，在从绝缘层8暴露的基础层7上形成镀层9。在形成镀层9时，例如，可以顺序地形成Cu镀层、Ni镀层和Sn镀层。在这种情况下，能够通过以下方式来形成镀层：将形成有基础层7和绝缘层8的元件主体2容纳在筒中并浸没在筒中的电镀溶液中，并且使筒旋转并通电。由于在基础层7的上表面上存在绝缘层8，所以在基础层7的上表面上没有形成镀层9。Cu镀层、Ni镀层和Sn镀层的厚度可以分别为例如三微米、两微米和五微米。
第二实施方式
图5是示出根据本发明的第二实施方式的装置的截面图，其中多层陶瓷电容器1A安装在安装基板41上。
如图5所示，在安装基板41的反向表面上形成焊座电极42A、42B、44A和44B。多层陶瓷电容器1A经由分别附接到外部电极6A和6B的镀层9的焊料层43A和43B来连接到焊座电极42A和42B。
在焊接过程中，焊料层43A和43B中的每个焊料层润湿外部电极6A和6B的侧表面，但是其位于绝缘层8的上表面下方。
在安装基板41的反向表面上的焊座电极44A和44B上分别形成焊球47A和47B。
另一方面，在安装基板41的正向表面上安装未示出的半导体芯片。半导体芯片可以是微处理器、半导体存储器、FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(专用集成电路)。
在另一安装基板45的反向表面上形成焊座电极46A和46B。安装基板41和45经由焊球47A和47B彼此连接。安装基板45可以用作安装基板41所安装于的母板。
安装基板41与45之间的间隔通过焊球47A和47B来维持恒定。另外，在安装基板41与45之间的空间中填充封装多层陶瓷电容器1A的密封树脂48。密封树脂48例如为环氧树脂。在安装基板41和45经由焊球47A和47B彼此连接之后，树脂48可以填充在安装基板41与45之间的空间中并固化。在这种情况下，密封树脂48覆盖多层陶瓷电容器1A、焊料层43A和43B以及焊球47A和47B，并粘附到绝缘层8。
通过将多层陶瓷电容器1A安装在安装基板41的与半导体芯片所安装于的正向表面相对的反向表面上，多层陶瓷电容器1A可以被布置成紧密靠近半导体芯片，由此有效地消除影响半导体芯片的噪声。
另外，通过将多层陶瓷电容器1A的高度设定为150微米或更小，多层陶瓷电容器1A可以插置在经由焊球47A和47B彼此连接的两个安装基板41与45之间。结果，半导体芯片可以安装在安装基板41的与多层陶瓷电容器1A所安装于的反向表面相对的正向表面上。
另外，通过在基础层7的上部和侧部的上部分上形成绝缘层8，能够防止在基础层7的上部和侧部的上部分上形成镀层9。因此，当利用焊料层43A和43B来将多层陶瓷电容器1A安装到基板41时，能够防止焊料通过镀层9润湿突出超过多层陶瓷电容器1A的上表面。这使得能够将多层陶瓷电容器1A布置在经由焊球47A和47B彼此连接的安装基板41与45之间的空间中。
另外，通过使绝缘层8的厚度在0.01微米至五微米的范围中，能够在不减小元件主体2的厚度的情况下减小陶瓷电容器1A的高度，由此使多层陶瓷电容器1A的电容的减小最小化。另外，当使用焊料层43A和43B将多层陶瓷电容器1A安装到基板41时，能够防止焊料通过镀层9润湿突出超过绝缘层8的上表面。
第三实施方式
图6A是以与图2A相同的方式截取的根据本发明的第三实施方式的多层陶瓷电容器的截面图。图6B是以与图2B相同的方式截取的根据第三实施方式的多层陶瓷电容器的截面图。图6C是以与图2C相同的方式截取的根据第三实施方式的多层陶瓷电容器的截面图。
如图6A至图6C所示，多层陶瓷电容器1B具有元件主体2、外部电极6A’和6B’以及绝缘层8’。外部电极6A’和6B’中的每个外部电极具有形成在元件主体2上的基础层7’和形成在基础层7’上的镀层9。
外部电极6A’和6B’与图2A的外部电极6A和6B的不同之处在于，外部电极6A’和6B’中的基础层7’不形成在元件主体2的上表面上，而外部电极6A和6B中的基础层7形成在元件主体2的上表面上。绝缘层8’形成在元件主体2的整个上表面上。
为了防止基础层7’形成在元件主体2上，可以通过各向异性蚀刻或机械打磨来去除图2A中的元件主体2的上表面上的基础层7。
基础层7’和绝缘层8’的其它特征可以与图2A的基础层7和绝缘层8相同。
由于外部电极6A’和6B’中的每个外部电极的基础层7’不形成在元件主体2的上表面上，所以能够使多层陶瓷电容器1B的高度减小基础层7’的厚度，从而能够减小多层陶瓷电容器1B的高度。
当通过电解电镀来形成镀层9时，产生氢，并且元件主体2和基础层7’暴露于氢。氢可以通过元件主体2与基础层7’之间的界面渗透到层压件2A中，使层压件2A变得易脆，并使绝缘层8的绝缘性劣化。氢到层压件2A中的渗透开始于元件主体2与基础层7’的界面的端点K1和K2。
如果基础层7’不形成在元件主体2的上表面上，则氢将容易从端点K1渗透到层压件2A中。
通过形成绝缘层8以便覆盖元件主体2的顶表面以及基础层7’的顶表面、侧表面、前表面和后表面，阻止氢进入层压件2A。因此，可以使层压件2A的绝缘性的劣化最小化。
第四实施方式
图7A是以与图2A相同的方式截取的根据本发明的第四实施方式的多层陶瓷电容器的截面图。图7B是以与图2B相同的方式截取的根据第四实施方式的多层陶瓷电容器的截面图。图7C是以与图2C相同的方式截取的根据第四实施方式的多层陶瓷电容器的截面图。
如图7A至图7C所示，多层陶瓷电容器1C具有元件主体2、外部电极6A”和6B”以及绝缘层8”。外部电极6A”和6B”中的每个外部电极具有形成在元件主体2上的基础层7”、与基础层7”连接的导电层7K以及形成在基础层7”和导电层7K上的镀层9”。
基础层7”和图2A的基础层7的不同之处在于，基础层7”比基础层7薄。优选的是基础层7”的厚度为两微米或更小。如果基础层7”更薄，则在将用于基础层的导电膏施加到元件主体2时，能够使元件主体2的浸渍深度变小。通过使元件主体2到导电膏中的浸渍深度变小，能够使用于基础层的导电膏更薄，使得减小了施加到元件主体2的用于基础层的导电膏的表面张力。然而，如果元件主体2的浸渍深度太小，则用于基础层的导电膏的长度以及因此在元件主体2的下表面上的基础层7”的长度可能减小。
为了补偿元件主体2的下表面上的基础层7”的长度的减小，导电层7K被连接到元件主体2的下表面上的基础层7”。
导电层7K的厚度可以小于基础层7”的厚度。例如，在基础层7”的厚度为两微米的情况下，导电层7K的厚度可以为0.2微米。导电层7K覆盖元件主体2的下表面上的基础层7”，并且覆盖元件主体2的下表面的一部分。
导电层7K例如可以具有由内部Ti层和外部Cu层构成的两层结构。内部Ti层能够改进导电层7K与元件主体2和基础层7”的粘附性，外部Cu层能够改进导电层7K与镀层9”的粘附性。导电层7K中的Ti层和Cu层中的每一者可以由例如溅射膜构成。为了通过溅射来在基础层7”的一部分和元件主体2的下表面上形成层，当执行溅射时，可以掩蔽基础层7”的剩余部分。
在外部电极6A”和6B”中的每个外部电极中，镀层9”连续地形成在基础层7”的侧部、前部和后部的下部分上、导电层7K的整体上以及元件主体2的下表面的一部分上。然而，镀层9”不形成在基础层7”的侧部、前部和后部的上部分上以及元件主体2的上表面上。
绝缘层8”连续地形成以被设置在元件主体2的上表面以及外部电极6A”和6B”的基础层7”的上部、侧部、前部和后部上。绝缘层8”不形成在元件主体2的下表面上。
在本实施方式中，尽管通过使基础层7’的厚度更薄，基础层7”变短，但由于基础层7”和导电层7K的复合膜用于镀层9”的底层，所以能够扩大外部电极6A”和6B”的底部面积。因此，能够确保安装基板41(参照图5)上的外部电极6A”和6B”与焊座电极42A和42B之间的电连接的稳定性，以提高多层陶瓷电容器1C的可靠性，同时能够降低多层陶瓷电容器1C在安装后的高度。
第五实施方式
图8是示出根据本发明的第五实施方式的陶瓷电子部件的立体图。在图8中，芯片电感器被用作陶瓷电子部件的示例。
芯片电感器61包括元件主体62、两个外部电极66A和66B以及绝缘层68。元件主体62包括线圈图案63和磁性材料64，该线圈图案63包括形成在其两端处的两个端子节段63A和63B。磁性材料64用作使由线圈图案63形成的内部电极层绝缘的电介质。元件主体62的形状可以是基本上矩形平行六面体形状。
外部电极66A和66B分别位于元件主体62的相对侧上，使得外部电极66A和66B彼此间隔开(分离)。外部电极66A和66B中的每个外部电极从元件主体62的侧表面连续地延伸到元件主体62的前表面和后表面以及顶表面和底表面。
线圈图案63嵌入磁性材料64中。然而，端子节段63A在元件主体62的一侧从磁性材料64暴露，并连接到外部电极66A，而端子节段63B在元件主体62的另一侧从磁性材料64暴露，并连接到外部电极66B。
线圈图案63以及端子节段63A和63B的材料可以是例如诸如Cu、Ni、Ti、Ag、Au、Pt、Pd、Ta和W之类的金属，或者可以是包含这些金属中的至少一种金属的合金。磁性材料64例如是铁氧体。
外部电极66A和66B中的每个外部电极可以以与图1的外部电极6A和6B相同的方式构造。换句话说，外部电极66A和66B中的每个外部电极具有基础层67和镀层69。基础层67中的每个基础层连续地形成在元件主体62的下表面(安装表面)、上表面、侧表面、前表面和后表面上。基础层67可以包括分散在金属中的共材料颗粒。例如，该共材料是作为磁性材料64的主成分的铁氧体成分。
镀层69中的每个镀层连续地形成在基础层67的下表面、侧表面的下部分、前表面的下部分以及后表面的下部分上。镀层69不形成在元件主体62的顶表面上。
绝缘层68形成在元件主体62的与安装表面(元件主体62的底表面)相对的顶表面上。绝缘层68比镀层69薄。绝缘层68连续地形成在元件主体62的顶表面以及基础层67的顶表面、侧表面、前表面和后表面上。
镀层69中的每个镀层连续地形成在基础层67的下表面、侧表面的下部分、前表面的下部分和后表面的下部分上，并且与基础层67的侧部、前部和后部上的绝缘层68接触。
绝缘层68与镀层69之间的边界位于基础层67的侧部、前部和后部上。
绝缘层68的侧部、前部和后部中的每一者具有下边缘(对应于绝缘层68与镀层69之间的边界)。下边缘位于元件主体62的顶表面与底表面之间，并且优选地位于与元件主体62的上表面相距至少10微米处。绝缘层68的厚度优选为从0.01微米至5微米。
芯片电感器61的示例的外部尺寸可以如下：长度＞宽度＞高度，或者长度＞宽度＝高度。为了减小芯片电感器61的高度，芯片电感器61的高度优选地为150微米或更小。
由于绝缘层68的厚度小于镀层69的厚度，所以能够使芯片电感器61的高度更低。
另外，通过在基础层67的上部和侧部的上部分上形成绝缘层68，能够防止在基础层67的上部和侧部的上部分上形成镀层69。因此，当使用焊料将芯片电感器61安装到基板时，能够防止焊料通过镀层69润湿突出超过芯片电感器61的上表面。这使得能够防止芯片电感器61在安装在基板上之后高度增加。
对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变型。特别地，明确地预期，上述实施方式及其修改中的任何两者或更多者的任何部分或全部可以被组合并且被视为在本发明的范围内。
Claims (20)
1.一种陶瓷电子部件，所述陶瓷电子部件包括：
元件主体，所述元件主体包括电介质和内部电极，所述元件主体具有上表面、下表面和侧表面；
一对外部电极，所述一对外部电极分别形成在所述元件主体的侧表面上，所述外部电极中的每个外部电极包括基础层和形成在所述基础层的至少一部分上的镀层，所述外部电极中的每个外部电极的所述基础层包含金属并且被形成为连续地覆盖所述元件主体的所述下表面的部分和所述元件主体的连接到所述下表面的对应侧表面，所述外部电极中的每个外部电极的所述基础层电连接到所述内部电极中的一个或更多个内部电极；以及
绝缘层，所述绝缘层形成在所述元件主体的所述上表面上，所述绝缘层的厚度小于所述外部电极中的每个外部电极的所述镀层的厚度。
2.根据权利要求1所述的陶瓷电子部件，其中，所述绝缘层与所述外部电极中的每个外部电极的所述镀层之间的边界被定位在所述元件主体的所述上表面与所述下表面之间的高度处，并且与所述上表面相距至少10微米。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷电子部件，其中，所述绝缘层具有0.01微米至5微米的厚度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的陶瓷电子部件，其中，所述外部电极中的每个外部电极的所述基础层连续地覆盖所述元件主体的所述下表面的所述部分和对应侧表面以及所述元件主体的连接到所述侧表面的所述上表面的部分，并且
其中，所述基础层中的每个基础层上的所述镀层连续地覆盖所述元件主体的所述下表面的部分和所述元件主体的对应侧表面的部分，所述外部电极中的每个外部电极的所述镀层不在所述元件主体的所述上表面上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的陶瓷电子部件，其中，所述绝缘层连续地覆盖所述元件主体的所述上表面和连接到所述上表面的所述侧表面的上部分，并且
其中，所述绝缘层与所述外部电极中的每个外部电极的所述镀层之间的边界位于对应基础层的位于所述元件主体的对应侧表面上的部分上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的陶瓷电子部件，其中，所述元件主体还具有垂直于所述侧表面以及所述上表面和所述下表面的前表面和后表面，由此所述元件主体具有大致立方体形状，
其中，所述外部电极中的每个外部电极的所述基础层连续地覆盖所述元件主体的对应侧表面以及连接到所述侧表面的所述上表面、所述下表面、所述前表面和所述后表面的相应部分，
其中，所述绝缘层连续地覆盖所述元件主体的所述上表面以及连接到所述上表面的所述侧表面、所述前表面和所述后表面的相应上部分，所述绝缘层不在所述下表面上，并且
其中，所述外部电极中的每个外部电极的所述镀层连续地覆盖所述元件主体的所述下表面的部分以及连接到所述下表面的该部分的对应侧表面、所述前表面和所述后表面的相应下部分。
7.根据权利要求1至3、5和6中任一项所述的陶瓷电子部件，其中，所述镀层不在所述元件主体的所述上表面上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的陶瓷电子部件，其中，所述外部电极中的每个外部电极的所述基础层还覆盖所述元件主体的连接到对应侧表面的所述上表面的部分，并且
其中，所述绝缘层覆盖所述外部电极中的每个外部电极的所述基础层在所述元件主体的所述上表面上的边缘。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的陶瓷电子部件，其中，所述绝缘层包括沉积膜。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的陶瓷电子部件，其中，所述绝缘层具有比所述元件主体的维氏硬度大的维氏硬度。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的陶瓷电子部件，其中，所述绝缘层由金属氧化物、氮化物、金刚石和类金刚石碳中的至少一种制成。
12.根据权利要求11所述的陶瓷电子部件，其中，所述绝缘层是Al的氧化物膜或Zr的氧化物膜。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的陶瓷电子部件，其中，所述外部电极中的每个外部电极还包括形成在所述元件主体的所述下表面上以及所述基础层的位于所述下表面上的部分上的导电层，所述导电层的厚度小于所述基础层的厚度。
14.根据权利要求12或13所述的陶瓷电子部件，其中，所述基础层的厚度为两微米或更小。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的陶瓷电子部件，其中，所述基础层包含分散在所述金属中的共材料。
16.根据权利要求15所述的陶瓷电子部件，其中，所述共材料是氧化物陶瓷。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的陶瓷电子部件，其中，所述元件主体包括作为所述内部电极的第一内部电极和经由所述电介质而层压在所述第一内部电极上方的第二内部电极，所述电介质被插置在所述第一内部电极与所述第二内部电极之间，
其中，所述外部电极中的一个外部电极在所述元件主体的所述侧表面中的一个侧表面处连接到所述第一内部电极，并且所述外部电极中的另一外部电极在所述元件主体的所述侧表面中的另一侧表面处连接到所述第二内部电极。
18.一种装置，所述装置包括：
安装基板；以及
根据权利要求1至17中任一项所述的陶瓷电子部件，所述陶瓷电子部件安装在所述安装基板的表面上，所述陶瓷电子部件经由焊料层来连接到所述安装基板，所述焊料层分别粘附到所述外部电极的所述镀层，
其中，所述焊料层中的每个焊料层与对应镀层的侧表面表面接触，并且位于所述绝缘层的上表面下方。
19.一种制造陶瓷电子部件的方法，所述方法包括以下步骤：
形成包括电介质和内部电极的元件主体，所述元件主体具有上表面、下表面和侧表面；
将用于外部电极的基础层的基础材料施加到所述元件主体的所述下表面和所述侧表面上；
烧结所述基础材料以形成所述外部电极的所述基础层，所述外部电极中的每个外部电极的所述基础层具有形成在所述元件主体的所述下表面上的下部和形成在所述元件主体的所述侧表面中的一个侧表面上并被电连接到所述内部电极中的一个或更多个内部电极的侧部；
此后，在所述元件主体的所述上表面上和所述基础层的分别位于所述元件主体的所述侧表面上的相应部分上形成绝缘层；以及
在所述基础层上分别形成镀层，所述镀层中的每个镀层形成在对应基础层的所述侧部的部分和所述下部上。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，形成所述绝缘层的步骤包括沉积绝缘材料。
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