CN115708177A - 导电膏和多层陶瓷组件 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种导电膏和多层陶瓷组件。所述导电膏包括多个导电颗粒，所述导电颗粒包括：核，包含第一金属；以及壳，包含第二金属并包围所述核的表面，所述第二金属的熔点高于所述第一金属的熔点。所述多层陶瓷组件包括具有利用所述导电膏制成的烧结电极层的外电极。

Description

导电膏和多层陶瓷组件

本申请要求于2021年8月20日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0110100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被包含于此。

技术领域

本公开涉及一种导电膏和多层陶瓷组件。

背景技术

多层电容器由于其小尺寸和高容量而已经在各种电子装置中使用。

为了制造多层电容器，可使用导电膏在陶瓷生片上形成内电极印刷膜，然后可堆叠多个陶瓷生片，从而制备层叠体。

此后，可将导电膏涂覆到层叠体并且可烧结导电膏以形成烧结电极层，并且可在烧结电极层上执行镀覆工艺以形成用作端子的外电极。

导电膏可用于在多层电容器上形成外电极。

如上所述，由于通过多个工艺来制造多层电容器，因此生产周期会延长，因此，可能有必要简化工艺以提高生产率。

发明内容

本公开的一方面在于提供一种导电膏和使用该导电膏的多层陶瓷组件，并且可通过简化形成外电极的工艺来提高多层陶瓷组件的生产率。

根据本公开的一方面，一种导电膏包括多个导电颗粒，所述导电颗粒包括：核，利用第一金属形成；以及壳，所述壳利用第二金属形成并且包围所述核的表面，所述第二金属的熔点高于所述第一金属的熔点。

所述第一金属是铜(Cu)，并且所述第二金属可以是镍(Ni)。

在所述导电颗粒中，所述核的直径可大于所述壳的厚度。

在所述导电颗粒中，所述核的平均直径可以为3.5μm或更小。

根据本公开的另一方面，一种多层陶瓷组件可包括：电容器主体；以及多个外电极，包括分别设置在所述电容器主体上并彼此间隔开的多个烧结电极层，其中，所述烧结电极层包括导电材料，并且其中，所述导电材料包括多个第一金属部，所述多个第一金属部利用第一金属形成，所述导电材料还包括第二金属部，所述第二金属部利用第二金属形成，所述第二金属部包围所述多个第一金属部并与所述多个第一金属部连接，所述第二金属的熔点高于所述第一金属的熔点。

所述第一金属可以是铜(Cu)，并且所述第二金属可以是镍(Ni)。

在所述导电材料中，所述第一金属部的直径可大于所述第二金属部的厚度。

在所述导电材料中，所述第一金属部的直径可以是3.5μm或更小。

所述外电极可包括形成在所述烧结电极层上的镀层，并且所述镀层可包括锡(Sn)。

所述镀层可设置成与所述烧结电极层直接接触。

所述电容器主体可包括多个介电层和交替地设置的多个第一内电极和多个第二内电极，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。

所述电容器主体可包括彼此相对的第一表面和第二表面以及连接到所述第一表面和所述第二表面并且彼此相对的第三表面和第四表面，所述烧结电极层可包括连接到所述第一内电极的第一烧结电极层和连接到所述第二内电极的第二烧结电极层，并且所述第一烧结电极层可包括第一连接部和第一带部，所述第二烧结电极层可包括第二连接部和第二带部，所述第一连接部和所述第二连接部分别设置在所述电容器主体的所述第三表面和所述第四表面上，所述第一带部和所述第二带部分别从所述第一连接部和所述第二连接部延伸到所述电容器主体的所述第一表面的一部分。

所述烧结电极层还可包括玻璃，所述多个第一金属部分散在所述玻璃中。

所述多个第一金属部中的一个或更多个可通过所述第二金属部与所述玻璃间隔开。

所述烧结电极层还可包括多个第三金属部，所述多个第三金属部包括所述第二金属并且与所述多个第一金属部间隔开。

所述第二金属部的围绕一个第一金属部的一部分与所述第二金属部的围绕另一第一金属部的一部分可彼此连接。

根据本公开的另一方面，一种多层陶瓷组件可包括：电容器主体，内电极设置在所述电容器主体中；以及外电极，包括烧结电极层和锡(Sn)镀层，所述烧结电极层设置在所述电容器主体上并连接到所述内电极，所述锡(Sn)镀层直接设置在所述烧结电极层上。所述烧结电极层可包括导电材料，并且所述导电材料可包括多个第一金属部和第二金属部，所述多个第一金属部包括第一金属，所述第二金属部包括熔点高于所述第一金属的熔点的第二金属。

所述第一金属部的平均直径可以是3.5μm或更小。

所述第一金属可包括铜(Cu)，并且所述第二金属可包括镍(Ni)。

附图说明

通过结合附图及以下具体实施方式，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是示出根据本公开的示例实施例的多层电容器的立体图。

图2是沿图1中的线I-I'截取的截面图；

图3是示出根据本公开的示例实施例的多层电容器中的第一内电极和第二内电极的层叠结构的立体图；

图4是示出烧结前的用于外电极的导电膏的结构的示图；

图5是示出烧结后的外电极的烧结电极层的结构的示图；以及

图6是示出根据本公开的另一示例实施例的外电极的烧结电极层的结构的示图。

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例示，并且不应被解释为限于在此阐述的具体实施例。

更确切地说，提供这些实施例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传达给本领域技术人员。

为了描述的清楚性，附图中的要素的形状和尺寸可能被夸大，并且在附图中由相同的附图标记指示的要素是相同的要素。

此外，将被理解的是，除非另外说明，否则当一部分“包括”要素时，它还可包括其他要素，而不排除其他要素。

图1是示出根据示例实施例的多层电容器的立体图。图2是沿图1中的线I-I'截取的截面图。

关于电容器主体110的方向，图中的X、Y和Z分别表示电容器主体110的长度方向、宽度方向和厚度方向。此外，厚度方向可用作层叠介电层的层叠方向。

参照图1和图2，根据示例实施例的多层电容器100可包括电容器主体110以及设置在电容器主体110的在X方向上的两端上的第一外电极130和第二外电极140。

电容器主体110可通过在Z方向上堆叠多个介电层111并烧结介电层来形成，电容器主体110可包括多个介电层111以及在Z方向上交替地设置的多个第一内电极121和多个第二内电极122，并且介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间。

具有预定厚度并用作边缘部的盖112和113可形成在电容器主体110的在Z方向上的两侧上。

电容器主体110的彼此相邻的介电层111可被一体化使得它们之间的边界不明显。

电容器主体110可具有大体六面体形状，但是电容器主体110的示例实施例不限于此。

在示例实施例中，电容器主体110的在Z方向上彼此相对的两个表面可被定义为第一表面1和第二表面2、连接到第一表面1和第二表面2并且在X方向上彼此相对的两个表面可被定义为第三表面3和第四表面4、连接到第一表面1和第二表面2以及第三表面3和第四表面4并且在Y方向上彼此相对的两个表面可被定义为第五表面5和第六表面6。

介电层111可包括具有高介电常数(高k)的陶瓷材料，例如钛酸钡(BaTiO₃)基陶瓷粉末，但是介电层111的示例实施例不限于此。

除了陶瓷粉末之外，介电层111还可包括陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘合剂和分散剂。

陶瓷添加剂可包括过渡金属氧化物、过渡金属碳化物、稀土元素、镁(Mg)和铝(Al)中的至少一种。

参照图3，第一内电极121和第二内电极122可具有不同的极性，并且可在Z方向上交替地设置且介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间，并且第一内电极121的一端和第二内电极122的一端可分别暴露于电容器主体110的第三表面3和第四表面4(或者与电容器主体110的第三表面3和第四表面4接触，或者从电容器主体110的第三表面3和第四表面4延伸)。

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而彼此电绝缘。

因此，通过电容器主体110的第三表面3暴露的第一内电极121的端部和通过电容器主体110的第四表面4暴露的第二内电极122的端部可分别电连接到设置在电容器主体110的第三表面3上的第一外电极130和设置在电容器主体110的第四表面4上的第二外电极140。

在这种情况下，第一内电极121和第二内电极122可利用导电金属形成，例如，第一内电极121和第二内电极122可利用诸如镍(Ni)或镍(Ni)合金的材料形成，但是第一内电极121和第二内电极122的示例实施例不限于此。

通过上述构造，当将预定电压施加到第一外电极130和第二外电极140时，电荷可在彼此相对的第一内电极121和第二内电极122之间累积。

在这种情况下，多层电容器100的电容可与第一内电极121和第二内电极122之间的在Z方向上彼此叠置的重叠面积成比例。

第一外电极130和第二外电极140可设置在电容器主体110的在X方向上的两端上，可被提供不同极性的电压，并且可分别电连接到第一内电极121的暴露部分和第二内电极122的暴露部分。

第一外电极130可包括与电容器主体110的一端接触的第一烧结电极层131和形成在第一烧结电极层131上的第一镀层132。

第一烧结电极层131可包括第一连接部131a和第一带部131b。

第一连接部131a可形成在电容器主体110的第三表面3上并且可连接到第一内电极121，并且第一带部131b可从第一连接部131a延伸到第一表面1的一部分，第一表面1可以是电容器主体110的安装表面。

在这种情况下，如果需要，第一带部131b还可延伸到电容器主体110的第五表面5的一部分和第六表面6的一部分，以改善结合强度。

此外，如果需要，第一带部131b还可延伸到电容器主体110的第二表面2的一部分。

第二外电极140可包括与电容器主体110的另一端接触的第二烧结电极层141和形成在第二烧结电极层141上的第二镀层142。

第二烧结电极层141可包括第二连接部141a和第二带部141b。

第二连接部141a可形成在电容器主体110的第四表面4上并且可连接到第二内电极122，并且第二带部141b可从第二连接部141a延伸到第一表面1的一部分，第一表面1可以是电容器主体110的安装表面。

在这种情况下，如果需要，第二带部141b还可延伸到电容器主体110的第五表面5的一部分和第六表面6的一部分，以改善结合强度。

此外，如果需要，第二带部141b还可延伸到电容器主体110的第二表面2的一部分。

第一烧结电极层131和第二烧结电极层141可包括导电材料，并且导电材料可包括：多个第一金属部，利用第一金属形成；以及第二金属部，利用第二金属形成、围绕多个第一金属部并与多个第一金属部连接，第二金属的熔点高于第一金属的熔点。

此外，第一烧结电极层131和第二烧结电极层141可通过在电容器主体110的在X方向上的两端涂覆用于外电极的导电膏并烧结导电膏来形成。

参照图4，用于外电极的导电膏可包括多个导电颗粒10和玻璃料(glass frit)13。

导电颗粒10可包括核11和围绕核11的表面的壳12。

在这种情况下，核11可利用第一金属形成，并且壳12可利用第二金属形成，第二金属的熔点高于第一金属的熔点。

优选地，第一金属可以是颗粒状的铜(Cu)，并且第二金属可以是镍(Ni)。

此外，在导电颗粒10中，核11的直径可大于壳12的厚度。

此外，在导电颗粒10中，核11的直径可以为3.5μm或更小。核11的直径可以为核11的平均直径。

图5是示出烧结后的外电极的烧结电极层的结构的示图。

如图5中所示，当进行烧结时，在烧结之前单独分离的导电颗粒10可变成彼此连接的导电材料10'。

这是因为在烧结后，彼此相邻的导电颗粒10的壳12由于彼此接触并且彼此粘接而出现颈缩(necking)，从而可形成其中壳彼此连接的第二金属部12'。

在这种情况下，多个核11可存在于第二金属部12'中，并且相邻的核11不会彼此一体化并且可彼此分离。

核11可形成第一金属部。在下文中，将使用相同的附图标记“11”来描述核和第一金属部。

在这种情况下，在图5中，第一金属部11的截面是圆形的，但是第一金属部11的示例实施例不限于此。第一金属部11的圆形形状可能由于烧结后的收缩而变为椭圆形状或不均匀形状。

如上所述，当包含镍的多个壳12彼此连接形成第二金属部12'并且第一金属部11存在于第二金属部12'中时，烧结电极层可具有铜和镍两者的固有性质。因此，可能不需要在烧结电极层上进一步形成镍镀层。

因此，示例实施例中的外电极可明显不同于在利用铜形成的烧结电极层上形成镍镀层的常规结构。

在进行烧结后，玻璃料13可熔化并且可填充导电材料10'之间的空隙，这可有助于改善防潮性。

在这种情况下，如图5中所示，熔化的玻璃料13可填充导电材料10'之间的全部空隙，但是其示例实施例不限于此。一部分空隙可保持为空的而不被玻璃料13填充。

此外，第一镀层132和第二镀层142可分别形成在第一烧结电极层131的表面和第二烧结电极层141的表面上。

第一镀层132和第二镀层142可分别利用包含锡(Sn)的第一锡(Sn)镀层和包含锡(Sn)的第二锡(Sn)镀层形成。

此外，第一镀层132和第二镀层142可设置成分别与第一烧结电极层131和第二烧结电极层141直接接触。

通常，为了将多层电容器(其烧结电极层利用铜(Cu)形成)通过焊接安装在板上，可首先在包含铜的烧结电极层上镀镍(Ni)，然后可镀锡(Sn)，从而稳定地安装多层电容器。

在这种情况下，镍镀层可防止由施加到锡镀层的焊接形成的高温热传递到烧结电极层。

当使用包含铜的导电膏形成烧结电极层并且在烧结电极层上直接镀锡而没有镀镍时，在将多层电容器安装在板上时，包含铜的烧结电极层会被由焊接形成的热损坏，使得多层电容器的寿命缩短。

然而，在示例实施例中，在形成烧结电极层时使用包括具有铜核和镍壳结构的导电颗粒的导电膏，可省略镀镍工艺，并且可在形成烧结电极层之后直接进行镀锡工艺。

目前应用的镀覆工艺可以是通过滚筒工艺将从阳极供应的金属离子涂覆在多层电容器的烧结电极层上，烧结电极层是阴极。

也就是说，示例实施例中的镀覆可以是通过将金属离子粘附到导电金属材料来形成镀层的方法。因此，在示例实施例中，在铜核和镍壳的结构中，无论镍壳的厚度如何，镀锡都不会出现重大问题。

在这种情况下，由于第二金属部的镍成分可保护第一金属部的铜成分(铜成分是包含在烧结电极层中的导电材料的核)免受焊接期间产生的热的影响，因此可防止多层电容器的寿命的缩短。

当如上所述在形成外电极时省略镀镍工艺时，可通过简化工艺来减少制造时间和成本。此外，根据示例实施例，由于包含在烧结电极层中的导电材料具有Ni涂覆Cu的结构(例如，铜核和镍壳的结构)，这可有效地防止Cu的氧化。

通常，当外电极的烧结电极层包括铜并且内电极包括镍，并且外电极的颗粒比内电极的颗粒大时，由于外电极的烧结温度较高，因此外电极的铜成分可更多地扩散到内电极，并且在该过程中会出现诸如裂纹的缺陷。

然而，在示例实施例中，当形成烧结电极层时使用具有铜核和镍壳的结构的导电颗粒，外电极的金属成分可不朝向内电极扩散，从而可防止上述诸如裂纹的缺陷。

此外，在示例实施例中，在外电极的烧结电极层中包括的导电材料中，第二金属部12'的厚度可小于第一金属部11的直径。

根据示例实施例，第一金属部11的直径可以是3.5μm或更小。第一金属部11的直径可通过以下方式获得：将多层电容器在Z方向上以相等间隔划分成四个部分，使用SEM在宽度为30μm且长度为30μm的范围内观察每个部分的截面表面，测量SEM图像上显示的核的尺寸(例如直径)，并计算核的尺寸的平均值。

在这种情况下，第一金属部11的球形形状(截面为圆形形状)可由于烧结后的收缩而变为椭球形(截面为椭圆形形状)。在这种情况下，第一金属部11的直径可以是核的长轴。

当第一金属部11的直径超过3.5μm时，烧结电极层中存在的空隙会变得过大，这会导致外电极的致密程度降低，会使外电极的导电性降低。

此外，如上所述，当外电极的致密程度降低时，在用于形成镀层的镀覆工艺期间，镀覆溶液成分很可能会渗透到电容器主体中，因此，会发生内阻(IR)劣化，从而会使多层电容器的高温可靠性降低。

参照图6，示例实施例中的第一烧结电极层和第二烧结电极层还可包括第三金属部14。

第三金属部14可以是这样的部分：在烧结后，在包括在导电膏中的导电颗粒的壳彼此颈缩的过程中，从导电颗粒的壳分离的部分或者分离的部分又被团聚后的部分。

根据上述示例实施例，在多层陶瓷组件中，多个第一金属部可分散在玻璃中。多个第一金属部中的一个或更多个可通过第二金属部与玻璃间隔开。另外，第一烧结电极层和第二烧结电极层还可包括多个第三金属部，多个第三金属部包括第二金属并且与多个第一金属部间隔开。

根据上述示例实施例，通过在形成多层陶瓷组件的外电极时省略镍(Ni)镀覆工艺，可简化制造工艺。

尽管上面已经示出和描述了示例实施例，但是对于本领域技术人员将易于理解是，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变型和改变。

Claims (15)

1.一种导电膏，所述导电膏包括多个导电颗粒，所述导电颗粒包括：

核，包含第一金属；以及

壳，包含第二金属并且包围所述核的表面，所述第二金属的熔点高于所述第一金属的熔点。

2.根据权利要求1所述的导电膏，其中，所述第一金属是铜，并且所述第二金属是镍。

3.根据权利要求1或2所述的导电膏，其中，在所述导电颗粒中，所述核的直径大于所述壳的厚度。

4.一种多层陶瓷组件，包括：

电容器主体；以及

多个外电极，包括分别设置在所述电容器主体上并且彼此间隔开的多个烧结电极层，

其中，所述烧结电极层包含导电材料，并且

其中，所述导电材料包括多个第一金属部，所述多个第一金属部包括第一金属，所述导电材料还包括第二金属部，所述第二金属部包括第二金属，所述第二金属部围绕所述多个第一金属部并与所述多个第一金属部连接，所述第二金属的熔点高于所述第一金属的熔点。

5.根据权利要求4所述的多层陶瓷组件，其中，所述第一金属是铜，并且所述第二金属是镍。

6.根据权利要求4所述的多层陶瓷组件，其中，在所述导电材料中，所述第一金属部的直径大于所述第二金属部的厚度。

7.根据权利要求4所述的多层陶瓷组件，其中，在所述导电材料中，所述第一金属部的直径为3.5μm或更小。

8.根据权利要求4所述的多层陶瓷组件，其中，所述外电极包括设置在所述烧结电极层上的镀层，并且所述镀层包括锡。

9.根据权利要求8所述的多层陶瓷组件，其中，所述镀层设置成与所述烧结电极层直接接触。

10.根据权利要求4所述的多层陶瓷组件，其中，所述电容器主体包括多个介电层和交替地设置的多个第一内电极和多个第二内电极，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。

11.根据权利要求10所述的多层陶瓷组件，其中，所述电容器主体包括彼此相对的第一表面和第二表面以及连接到所述第一表面和所述第二表面并且彼此相对的第三表面和第四表面，

其中，所述多个烧结电极层包括连接到所述第一内电极的第一烧结电极层和连接到所述第二内电极的第二烧结电极层，并且

其中，所述第一烧结电极层包括第一连接部和第一带部，所述第一连接部设置在所述电容器主体的所述第三表面上，所述第一带部从所述第一连接部延伸到所述电容器主体的所述第一表面的一部分，所述第二烧结电极层包括第二连接部和第二带部，所述第二连接部设置在所述电容器主体的所述第四表面上，所述第二带部延伸到所述电容器主体的所述第一表面的一部分。

12.根据权利要求4所述的多层陶瓷组件，其中，所述烧结电极层还包括玻璃，所述多个第一金属部分散在所述玻璃中。

13.根据权利要求12所述的多层陶瓷组件，其中，所述多个第一金属部中的一个或更多个通过所述第二金属部与所述玻璃间隔开。

14.根据权利要求4所述的多层陶瓷组件，其中，所述烧结电极层还包括多个第三金属部，所述多个第三金属部包括所述第二金属并且与所述多个第一金属部间隔开。

15.根据权利要求4所述的多层陶瓷组件，其中，所述第二金属部的围绕一个第一金属部的一部分与所述第二金属部的围绕另一第一金属部的一部分彼此连接。

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