CN118053675A - 多层电子组件 - Google Patents

多层电子组件 Download PDF

Info

Publication number
CN118053675A
CN118053675A CN202310677911.7A CN202310677911A CN118053675A CN 118053675 A CN118053675 A CN 118053675A CN 202310677911 A CN202310677911 A CN 202310677911A CN 118053675 A CN118053675 A CN 118053675A
Authority
CN
China
Prior art keywords
internal electrode
multilayer electronic
electrode
dielectric layer
average
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310677911.7A
Other languages
English (en)
Inventor
黄现俊
朴辰琼
郑善日
李佶勇
姜秀智
郑文成
张原硕
金政民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electro Mechanics Co Ltd filed Critical Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Publication of CN118053675A publication Critical patent/CN118053675A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/30—Stacked capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/005—Electrodes
    • H01G4/008—Selection of materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/005—Electrodes
    • H01G4/008—Selection of materials
    • H01G4/0085—Fried electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/005—Electrodes
    • H01G4/012—Form of non-self-supporting electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/018—Dielectrics
    • H01G4/06—Solid dielectrics
    • H01G4/08—Inorganic dielectrics
    • H01G4/12—Ceramic dielectrics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/018—Dielectrics
    • H01G4/06—Solid dielectrics
    • H01G4/08—Inorganic dielectrics
    • H01G4/12—Ceramic dielectrics
    • H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
    • H01G4/1218—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
    • H01G4/1227—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/228—Terminals
    • H01G4/232—Terminals electrically connecting two or more layers of a stacked or rolled capacitor
    • H01G4/2325—Terminals electrically connecting two or more layers of a stacked or rolled capacitor characterised by the material of the terminals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)

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，包括介电层和内电极；以及外电极，设置在所述主体外部并且连接到所述内电极，其中，当所述内电极包括铪(Hf)时，1.5≤Hfs/Hfc≤5.0，Hfc表示内电极的中心的平均Hf含量(at％)，Hfs表示从所述内电极的中心到所述内电极与所述介电层接触的界面测量的所述内电极的平均Hf含量(at％)。

Description

多层电子组件
本申请要求于2022年11月15日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0152271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电子组件。
背景技术
多层陶瓷电容器(MLCC，一种多层电子组件)可以是安装在各种电子产品(诸如成像装置(诸如液晶显示器(LCD)或等离子显示面板(PDP))、计算机、智能电话或移动电话)的印刷电路板上以用于在其中充电或从其放电的片式电容器。
由于MLCC小型化、具有高电容并且容易安装，因此MLCC可用作各种电子装置的组件。随着诸如计算机和移动装置的各种电子装置中的每种电子装置具有更小的尺寸和更高的输出，对具有更小的尺寸和更高的电容的MLCC的需求不断增加。
然而，MLCC即使在具有小尺寸时也需要保持等效电容，因此还需要MLCC的介电层和内电极均具有小的厚度和多层结构。MLCC的电容可与介电层的介电常数和内电极的有效面积成正比，并且与介电层的厚度成反比。这里，与增加介电层的相对介电常数相比，通过使介电层和内电极各自具有较小的厚度和多层结构或者通过增加内电极的连接性来增加有效电极面积以实现更高的电容可能是更容易的，因此正在积极地对其进行研究。
为了使MLCC具有更小的厚度，首先需要开发用于使介电层和内电极的材料微粒化的技术。当材料被微粒化以具有纳米尺寸时，其熔点可能较低，这可能导致较低的热收缩起始温度。在金属材料的情况下，由于其尺寸减小而导致的较低的热收缩起始温度可能高于陶瓷材料的热收缩起始温度，导致介电层的热收缩温度和内电极的热收缩温度的差异。随着介电层的热收缩温度和内电极的热收缩温度的差异增大，内电极的连接性在其烧结工艺期间可能较低，这可能导致较低的电容和较低的可靠性。
目前使用的用于减小介电层的热收缩温度和内电极的热收缩温度差异的方法是将纳米尺寸的钛酸钡(BaTiO3)作为其共烧材料添加到内电极中。然而，为了使内电极具有较小的厚度，可能需要添加大量的钛酸钡共烧材料。结果，内电极可具有较低的膜密度，并且共烧材料因此可被吸收到介电层中，因而增加介电层的厚度，从而导致较低的电容。因此，需要开发具有高于钛酸钡的热稳定性的新的共烧材料。
发明内容
本公开的一方面可提供一种具有改善的内电极连接性的多层电子组件。
然而，本公开的各方面不限于以上描述中描述的方面，并且可在本公开的具体示例性实施例的描述中更容易地理解。
根据本公开的一方面，一种多层电子组件可包括：主体，包括介电层和内电极；以及外电极，设置在所述主体外部并且连接到所述内电极，其中，当所述内电极包括铪(Hf)时，1.5≤Hfs/Hfc≤5.0，Hfc表示内电极的中心的平均Hf含量(at％)，Hfs表示从所述内电极的中心到所述内电极与所述介电层之间的界面测量的所述内电极的平均Hf含量(at％)。
根据本公开的一方面，一种多层电子组件可包括：主体，包括介电层和包含氧化铪的内电极；以及外电极，设置在所述主体外部并且连接到所述内电极。
附图说明
通过结合附图以及以下具体实施方式，本公开的以上和其他方面、特征及优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1示意性地示出作为本公开的示例性实施例的多层电子组件的立体图；
图2示意性地示出图1中的内电极的堆叠结构的分解立体图；
图3示意性地示出沿图1中的线I-I’截取的截面图；
图4示意性地示出沿图1中的线II-II’截取的截面图；
图5示意性地示出图4中的区域P的放大图；
图6A至图6C是本公开的示例性实施例的通过使用扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱仪(SEM-EDS)测量元素的位置和结果的曲线图；以及
图7是示出根据本公开的示例性实施例的基于铪(Hf)含量的热收缩起始温度的曲线图。
具体实施方式
在下文中，现将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
在附图中，第一方向可指堆叠方向(或厚度方向)，第二方向可指长度方向，并且第三方向可指宽度方向。
多层电子组件
图1示意性地示出作为本公开的示例性实施例的多层电子组件的立体图。
图2示意性地示出图1中的内电极的堆叠结构的分解立体图。
图3示意性地示出沿图1中的线I-I’截取的截面图。
图4示意性地示出沿图1中的线II-II’截取的截面图。
图5示意性地示出图4中的区域P的放大图。
图6A至图6C是本公开的示例性实施例的通过使用扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱仪(SEM-EDS)测量元素的位置和结果的图。
图7是示出根据本公开的示例性实施例的基于铪(Hf)含量的热收缩起始温度的曲线图。
在下文中，参照图1至图7描述根据本公开的示例性实施例的多层电子组件。
根据本公开的示例性实施例的多层电子组件100可包括：主体110，包括介电层111以及内电极121和122；以及外电极131和132，设置在主体110外部并连接到内电极121和122，其中，当内电极121或122包括铪(Hf)时，1.5≤Hfs/Hfc，Hfc表示内电极中心的平均Hf含量(at％)，Hfs表示从内电极中心到该内电极与介电层111接触的界面测量的内电极121或122中的平均Hf含量(at％)。内电极121和122可都包括Hf，并且只要不矛盾，上面描述的内容可同样适用于这种情况。
主体110可包括彼此交替堆叠的介电层111以及内电极121和122。
更详细地，主体110可包括有效部Ac，有效部Ac设置在主体110中，并且通过包括交替地设置成彼此面对的第一内电极121和第二内电极122并使介电层111介于其间来形成电容。
主体110不限于特定形状，并且如图所示，可具有六面体形状或类似于六面体形状的形状。由于在烧结工艺中包括在主体110中的陶瓷粉末的收缩，主体110可不具有拥有完美直线的六面体形状，并且大体上具有六面体形状。
主体110可包括在第一方向上彼此相对的第一表面1和第二表面2、连接到第一表面1和第二表面2并且在第二方向上彼此相对的第三表面3和第四表面4以及连接到第一表面1、第二表面2、第三表面3和第四表面4并且在第三方向上彼此相对的第五表面5和第六表面6。
主体110中包括的多个介电层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)的情况下它们之间的边界不明显。
介电层111中包括的材料没有特别限制，只要介电层获得足够的电容即可。通常，介电层可使用钙钛矿(ABO3)基材料，并且可使用例如钛酸钡基材料、铅复合钙钛矿基材料或钛酸锶基材料。钛酸钡基材料可包括钛酸钡(BaTiO3)基陶瓷粉末，并且钛酸钡(BaTiO3)基陶瓷粉末可以是例如BaTiO3或其中钙(Ca)、锆(Zr)等部分溶在BaTiO3中的(Ba1-xCax)TiO3(0<x<1)、Ba(Ti1-yCay)O3(0<y<1)、(Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3(0<x<1，0<y<1)或Ba(Ti1-yZry)O3(0<y<1)。
此外，基于本公开的目的，可通过向诸如钛酸钡(BaTiO3)粉末的粉末添加各种陶瓷添加剂、有机溶剂、粘合剂、分散剂等来制备介电层111的原材料。
介电层111的厚度td可不需要被特别限制。
然而，为了使多层电子组件更容易实现较小的尺寸和较高的电容，介电层111可具有0.6μm或更小或者0.4μm或更小的厚度。
这里，介电层111的厚度td可表示设置在第一内电极121和第二内电极122之间的介电层111的厚度td。
此外，介电层111的厚度td可指介电层111在第一方向上的尺寸。另外，介电层111的厚度td可指介电层111的平均厚度td，并且可指介电层111在第一方向上的平均尺寸。
介电层111在第一方向上的平均尺寸可通过使用扫描电子显微镜(SEM)以10000的放大倍率扫描主体110在第一方向-第二方向上的截面的图像来测量。更详细地，介电层111在第一方向上的平均尺寸可指通过在扫描图像中的在第二方向上的三十个等间隔点处测量一个介电层111在第一方向上的尺寸而获得的平均值。可在有效部Ac中指定三十个等间隔点。此外，当通过将平均值的测量对象扩展到十个介电层111来测量其平均值时，可获得更一般化的介电层111在第一方向上的平均厚度。即使未在本公开中描述，也可使用本领域普通技术人员所理解的其他方法和/或工具。
内电极121和122可交替堆叠并使介电层111介于其间。
内电极121和122可包括第一内电极121和第二内电极122，并且第一内电极121和第二内电极122可交替地设置成彼此面对并使包括在主体110中的介电层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和第二内电极122分别暴露于主体110的第三表面3和第四表面4。
更详细地，第一内电极121可与第四表面4间隔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间隔开并且通过第四表面4暴露。第一外电极131可设置在主体110的第三表面3上以连接到第一内电极121，并且第二外电极132可设置在主体110的第四表面4上以连接到第二内电极122。
也就是说，第一内电极121不连接到第二外电极132而是连接到第一外电极131，并且第二内电极122不连接到第一外电极131而是连接到第二外电极132。这里，第一内电极121和第二内电极122可通过介于其间的介电层111彼此电分离。
此外，主体110可通过交替地堆叠其上印刷有用于第一内电极121的导电膏的陶瓷生片和其上印刷有用于第二内电极122的导电膏的陶瓷生片，然后将其烧结来形成。
用于形成内电极121和122的材料没有特别限制，并且可以是具有优异导电性的材料。例如，内电极121或122可包括镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、锡(Sn)、钨(W)、钛(Ti)及它们的合金中的至少一种。
此外，内电极121或122可通过在陶瓷生片上印刷用于内电极的导电膏来形成，导电膏包括镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、锡(Sn)、钨(W)、钛(Ti)及它们的合金中的至少一种。印刷用于内电极的导电膏的方法可以是丝网印刷法、凹版印刷法等，并且本公开不限于此。
此外，可以看出，最近的多层电子组件的主要目的之一是同时实现较小的尺寸和较高的电容。然而，即使当多层电子组件具有较小的尺寸时也需要保持其电容，因此还需要介电层和内电极各自具有较小的厚度和多层结构。为了使多层电子组件具有较小的厚度，首先需要开发用于使介电层和内电极的材料微粒化的技术。当材料被微粒化为具有纳米尺寸时，材料的熔点可能较低，这导致较低的热收缩起始温度。在金属材料的情况下，由于其尺寸减小而导致的热收缩起始温度的降低可能高于陶瓷材料的热收缩起始温度的降低，导致介电层的热收缩温度和内电极的热收缩温度的差异。随着介电层的热收缩温度与内电极的热收缩温度的差异增大，内电极的连接性在烧结工艺期间可能较低，这可能导致较低的电容和较低的可靠性。
目前使用的用于减小介电层和内电极的热收缩温度的差异的方法是将纳米尺寸的钛酸钡(BaTiO3)作为共烧材料添加到内电极。然而，为了使内电极具有较小的厚度，可向其中添加大量的钛酸钡共烧材料。结果，内电极可具有较低的膜密度，并且共烧材料因此可被吸收到介电层中，因而增加介电层的厚度，从而导致较低的电容。
具有比钛酸钡(BaTiO3)的熔点高的熔点的氧化物是多种多样的。然而，可应用的氧化物是非常具有限制性的，因为氧化物在高温烧结期间不需要被吸收到介电层111中，并且即使在被吸收到介电层111中时也不会影响介电常数。氧化铪(HfO2)的熔点比钛酸钡(BaTiO3)的熔点高约1100℃，因此当添加氧化铪(HfO2)作为内电极121或122的共烧材料141时，与使用钛酸钡(BaTiO3)作为共烧材料相比，可更有效地延迟内电极121和122的热收缩。
氧化铝(Al2O3)也具有比钛酸钡(BaTiO3)的熔点更高的熔点。然而，氧化铝(Al2O3)的原子半径小于钛(Ti)的原子半径，因此可与介电材料形成第二相，从而降低介电常数。铪(Hf)的原子半径大于Ti的原子半径。因此，在高温烧结期间，铪(Hf)不会扩散到介电层111中，从而不影响介电常数。
在本公开的示例性实施例中，当内电极121或122包括铪(Hf)时，1.5≤Hfs/Hfc≤5.0，Hfc表示内电极121或121的中心的平均Hf含量(at％)，第一区域表示内电极121或122的从内电极的中心到其与介电层111接触的界面的区域，并且Hfs表示第一区域中的平均Hf含量(at％)。
原因在于，铪(Hf)(一种内电极的共烧材料141)在烧结工艺期间可导致烧结延迟，并且由于Hf朝向内电极与介电层接触的界面(从内电极的中心朝向外部的方向)移动，因此减小内电极与介电层111的热收缩的差异，从而改善内电极的连接性。可基于诸如热处理温度和烧结气氛的条件来适当地控制共烧材料141在内电极中的分布。
这里，内电极的中心可指内电极121和122在第一方向上的中心，并且界面可指连接内电极121或122与介电层111彼此接触的区域的线。
这里，1.5≤Hfs/Hfc≤5.0，其中，Hfs指从内电极的中心到其与介电层111接触的界面测量的内电极121或122的平均Hf含量(at％)，Hfc指内电极121或122的中心的平均Hf含量(at％)。在这种情况下，可改善内电极的连接性、有效电容、击穿电压(BDV)和平均故障时间(MTTF)。
当从内电极的中心到其与介电层接触的界面测量的平均Hf含量(at％)相对于内电极的中心的平均Hf含量(at％)的比值(Hfs/Hfc)小于1.5时，内电极可能具有较低的连接性，因此不能充分确保内电极的有效区域。当从内电极的中心到其与介电层接触的界面测量的平均Hf含量(at％)相对于内电极的中心的平均Hf含量(at％)的比值(Hfs/Hfc)大于5.0时，内电极可具有优异的连接性。然而，铪(Hf)可能过度分布在内电极和介电层之间的界面处，导致厚的介电层，这可能导致较低的有效电容以及较低的BDV和较低的MTTF。
在本公开的示例性实施例中，内电极121或122中包括的平均Hf含量(at％)可从内电极的中心朝向其与介电层111接触的界面逐渐增加。
在本公开的示例性实施例中，当第二区域表示从内电极与介电层接触的界面朝向内电极的中心的100nm内的区域时，1.5≤Hfs1/Hfc≤5.0，并且Hfs1表示第二区域中的平均Hf含量(at％)。在本公开的示例性实施例中，当Hfs2表示内电极在其与介电层接触的界面处的Hf的平均原子含量时，满足1.5≤Hfs2/Hfc≤5.0。
此外，内电极121或122中包括的平均Hf含量可以为20.0at％或更小。
即使当向内电极添加少量的Hf共烧材料时，也可改善内电极的连接性，Hf含量的下限没有特别限制，并且内电极121或122中包括的平均Hf含量可以为0.01at％或更大。
当内电极121或122中包括的平均Hf含量大于20.0at％时，内电极可具有优异的连接性但具有较低的有效电容、较低的BDV和较低的MTTF。
参照图7，当将发生5％的热收缩的温度评估为热收缩起始温度时，可以看出，408℃是不添加Hf共烧材料的比较示例(仅Ni(参考))的热收缩起始温度，而415℃是当添加0.1at％的铪(Hf)时的热收缩起始温度，其比比较示例的热收缩起始温度高约7℃。当添加10.0at％的铪(Hf)时，可以看出496℃是热收缩起始温度，其比比较示例的热收缩起始温度高约88℃。
由于热收缩起始温度增大，可降低内电极的热收缩起始温度和介电层的热收缩起始温度的差异，从而改善内电极的连接性并抑制内电极的孤岛效应。
当以重量百分比(wt％)为基础将Hf添加到内电极中时，例如，基于内电极中的成分的总重量，可添加大于等于0.025wt％且小于等于50.0wt％的铪(Hf)。
在本公开的示例性实施例中，当作为内电极的共烧材料包括的铪(Hf)为5.0at％或更高时，铪(Hf)可以以氧化物(HfO2)的形式存在，因此其在使用SEM-EDS测量期间容易被检测到。即使未在本公开中描述，也可使用本领域普通技术人员所理解的其他方法和/或工具。
这里，检测到HfO2的面积相对于内电极的面积可以为0.001％或更大且1.0％或更小。可使用扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱仪(SEM-EDS)测量检测到HfO2的面积。即使未在本公开中描述，也可使用本领域普通技术人员所理解的其他方法和/或工具。
内电极121或122中包括的铪(Hf)的含量可使用扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱仪(SEM-EDS)来测量。铪(Hf)的含量(at％)可以以C、O、Ni和Hf的总含量(100at％)为基准。
更详细地，参照图6A至图6C，可通过将多层电子组件沿第三方向抛光到多层电子组件的中央来获得多层电子组件在第一方向和第二方向上的截面，从而观察有效部Ac的中心处的内电极。这里，如图6A和图6C所示，可在5kV至10kV的加速电压和6.5mm的工作距离WD的条件下执行测量。这里，铪(Hf)元素的含量(at％)可通过以下方式来检查：调整测量内电极的位置以便看到三层内电极，并且使用EDS点分析测量内电极在第一方向上的中心的沿第二方向间隔开500nm的五个点①至⑤的Hf元素的含量，并测量从内电极和介电层之间的界面到内电极的中心的区域中沿第二方向间隔开500nm的五个点①至⑤的Hf元素的含量。然后使用EDS来确认氧化铪(HfO2)，如图6B所示。可通过在5kV的加速电压和5mm至8mm的工作距离WD的条件下来进行EDS点分析。以这种方式，可测量内电极的中心以及第一区域中包括的铪(Hf)的含量，第一区域是从内电极的中心到内电极与介电层接触的界面的区域，通过计算测量的Hf含量的平均值来获得平均Hf含量(at％)，并且获得氧化铪(HfO2)被捕获的面积。可在内电极的截面面积(例如，100nm2)内测量氧化铪(HfO2)被捕获的面积。测量Hf含量的方法可同样应用于第二区域。即使未在本公开中描述，也可使用本领域普通技术人员所理解的其他方法和/或工具。
此外，内电极121或122的厚度te可不需要特别限制。
然而，为了使多层电子组件更容易地实现较小的尺寸和较高的电容，内电极121或122可具有0.6μm或更小或者0.4μm或更小的厚度。
这里，内电极121或122的厚度te可表示内电极121或122在第一方向上的尺寸。另外，内电极121或122的厚度te可表示内电极121或122的平均厚度te，并且表示内电极121或122在第一方向上的平均尺寸。
内电极121或122在第一方向上的平均尺寸可通过使用扫描电子显微镜(SEM)以10000的放大倍率扫描主体110在第一方向-第二方向上的截面的图像来测量。更详细地，内电极121或122在第一方向上的平均尺寸可表示通过在扫描图像中的在第二方向上的三十个等间隔点处测量一个内电极121或122在第一方向上的尺寸而获得的平均值。可在有效部Ac中指定三十个等间隔点。此外，当通过将平均值的测量对象扩展到十个内电极121或122来测量其平均值时，可获得更一般化的内电极121或122在第一方向上的平均厚度。即使未在本公开中描述，也可使用本领域普通技术人员所理解的其他方法和/或工具。
此外，主体110可包括设置在有效部Ac在第一方向上的两个端表面中的每个上的盖部112和113。
更详细地，盖部112和113可包括沿第一方向设置在有效部Ac的上表面上的上盖部112和沿第一方向设置在有效部Ac的下表面上的下盖部113。
上盖部112和下盖部113可分别通过在有效部Ac的上表面和下表面上沿第一方向堆叠一个介电层或者两个或更多个介电层来形成，并且基本上用于防止内电极121和122由于物理应力或化学应力而损坏。
上盖部112或下盖部113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。也就是说，上盖部112或下盖部113可包括陶瓷材料，并且可包括例如钛酸钡(BaTiO3)基陶瓷材料。
此外，盖部112或113的厚度tc可不需要特别限制。
然而，为了使多层电子组件更容易地实现较小的尺寸和较高的电容，盖部112或113的厚度tc可以是100μm或更小或者30μm或更小，并且在非常小的产品中可以是20μm或更小。
这里，盖部112或113的厚度tc可指盖部112或113在第一方向上的尺寸。另外，盖部112或113的厚度tc可指盖部112或113的平均厚度tc，并且指盖部112或113在第一方向上的平均尺寸。
盖部112或113在第一方向上的平均尺寸可通过使用扫描电子显微镜(SEM)以10000的放大倍率扫描主体110在第一方向-第二方向上的截面的图像来测量。更详细地，盖部112或113在第一方向上的平均尺寸可指通过在扫描图像中的在第二方向上的三十个等间隔点处测量一个盖部112或113在第一方向上的尺寸而获得的平均值。可在上盖部112中指定三十个等间隔的点。此外，当通过将平均值的测量对象扩展到下盖部113来测量其平均值时，可获得更一般化的盖部112或113在第一方向上的平均厚度。即使未在本公开中描述，也可使用本领域普通技术人员所理解的其他方法和/或工具。
此外，边缘部114和115可设置在主体110在第三方向上的两个端表面上。
更详细地，边缘部114和115可包括设置在主体110的第五表面5上的第一边缘部114和设置在主体110的第六表面6上的第二边缘部115。也就是说，边缘部114或115可设置在主体110在第三方向上的两个端表面中的每个上。
如图4所示，基于主体110的在第一方向-第三方向上切割的截面，边缘部114或115可指第一内电极121在第三方向上的端部和第二内电极122在第三方向上的端部与主体110的边界表面之间的区域。
边缘部114或115可基本上用于防止内电极121或122由于物理应力或化学应力而损坏。
边缘部114和115可通过以下方式形成：在陶瓷生片的除了要形成边缘部114和115的位置之外的区域上涂覆导电膏，从而形成内电极121和122；切割堆叠的内电极121和122以使其暴露于有效部Ac的在第三方向上的两个端表面，以抑制由内电极121和122引起的高度差；以及沿第三方向在有效部Ac的在第三方向上的两个端面中的每个上堆叠一个介电层111或者两个或更多个介电层111。
此外，第一边缘部114或第二边缘部115的宽度wm可不需要特别限制。
然而，为了使多层电子组件更容易地实现较小的尺寸和较高的电容，第一边缘部114或第二边缘部115的宽度wm可以是100μm或更小或者30μm或更小，并且在非常小的产品中可以是20μm或更小。
这里，边缘部114或115的宽度wm可指边缘部114或115在第三方向上的尺寸。另外，边缘部114或115的宽度wm可指边缘部114或115的平均宽度wm，并且指边缘部114或115在第三方向上的平均尺寸。
边缘部114或115在第三方向上的平均尺寸可通过使用扫描电子显微镜(SEM)以10000的放大倍率扫描主体110在第一方向-第三方向上的截面的图像来测量。更详细地，边缘部114或115在第三方向上的平均尺寸可指通过在扫描图像中的在第一方向上的三十个等间隔点处测量一个边缘部114或115在第三方向上的尺寸而获得的平均值。可在第一边缘部114中指定三十个等间隔的点。另外，当通过将平均值的测量对象扩展到第二边缘部115来测量边缘部114或115的平均值时，可获得更一般化的边缘部114或115在第三方向上的平均厚度。即使未在本公开中描述，也可使用本领域普通技术人员所理解的其他方法和/或工具。
本公开的示例性实施例描述了多层电子组件100包括两个外电极131和132。然而，外电极131或132的数量、形状等可取决于内电极121或122的形状或其他目的。
外电极131和132可设置在主体110上并且分别连接到内电极121和122。
更详细地，外电极131和132可包括分别设置在主体110的第三表面3和第四表面4上并且分别连接到第一内电极121和第二内电极122的第一外电极131和第二外电极132。也就是说，第一外电极131可设置在主体110的第三表面3上并连接到第一内电极121，并且第二外电极132可设置在主体110的第四表面4上并连接到第二内电极122。
外电极131或132可利用具有导电性的任何材料(诸如金属)制成，可使用考虑到电特性、结构稳定性等而确定的特定材料，并且可具有多层结构。
例如，外电极131和132可分别包括设置在主体110上的电极层131a和132a以及设置在电极层131a和132a上的镀层131b和132b。
作为电极层131a或132a的更具体示例，电极层131a或132a可以是包括导电金属和玻璃的烧制电极，或者包括导电金属和树脂的树脂基电极。
此外，电极层131a或132a可通过在主体上依次设置烧制电极和树脂基电极来形成。
此外，电极层131a或132a可通过将包括导电金属的片材转印到主体上或通过将包括导电金属的片材转移到烧制电极上来形成。
对用于电极层131a或132a的导电金属没有特别的限制，只要该导电金属是可与内电极121或122电连接的材料即可。例如，导电金属可包括从由镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、锡(Sn)、钨(W)、钛(Ti)及它们的合金组成的组中选择的至少一种。电极层131a或132a可通过涂覆导电膏然后进行烧结来形成，导电膏通过将玻璃料添加到导电金属粉末中而制备。
镀层131b或132b可用于改善多层电子组件的安装特性。
镀层131b或132b不限于特定类型，可包括镍(Ni)、锡(Sn)、钯(Pd)和它们的合金中的至少一种，或者可包括多层。
作为镀层131b或132b的更具体示例，镀层131b或132b可包括镍(Ni)镀层或锡(Sn)镀层，可包括依次形成在电极层131a或132a上的Ni镀层和Sn镀层，或者可包括依次形成在电极层131a或132a上的Sn镀层、Ni镀层和Sn镀层。可选地，镀层131b或132b可包括多个Ni镀层和/或多个Sn镀层。
尽管上面详细描述了本公开的示例性实施例，但是本公开不限于上述示例性实施例和附图，并且由所附权利要求限制。因此，易于理解的是，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围和精神的情况下，本领域技术人员可进行各种修改和变型。这些修改也应被理解为落入本公开的范围内。
在下文中，基于示例和比较示例更详细地描述本公开。然而，这些示例是为了帮助更好地理解本公开，并且本公开的范围不限于示例。
(示例)
下表1对应于基于内电极中包括的氧化铪(HfO2)的捕获面积和铪含量(Hf含量)的内电极的连接性、有效电容、BDV和MTTF的测量数据。
样品1是没有作为内电极的共烧材料的铪(Hf)的比较示例。样品1的内电极的连接性、有效电容、BDV和MTTF被评估为参比值，并且各自被设置为一(1)，以比较基于相对标度的值。
内电极的连接性表示在长度方向(第二方向)上在任何内电极内绘制虚线之后，内电极的不间断长度与内电极的总长度的比率。使用MIA toolkit v2.1测量电极的连接性，并且在相同条件下分析四个样品片中的每个在沿第三方向截取的在第一方向-第二方向上的截面。在图像处理中，以200的放大倍率对上述截面进行光学扫描获得图像。如上所述，测量在对每个样品扫描的图像中的内电极的在第二方向上的内电极的不间断长度与内电极的总长度的比率(即内电极的连接性)。
在1kHz和0.5V(AC)的条件下使用Keysight的E4980A模型测量电容特性，并测量50个样品的电容值以计算平均值。为了制备测量样品，在150℃下对样品进行热处理1小时并在室温下老化处理2小时之后进行测量。
测量50个样品的BDV特性，从而计算平均值。BDV在100V/s升压条件下测量，并且当测量的绝缘电阻(IR)值降至104Ω或更低时被确定为有缺陷。
对于平均失效时间(MTTF)评估，在125℃的温度条件和1.2V的电压条件下进行高温负载测试。在测量期间，测量当绝缘电阻值从初始绝缘电阻值降低至105Ω或更小的时间作为失效时间，从而计算样品的平均失效时间(MTTF)。测量样品的数量被设置为十个，从而计算平均值。
[表1]
参照表1，可以看出，即使当向内电极中添加作为共烧材料的少量的铪(Hf)时，内电极也具有改善的连接性和电特性。参照样品2至5，可以看出，到Hf含量达到20.0at％为止，内电极都具有优于样品1的连接性、有效电容、BDV和MTTF。然而，参照样品6，可以看出，当Hf含量为30.0at％时，内电极具有优异的连接性，但是具有较低的有效电容。该结果可被解释为较低的有效电容是由于添加过量的Hf共烧材料而导致的介电层的厚度增加引起的。
下表2示出了基于内电极在其与介电层接触的界面处的Hf含量(at％)相对于内电极的中心的Hf含量(at％)的比值(Hfs2/Hfc)，样品片的电特性(例如，有效电容或BDV特性)和可靠性评估数据(例如，MTTF)，并且通过评估Hfs2/Hfc＝1.5作为参比值来计算每个评估标准。
这里，基于内电极的中心的Hf含量为10.0at％来评估每个样品。
[表2]
上表基于内电极的界面处的Hf含量相对于内电极的中心的Hf含量的比值(Hfs2/Hfc)示出了MLCC的有效电容和可靠性。当如样品7中的比值(Hfs2/Hfc)为1.0时，可以看出内电极具有比样品8更低的连接性、更低的有效电容、更低的BDV和更低的MTTF。这种现象可被解释为由于内电极的较低连接性而导致内电极不能充分确保有效面积。
当如样品8、样品9和样品10中的比值(Hfs2/Hfc)大于等于1.5且小于等于5.0时，内电极的热收缩行为与介电层的热收缩行为的差异减小，由此增加内电极的连接性，并且进一步增加有效电容、BDV和MTTF。
然而，当如样品11中的比值(Hfs2/Hfc)为7.0时，可以看出内电极具有优异的连接性，但是具有较低的有效电容和较低的MTTF，因为Hf在内电极和介电层之间的界面处过度分布，这导致介电层变厚。
如上所述，本公开可通过添加铪(Hf)作为内电极的共烧材料来提供具有改善的内电极的连接性的多层电子组件。
然而，本公开的各种和有益的优点和效果不限于以上描述，并且可在本公开的具体示例性实施例的描述中被更容易地理解。
虽然以上已经示出和描述了示例性实施例，但是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，可作出修改和变型。

Claims (18)

1.一种多层电子组件，包括：
主体，包括介电层和包括Hf的内电极；以及
外电极，设置在所述主体外部并且连接到所述内电极，
其中，1.5≤Hfs/Hfc≤5.0，Hfc表示至少一个内电极的中心的Hf的平均原子含量，Hfs表示从所述至少一个内电极的中心到所述至少一个内电极与所述介电层之间的界面测量的所述至少一个内电极的Hf的平均原子含量。
2.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，所述至少一个内电极中包括的Hf的平均原子含量从所述至少一个内电极的中心朝向所述界面逐渐增加。
3.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，1.5≤Hfs1/Hfc≤5.0，Hfs1表示在从所述界面朝向所述至少一个内电极的中心100nm内的区域中的Hf的平均原子含量。
4.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，所述至少一个内电极中包括的Hf的平均含量大于等于0.01at％且小于等于20.0at％。
5.根据权利要求4所述的多层电子组件，其中，所述至少一个内电极中包括的Hf的平均含量大于等于5.0at％且小于等于20.0at％。
6.根据权利要求5所述的多层电子组件，其中，Hf以氧化铪的形式存在。
7.根据权利要求6所述的多层电子组件，其中，所述至少一个内电极中包括的氧化铪的面积相对于所述至少一个内电极的面积为0.001％或更大且1.0％或更小。
8.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，所述至少一个内电极中包括的Hf的平均含量大于等于0.025wt％且小于等于50.0wt％。
9.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，所述至少一个内电极具有0.6μm或更小的平均厚度。
10.根据权利要求9所述的多层电子组件，其中，所述介电层具有0.6μm或更小的平均厚度。
11.根据权利要求1所述的多层电子组件，其中，所述主体包括在第一方向上彼此相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在第二方向上彼此相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且在第三方向上彼此相对的第五表面和第六表面，
所述主体包括：
有效部，通过包括沿所述第一方向交替设置的所述内电极并使所述介电层介于所述内电极之间来形成电容，以及
盖部，设置在所述有效部的在所述第一方向上彼此相对的两个端表面中的每个上。
12.根据权利要求11所述的多层电子组件，其中，所述主体还包括边缘部，所述边缘部设置在所述主体的在所述第三方向上彼此相对的两个端表面中的每个上。
13.一种多层电子组件，包括：
主体，包括介电层和包含氧化铪的内电极；以及
外电极，设置在所述主体外部并且连接到所述内电极。
14.根据权利要求13所述的多层电子组件，其中，1.5≤Hfs/Hfc≤5.0，Hfc表示至少一个内电极的中心的Hf的平均原子含量，Hfs表示从所述至少一个内电极的中心到所述至少一个内电极与所述介电层之间的界面测量的所述至少一个内电极中的Hf的平均原子含量。
15.根据权利要求14所述的多层电子组件，其中，1.5≤Hfs1/Hfc≤5.0，Hfs1表示从所述界面朝向所述至少一个内电极的中心100nm内的区域中的Hf的平均原子含量。
16.根据权利要求13所述的多层电子组件，其中，至少一个内电极中包括的Hf的平均含量大于等于0.01at％且小于等于20.0at％。
17.根据权利要求13所述的多层电子组件，其中，至少一个内电极中包括的氧化铪的面积相对于所述至少一个内电极的面积为0.001％或更大且1.0％或更小。
18.根据权利要求13所述的多层电子组件，其中，1.5≤Hfs2/Hfc≤5.0，Hfc表示所述内电极的中心的Hf的平均原子含量，Hfs2表示所述内电极在其与所述介电层接触的界面处的Hf的平均原子含量。
CN202310677911.7A 2022-11-15 2023-06-08 多层电子组件 Pending CN118053675A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0152271 2022-11-15
KR1020220152271A KR20240070855A (ko) 2022-11-15 2022-11-15 적층형 전자 부품

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118053675A true CN118053675A (zh) 2024-05-17

Family

ID=91028696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310677911.7A Pending CN118053675A (zh) 2022-11-15 2023-06-08 多层电子组件

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240161978A1 (zh)
JP (1) JP2024072233A (zh)
KR (1) KR20240070855A (zh)
CN (1) CN118053675A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024072233A (ja) 2024-05-27
US20240161978A1 (en) 2024-05-16
KR20240070855A (ko) 2024-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130258546A1 (en) Multilayer ceramic electronic component and fabrication method thereof
US20240177928A1 (en) Multilayer electronic component having improved high temperature load life and moisture resistance reliability
US20170287639A1 (en) Ceramic composition and multilayer capacitor having the same
JP2022111041A (ja) 積層型電子部品
US11721491B2 (en) Multilayer electronic component
CN118053675A (zh) 多层电子组件
US20240161981A1 (en) Multilayer electronic component
US20240203644A1 (en) Multilayer electronic component
US20240071690A1 (en) Multilayer electronic component
US20240203661A1 (en) Multilayer electronic component
US20240203646A1 (en) Multilayer electronic component
US12002629B2 (en) Multilayer electronic component
US20240161976A1 (en) Multilayer electronic component
EP4425514A1 (en) Multilayer electronic component
US20230178303A1 (en) Multilayer electronic component
US20240212937A1 (en) Multilayer electronic component
US20240194410A1 (en) Multilayer electronic component
EP4415012A1 (en) Multilayer electronic component
EP4418288A2 (en) Bending of the end of the internal electrodes in the interface area with the external electrodes of a multilayer ceramic electronic component
EP4293691A1 (en) Multilayer ceramic capacitor (mlcc)
JP2024089629A (ja) 積層型電子部品
CN114520115A (zh) 多层电子组件
JP2024085395A (ja) 積層型電子部品
KR20230101317A (ko) 적층형 전자 부품
CN114628153A (zh) 多层电子组件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication