201133525 i vr 六、發明說明： 【相關申請案之交互參照資料】 本申請案主張提交至韓國智慧財產局之韓國專利申 請案第10-2010-0025619號之優先權，該案之申請曰為 2010年3月23日，其揭露書係於此併入作參考。 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關一種Y5V特徵多層陶瓷電容器，且特 別是有關於一種具有由導電膠所形成之内部電極之Y5V 特徵多層陶瓷電容器，導電膠包含BT粉末與居禮溫度遷 移劑，其用於Ni粉末之抗收縮與導電膠之高密度。 【先前技術】 對於一多層陶瓷電容器（MLCC)存在有增加之需求， 多層陶瓷電容器係為在各種工業領域(例如行動通訊裝 置、數位AV裝置、電腦、汽車之電子裝置等等）中，供暫 時儲存電力用之電子元件。 有關電氣/電子裝置之高性能與小型化，電子元件已 被要求變得小型化且薄型化。按照這樣的趨勢，電子元件 之MLCC正被設計成具有高電容，以及薄且多的層。 如此，MLCC係藉由下述製程而製造出。首先，將導 電膠印製在介電薄板上，藉以形成内部電極。接著，具有 内部電極之介電薄板係被堆疊至一多層結構中並受到一 燒結製程，藉以形成一疊層。然後，電連接至内部電極之 外部電極係形成於疊層之外部表面上。 201133525
TW6835PA 於此，關於MLCC之高品質，對高介電常數之介電 材料之開發目前係在進行中。在高介電常數之介電材料之 間，（BarxCax)m(TirzZrz)03(以下，以“BCTZ”表示）已被廣 泛使用作為具有高介電常數之Y5V特徵材料。Y5V特徵 意味著藉由將BaZr03或CaTi03添加至BaTi03，BaTi〇3 之居禮溫度係遷移，或BaTi03之介電常數變化係被分散 在居禮溫度左右，俾能使電容之溫度特徵係數(TCC)之範 圍’在-3(TC至85°C之溫度下，是從_22%至82〇/〇。 1貝份，n邵電極係由較不昂貴的 抝材料所組成。於此時，Y5V特徵介電材料具有13〇〇。〇 二上的燒結溫度，所以產生Ni電極之收縮，其導致其晶 增加。因此，在實施具有足夠可靠度之超薄眉 之超極電容器上會有限制。 導電内部電極之形成用丨 等電膠已具有抑制劑。於此時，在 之徭，如生丨& 卩電極受到燒結製 後抑制劑向外流至介電材料中， 特性可能有影響。因此 乂對，I電材料之電 瓷粉太/、 彳於介電材料之材料之 允杨末已破使用作為抑制劑，譬如，Bctz。 然而，假使導電膠採用與介電屛 抑制劑，抑制劑具有相當小於介電：：成“目同的成1 寸’從而單獨較早被燒結。因此電當;，尺寸之粒/ 導電膠之抑制劑可能甚至比介電層 度變得較以 使用於内部雷杌—4 Α 尺早破燒結。亦即， 、門。Ρ電極之抑制劑係比介電 抑制導電膠之燒結.收縮的效果=被燒結時，: 電容。 、等致導電膠之截斷與 4 201133525 1 vy r\ 【發明内容】 本發明之提出是為了克服上述問題，因此，本發明之 一個目的係用以提供具有由導電膠所形成之内部電極之 Y5V特徵多層陶瓷電容器，其包含BT粉末與居禮溫度遷 移劑，其用於Ni粉末之抗收縮與導電膠之高密度，所以 可能用以避免居禮溫度變高並改善内部電極之連接性。 依據本發明之一個實施樣態以達成此目的，提供一種 Y5V特徵多層陶瓷電容器，其包含一陶瓷疊層與多個外部 電極，陶瓷疊層具有多層介電層與形成於介電層之間的内 部電極，而外部電極係電連接至内部電極並被配置在陶瓷 疊層之外部表面上，其中介電層包含 (Bai-xCaJmiTii-zZrJO；^於此，可能滿足 0.03<xs0.07 莫爾 百分率（mol%)、0.05sz<0.15mol%、lsm<1.05mol%， BCTZ)，且其中内部電極係由導電膠所形成，導電膠包含 Ni粉末、具有BaTi03(BT)之陶瓷粉末以及居禮溫度遷移 劑。 又，基於全部導電膠，陶瓷粉末具有範圍從5至20重 量百分比（wt%)之含量。 又，居禮溫度遷移劑包含Ba化合物、Mg化合物以 及稀土化合物之至少一者。 又，稀土化合物包含Y、Dy、Ho、Er以及Yb之至 少一者。 又，基於全部導電膠，居禮溫度遷移劑具有範圍從 0.1至10 wt%之含量。 201133525
TW6835PA 又’ Ni粉末具有範圍從2〇〇nm至4〇〇nm之粒子尺寸。 又，陶瓷粉末具有小於0.4倍之Ni粉末之粒子之粒 子尺寸。 又，陶瓷粉末具有球形。 為了對本發明之上述及其他方面有更佳的暸解 ’下文 特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 依據本發明之多層陶究電容器之數個實施例將參考 附圖而詳細說明如下。當參考圖式作說明，相同或對應的 兀件係以相同的參考數字表示，且將省略其重複的說明。 為/月楚起見’在實施例之附圖中，可能誇大元件之尺 寸、厚度與形狀。尤其，非球形/球狀表面之形狀係僅被提 出作為-例，且本發明並未受限於這些形狀。 第1圖係為顯不依據本發明之一實施例之一多層陶 瓷電容器之剖面圖。 。4見第1 II ’依據本發明之一實施例之多層陶究電容 器100可包含―陶兗疊層⑽以及多個外部電極140。 陶曼疊層130可包含彼此堆疊之多個介電層110，以 及多巧介設於堆4的介電層11()之間的㈣電極12〇。 每個”電層110可能由具有相當適合Y5V特徵之 陶竟粉末之介電材料所形成。舉例而言，喊粉末可能是 (Ba^CaJmdzZigO〆以下以“BCTZ”表示），其中可能滿 足 0.03…0.07mol%、0.05szs〇 15m〇1%、〇5m〇i%。 又，介電材料可更包含受體、施體、助燒結劑、黏合 6 201133525 wu〇Jjr/\ 劑、溶劑等等。於此，受體可能扮纖著提供非還原性給介 電材料之角色。於此情況下，關於使用作為受體之成分， 可能例示聰2、Mn〇2與ZK)2。又，施财祕演著提供 可靠度給所製造❹㈣I電容器1色。關於使用作為 施體之成分，可能例示 Υ2〇3、Al2〇、V2〇5、Ta2〇5、Nb2〇5、
Er203等等。助燒結劑可能扮演著幫助喊粉末之燒结之 角色。關於助燒結劑，可能例示破螭成分、Li2〇_Si〇2基玻 璃、Si〇2等等。黏合劑可包含纖維素樹脂、聚丙稀樹脂、 賴脂等等。溶劑之選擇可能考量與黏合劑樹脂之可溶解 性與相容性。關於溶劑，町忐例示例如醋酸鹽、醇類、酮 類等等之各種不同的溶劑。除此以外，介電材料可更包含 譬如分散劑與可塑性加強劑等等之添加物。 介電材料之成分並未受限於本發明之實施例。介電材 料可更包含任何成分，或可能被未揭露於本發明之本實施 例中之其他成分所置換。 電極120可能由包含導電粉末、抑制劑以及居禮 /凰度遷移劑之導電膠所形成。 為了降低產品之價格，可能使用比 的Ni粉末以作為導電粉末。於 他材独不平貝 範圍從200nm至400nm之粒子尺^兄下’ Ni粉末可具有 抑制劑可能扮演著抑制導雷 二抑制劑可能由與陶竟粉末不同77之材料二:】色： BaTi〇3(以下以“BT”表示）。 斤、、旦成，§如 抑制劑（亦即，BT粉末)可抑制N 最終燒結默纖度 201133525
TW6835PA BT粉末可能是形成球形，其導致更有效地控制犯 之收縮。BT粉末之粒子尺寸應該小於〇 4倍之Ni粉末之 粒子尺和舉例而言，BT粉末之粒子尺寸的範圍可從1〇誰 至150nm。此乃因為當BT粉末具有1〇nm 末之粒子尺·^時，在避免奶之㈣上是沒有效 =另了面，當BT之粒子尺寸相對於犯粉末之粒子 尺寸超過150腿時，可能減少導電膠中之奶粉末之封裝 密度。這可能導致内部電極之截斷，從而内部電極可具有 比所期望的更低的連接性。 ^於全部導電膠，BT粉末之含量之_可從5·至 wt%。此乃因為當BT粉末之含量小於5感時，導電膠 Π?右粉末之封裝密度會減少，其導致在避免州之收縮 =又有很大的效果。又’當ΒΤ粉末之含量大於滅 密度會減少，其導致多層陶复電容器之電氣 束可处i二減ΒΤ私末係使用作為抑制劑’則訂粉 末了此在内部電極之燒結期間向外流入介電層中。由於迻 :在2電材料之成分之間’用以扮演著遷移劑的角色 以將在"電材料之内的居禮溫度改變成低溫度之成 二：可具有縮小的含量。因此’介電材料之居禮溫度 變同’從而使其介電常數於室溫下可能增加 亦即，導電膠使請粉末作為抑制= 極之連接性。然而，因為抑制劑與BT粉末具 有彼此不同的成分，所以可能因為其介電常數 能增加’且損耗因素可能增加而產生一個問題。、’皿 為了解決此問題’導電膠可更包含—居禮溫度遷移 201133525 i wu〇jjr/\ 劑。在燒結期間，居禮溫度遷移劑被吸入介電材料中，並 扮演者抑制介電材料之晶粒成長的角色。此乃因為居禮溫 度係依據介電材料之粒子尺寸的降低而改變成低溫。因 此，居禮溫度遷移劑減少介電材料於室溫下之介電常數， 從而減少損耗因素（DF)。因此，可能維持Y5V特徵，以及 確保内部電極之連接性。 於此，BT粉末具有小於BCTZ粉末之粒子尺寸之粒 子尺寸，所以BT粉末之開始燒結溫度可能變成小於BCTZ 粉末之開始燒結溫度。因此，在BT粉末與BCTZ粉末之 開始燒結溫度之間存在有差異，所以產生導致多層陶瓷電 容器之内的龜裂之收縮差異。於此情況下，因為居禮溫度 遷移劑係被包含在導電膠中，所以其可在内部電極之燒結 期間扮演著控制BT粉末之收縮的角色。 因此，可能避免多層陶瓷電容器中之龜裂，亦即，在 燒結製程期間，避免在介電層與内部電極之間的介面表面 之龜裂。因此’措由被包含在導電耀·中5居禮溫度遷移 劑可使居禮溫度降低，而且同時避免抑制劑（亦即，BT粉 末）之收縮。 居禮溫度遷移劑可包含至少一化合物，用以避免抑制 劑之收縮，而且降低居禮溫度，其包含Ba化合物、Mg化 合物以及稀土化合物。亦即，居禮溫度遷移劑可包含單一 化合物或兩個化合物之混合物。於此，在導電膠中，化合 物可具有碳酸鹽酸或碳酸鹽之形狀。又，在燒結之後化合 物可具有氧化物之形狀。關於氧化物，可能例示BaO、 MgO、稀土氧化物（例如，R203)等等。於此，R可以是Y、 201133525
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Dy、Ho、Er與Yb之任一種。 基於全部導電膠，居禮溫度遷移劑之含量之範圍可從 O.lwt%至10 wt%。此乃因為當居禮溫度遷移劑之含量小於 O.lwt%時，居禮溫度遷移劑無法於高溫下向外流至介電材 料，從而不可能控制介電材料之晶粒成長，其導致故障以 降低介電材料之居禮溫度。另一方面，當居禮溫度遷移劑 之含量高於l〇wt%時，居禮溫度遷移劑係被擴散至介電材 料，其導致多層陶瓷電容器之電容的減少。 此外，居禮溫度遷移劑可更包含黏合劑樹脂、溶劑與 添加物。於此，關於黏合劑樹脂，可能例示聚乙烯醇縮丁 醒樹脂、乙基纖維素樹脂、丙烯酸樹脂、石夕樹脂、紛搭樹 脂等等。關於溶劑，可能例示松油醇、甲苯、二甲苯、無 味礦油精、丁基卡必醇以及乙二醇。又，關於添加物，可 能例示可塑性加強劑、抗氧化劑、分散劑等等。 外部電極140係電連接至内部電極120，並被配置在 疊層之外部表面上。於此，外部電極140之材料可包含 Cu、Ni、W、Mo，且本發明之實施例並未受限於此。 第2圖係為顯示依據一比較例之導電膠之細微構造 之照片。 第3圖係為顯示依據本發明之一實施例之導電膠之 細微構造之照片。 如在第2圖中，依據比較例之導電膠可包含Ni粉末 A與BCTZ粉末B。於此時，在依據比較例之導電膠中， Ni粉末之封裝密度為45.3體積百分率（vol%)，而BCTZ粉 末B之封裝密度為61.9vol%。於此時，導電膠之乾燥薄膜 201133525 1 vv υο-i^r r\ 可具有5.38g/cm3之密度。 另一方面，依據本發明之本實施例之導電膠包含Ni 粉末A與BT粉末C，如第3圖所示。於此時，在依據本 發明之本實施例之導電膠中，Ni粉末A之封裝密度為 47.6vol%，而BCTZ粉末B為65vol%。於此時，導電膠之 乾燥薄膜具有5.65g/cm3之密度。 因此，當導電膠使用BT粉末以取代BCTZ粉末作為 抑制劑時，Ni粉末之封裝密度、導電膠之封裝密度以及乾 燥薄膜之密度可能會增加。如此，不但藉由增加Ni粉末A 之封裝密度，而且藉由增加導電膠之封裝密度，已確認可 能改善内部電極之連接性。 第4圖係為顯示依據本發明之比較例與實施例之BT 粉末關於每一個燒結溫度之晶粒成長之表格。 於此，比較例係與BT粉末之燒結狀態相關，而實施 例係與藉由混合BaO、MgO和Y203以及BT粉末而獲得 之合成ΒΤ粉末之燒結狀態相關。 從第4圖已確認，相較於單一 ΒΤ粉末被燒結的情況 而言，ΒΤ粉末之晶粒成長在具有添加至此之BaO、MgO 與Y203之BT粉末被燒結的情況下是減少的。 第5圖係為顯示依據數個比較例以及實施例1與2之 關於每一個燒結溫度之收縮值之曲線圖。 於此，依據比較例之導電膠可包含Ni粉末與BT粉 末。另一方面，除了實施例1之導電膠更包含BaO，而實 施例2之導電膠更包含BaO與MgO之混合物以外，依據 比較例之導電膠已具有與實施例1與2相同的成分。 11 201133525
TW6835PA 如在第5圖中，已確認實施例1與2之收縮曲線S2 與S3移動至高溫度超過比較例之收縮曲線S1。 因此，已確認當導電膠包含作為居禮溫度遷移劑之 BaO或BaO與MgO時，可能控制抑制劑之晶粒成長，以 及Ni粉末之晶粒成長。 第6圖係為顯示依據本發明之實施例1與2之多層陶 瓷電容器之剖面照片。 如在第6圖中，已確認當燒結溫度被降低到達1213 °(：之溫度時，混合成分之居禮溫度遷移劑具有比單一成分 之居禮溫度遷移劑更有效的燒結介電材料。 表1在下方列出依據實施例1與2之依據每個燒結溫 度之晶片容量與損耗因素(DF)之多層陶瓷電容器。 表1 容量(uF) DF(%) 1237〇C 1230〇C 1223〇C 1213〇C 1237〇C 1230〇C 1223〇C 1213〇C 實施例1 11.24 8.12 7.03 5.31 0.09 0.10 • 12 0.08 實施例2 14.56 13.64 12.68 11.69 0.16 0.19 0.15 0.09 從表1清楚知道電容與DF係依據實施例1與2之燒 結溫度的降低而減少。尤其，在實施例2中，即使燒結溫 度已被降低到達1213°C之溫度，DF已被減少而容量沒有 顯著減少。此乃因為即使燒結溫度被降低到達1213°C之溫 度，介電材料仍能充分被燒結且介電材料之粒子尺寸變 小，如第6圖所示。 因此，依據實驗實施例與比較例之結果，即使燒結溫 度被降低了 20°C或更低，仍可能於與習知情況相同的程度 12 201133525 1 wu〇jjr/\ 下實施容量與DF。此外，可能減少内部電極之結塊，並 可能使介電材料之晶粒成長均勻且抑制介電材料之晶粒 成長。 因此，在本發明中，可能使用BT粉末作為抑制劑以 供Ni之抗收縮用，藉以提高導電膠之密度以及Ni之封裝 密度，其導致内部電極之高連接性。 又，本發明之居禮溫度遷移劑可以在介電材料之燒結 溫度之前，抑制包含於導電膠中之抑制劑（亦即，BT粉末） 之燒結，並避免起因於燒結溫度之差異所造成的在介電層 與内部電極之間的介面表面的龜裂。 又，本發明之内部電極包含一居禮溫度遷移劑，用以 抑制介電材料之晶粒成長*所以可能避免居禮溫度的增 加。因此，於室溫下可能避免介電材料之介電常數與DF 的增加。 依據本發明，可能使用BT粉末作為抑制劑以供Ni 之抗收縮用，藉以增加導電膠之密度與Ni之封裝密度， 其導致内部電極之高連接性。 又，本發明之内部電極包含居禮溫度遷移劑，藉以避 免居禮溫度的增加。因此，可能避免介電材料之介電常數 與DF的增加。 亦，本發明之居禮溫度遷移劑可以在介電材料之燒結 溫度之前，抑制包含於導電膠中之抑制劑（亦即，BT粉末) 之燒結，並避免在介電層與内部電極之間的介面表面的龜 裂。 綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然 13 201133525
TW6835PA 其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常 知k者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各種之 更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專 利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係為顯示依據本發明之一實施例之一多層陶 瓷電容器之剖面圖。 第2圖係為顯示依據本發明之一比較例之導電膠之 細微構造之照片。 第3圖係為顯示依據本發明之一實施例之導電膠之 細微構造之照片。 第4圖係為顯示依據一比較例與此實施例之視每個 燒結溫度而定之BT粉末之晶粒成長之照片。 第5圖係為顯示依據數個比較例以及實施例1與2之 關於各燒結溫度之收縮值之曲線圖。 第6圖係為依據數個比較例與實施例1和2之多層陶 瓷電容器之剖面照片。 【主要元件符號說明】 A : Ni粉末 B : BCTZ粉末 C : BT粉末 SI、S2、S3 :收縮曲線 100 :多層陶瓷電容器 201133525 1 wo〇jjr/\ 110 :介電層 120 :内部電極 130 :陶瓷疊層 140 :外部電極