TW201526051A - 多層陶瓷電子組件及具有該電子組件的印刷電路板 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種多層陶瓷電子組件，包括：陶瓷體，包括電介質層和具有第一和第二主表面、第一和第二側表面以及第一和第二端表面，陶瓷體的長度小於1300μm；第一外部電極；第二外部電極；第三外部電極；連接至第一和第二外部電極的第一內部電極；以及連接至第三外部電極的第二內部電極。當形成在第一和第二主表面和第一和第二側表面上之第一至第三外部電極的厚度定義為te，而第一至第三外部電極中相鄰外部電極之間的間隔定義為G，滿足5□G/te。
Description
本申請案係主張於2013年10月22日以及於2014年5月9日向韓國智慧財產局所提出申請之韓國專利申請案第10-2013-0126138號以及第10-2014-0055776號之優先權，於此併入該專利申請案所揭露之內容以供參考。
本發明係有關於一種多層陶瓷電子組件以及具有該電子組件的印刷電路板。
電子電路的緻密化和高集成的趨勢使得為安裝在印刷電路板(PCBs)上的被動裝置可用的空間不足。為了解決此限制，已經致力於諸如印刷電路板，也就是，可嵌入裝置內實現組件。特別是，已經提出各種電路板內嵌入多層陶瓷電子組件用作電容組件的方法。
作為電路板內嵌入此多層陶瓷電子組件的方法，提供使用電路板本身的材料作為用於多層陶瓷電子組件之介電材料和使用銅導線或之類作為用於多層陶瓷電子組件的電極的方法。另外，其它實現嵌入於電路板之多
層陶瓷電子組件的方法包括藉由電路板內形成具有高介電常數和介電薄膜的聚合物片材之形成於電路板內嵌入之多層陶瓷電子組件的方法，於電路板內安裝多層陶瓷電子組件的方法等等。
通常，多層陶瓷電子組件包括陶瓷材料形成之複數電介質層和介於複數個別之電介質層之間之內部電極。多層陶瓷電子組件設置在電路板內，由此可以實現具有高電容的嵌入型多層陶瓷電子組件。
為了製造包括多層陶瓷電子組件嵌入在其中之印刷電路板，通孔需要使用雷射加工形成於上部和下部多層板，以於多層陶瓷電子組件插入到核心電路板之後，彼此連接電路板佈線和的多層陶瓷電子組件的外部電極。此種雷射加工顯著增加此種印刷電路板的製造成本。
在電路板內嵌入多層陶瓷電子組件的製程中，環氧樹脂的填充和硬化之後，進行結晶化金屬電極的熱處理製程。然而，若不進行環氧樹脂之填充，而使多層陶瓷電子組件進行適當密封，則電路板和多層陶瓷電子組件之間的黏合上可能發生故障。此外，由於環氧樹脂、金屬電極、多層陶瓷電子組件的陶瓷等之類之間的熱膨脹或電路板的熱膨脹的係數差，電路板和多層陶瓷電子組件之間的黏合表面上可能發生故障。這種故障可能會導致在測試可靠性的製程中在黏合表面的剝離缺陷。
本發明的一些實施例提供多層陶瓷電子組
件及具有該電子組件的印刷電路板。
多層陶瓷電子組件可包括：陶瓷體，包括電介質層和具有於厚度方向彼此相對的第一和第二主表面、於寬度方向彼此相對的第一和第二側表面以及於長度方向彼此相對的第一和第二端表面；第一外部電極，，從該第一端表面延伸至該第一和第二主表面和該第一和第二側表面；第二外部電極，從該第二端表面延伸至該第一和第二主表面和該第一和第二側表面；第三外部電極，設置在該第一和第二外部電極之間之該陶瓷體上，以間隔開該第一和第二外部電極；第一內部電極，在該陶瓷體內和連接至該第一和第二外部電極；以及第二內部電極，設置面向該陶瓷體內之該第一內部電極，該電介質層介於該第一和第二內部電極之間，並連接至該第三外部電極，其中，當形成在該第一和第二主表面和該第一和第二側表面上之該第一至第三外部電極的厚度定義為te，而該第一至第三外部電極中相鄰外部電極之間的間隔定義為G，滿足5G/te。
形成在該第一和第二主表面和該第一和第二側表面上之該第一至第三外部電極的厚度定義為te，而該第一至第三外部電極中相鄰外部電極之間的間隔定義為G，滿足G/te46。
第一內部電極可包括引出至該第一端表面的第一引出部和引出至該第二端表面的第二引出部。
第一內部電極可包括引出至該第一和第二側表面至少之一與該第一端表面之第一引出部和引出至該
第一和第二側表面至少之一與該第二端表面之第二引出部。
第二內部電極可包括一或多個引出至該第一側表面的第三引出部及引出至該第二側表面的第四引出部。
於該長度方向之於該第一主表面上延伸之該第一和第二外部電極的長度可以是280至380μm。
於該第一主表面上延伸之該第三外部電極的長度可以是280至380μm。
第一至第三外部電極中之該相鄰的外部電極之間的該間隔G可大於80μm。
多層陶瓷電子組件更包括分別形成在該第一至第三外部電極的最外表面上的銅(Cu)金屬層。
銅(Cu)金屬層的厚度可大於5μm。
每一該第一至第三外部電極的表面粗糙度可大於200nm且小於5μm。
陶瓷體之表面粗糙度可大於200nm且小於2μm。
第三外部電極纏繞該陶瓷體的外表面可以成帶形環繞該陶瓷體。
當該陶瓷體之該第一和第二主表面和該第一及第二側表面的整個區域定義為a，而形成在該陶瓷體之該第一和第二主表面與該第一和第二側表面上之該第一至第三外部電極之區域定義為b，b/a可大於0.64。
對陶瓷體長度可小於1300μm。
本發明的另一實施例係有關於一種具有多層陶瓷電子組件之印刷電路板，包括：絕緣基板；和嵌入於絕緣基板中之多層陶瓷電子組件，且包括：陶瓷體，包括電介質層和具有於厚度方向彼此相對的第一和第二主表面、於寬度方向彼此相對的第一和第二側表面以及於長度方向彼此相對的第一和第二端表面；第一外部電極，自該第一端表面延伸至該第一和第二主表面和該第一和第二側表面；第二外部電極，從該第二端表面延伸至該第一和第二主表面和該第一和第二側表面；第三外部電極，設置在該第一和第二外部電極之間，以間隔開該第一和第二外部電極；第一內部電極，形成在陶瓷體內之電介質層上，連接至該第一和第二外部電極；第二內部電極，設置面向該電介質層內之該第一內部電極，該電介質層介於該第一和第二內部電極之間，並連接至該第三外部電極；形成在該第一和第二主表面和該第一和第二側表面上之該第一至第三外部電極的厚度定義為te，而該第一至第三外部電極中相鄰外部電極之間的間隔定義為G，滿足5G/te46。
於該長度方向之於該第一主表面上延伸之該第一和第二外部電極的長度可以是280至380μm。
於該第一主表面上延伸之該第三外部電極的長度可以是280至380μm。
第一至第三外部電極中之該相鄰的外部電極之間的該間隔G可大於80μm。
多層陶瓷電子組件可包括分別形成在該第一至第三外部電極的最外表面上的銅(Cu)金屬層，銅(Cu)金屬層的厚度可大於5μm。
每一該第一至第三外部電極的表面粗糙度可大於200nm且小於5μm。陶瓷體之表面粗糙度可大於200nm且小於2μm。
本發明的另一實施例包括一種多層陶瓷電子組件。多層陶瓷電子組件包括：陶瓷體，包括電介質層和具有於厚度方向彼此相對的第一和第二主表面、於寬度方向彼此相對的第一和第二側表面以及於長度方向彼此相對的第一和第二端表面；第一外部電極，覆蓋該第一端表面和該第一和第二主表面的一部分和該第一和第二側表面的一部分；第二外部電極，覆蓋該第二端表面、該第一和第二主表面的一部分和該第一和第二側表面的一部分；第三外部電極，設置在該第一和第二外部電極之間之該陶瓷體上，以間隔開該第一和第二外部電極；第一內部電極，在該陶瓷體內和連接至該第一和第二外部電極；第二內部電極，設置面向該陶瓷體內之該第一內部電極，該電介質層介於該第一和第二內部電極之間，並連接至該第三外部電極，金屬層覆蓋第一至第三外部電極，金屬層於其外表面上具有粗糙度。
10‧‧‧陶瓷體
11‧‧‧電介質層
21‧‧‧第一內部電極
21a‧‧‧第一引出部
21b‧‧‧第二引出部
22‧‧‧第二內部電極
22a‧‧‧第三引出部
22b‧‧‧第四引出部
31‧‧‧第一外部電極
31a、32a、33a‧‧‧電極層
31b、32b、33b‧‧‧金屬層
32‧‧‧第二外部電極
33‧‧‧第三外部電極
100‧‧‧印刷電路板
110‧‧‧絕緣基板
120‧‧‧絕緣部
130‧‧‧導電圖案
140‧‧‧導電通孔
具體實施方式本發明將被更清楚地理解並結合附圖並結合下面的描述。
第1圖係為依據本發明的示例性實施例的嵌入於電路板中之多層陶瓷電子組件之透視圖；第2A和2B圖係為沿第1圖的X-X'線截取的剖視圖；第3圖係為沿第1圖的Y-Y'線截取的剖視圖；第4圖係為第3圖的區域M的放大圖；以及第5圖係為依據本發明的示例性實施例的具有電子組件嵌入於其中之電路板之剖視圖。
對熟習該技術領域者而言，透過以下詳述係可立即明白本發明之其他優點及特徵。所述及圖示之該實施例係提供實行本發明之最佳說明。本發明係能在不背離本發明的情況下，於各種明顯態樣中作修改。因此，隨附圖式係作例示用，而非限制本發明。
以下，參照附圖對本發明的實施例進行詳細描述。本發明可以體現為許多不同形式，而不應被解釋為限於本文所闡述的實施例。更確切地說，提供這些實施例使得本發明是徹底和完整的，並且充分地傳達本領域技術人員本發明的範圍。在附圖中，為清楚起見可以放大元件的形狀和尺寸，並且相同的標號將始終用於表示相同或相似的元件。
以下敘述將部份提出本發明之其他特徵及附加優點，而對熟習該技術領域者在審視下列敘述後或可從本發明之實行學習而使得本發明部分變為明顯。藉由附加之申請專利範圍中特別提出之處，係能實現及獲得本發
明之該優點及特徵。
以下參照圖面說明本發明之實施形態。
第1圖係為依據本發明的示例性實施例的嵌入於電路板中之多層陶瓷電子組件之透視圖。
第2A和2B圖係為沿第1圖的X-X'線截取的剖視圖。
第3圖係為沿第1圖的Y-Y'線截取的剖視圖。
參見第1至2B圖所示，依據本發明的示例性的實施例的嵌入於電路板中之多層陶瓷電子組件1可包括陶瓷體10。陶瓷體包括電介質層11和具有在厚度方向彼此相對的第一和第二主表面、在寬度方向上彼此相對的第一和第二側表面、在以及長度方向彼此相對的第一和第二端表面。多層陶瓷電子組件1進一步包括從第一端表面延伸到第一和第二主表面和第一和第二側表面的第一外部電極31；從第二端表面上延伸到第一和第二主表面和第一和第二側表面的第二外部電極32；以及設置在第一和第二外部電極之間的陶瓷體10上的第三外部電極33，以預定間隔隔開第一和第二外部電極。多層陶瓷電子組件進一步包括形成在陶瓷體內並連接至第一和第二外部電極31和32的第一內部電極21；和設置面向電介質層11內之第一內部電極21之第二內部電極22。電介質層11介於第一和第二內部電極22之間，而第二內部電極21連接第三外部電極33。
在下文中，說明依據本發明的示例性的實施例的多層陶瓷電子組件，特別是多層陶瓷電容器。然而，本發明不限於此。
在依據本發明示例性實施例的多層陶瓷電容器，“長度方向”是指在第1圖中之“L”方向，“寬度方向”是指在第1圖中之“W”方向，“厚度方向”是指在第1圖中之“T”方向。這裡，“厚度方向”與其中電介質層堆疊的方向相同，即，“堆疊的方向”。
在本發明的示例性的實施例中，陶瓷體10的形狀沒有特別的限制，可以是如圖所示之六面體的形狀。
在本發明的示例性的實施例中，陶瓷體10可具有於厚度T方向彼此相對的第一和第二主表面、於寬度W方向彼此相對的第一和第二側表面以及於長度L方向彼此相對的第一和第二端表面。這裡，第一和第二主表面也可被稱為陶瓷體10的上表面和下表面。
第一主表面可以是多層陶瓷電容器嵌入在電路板中後其上進行通孔處理的表面。
陶瓷體可具有1300μm以下的長度。
此外，陶瓷體可以具有500μm以下的寬度、250μm以下的厚度，但並不限於此。
陶瓷體10可以被製造為具有250μm以下的厚度ts，可適於嵌入在電路板中的多層陶瓷電容器。
陶瓷體的長度指的是在第一和第二端表面之間的距離，陶瓷體的寬度是指第一和第二側表面之間的
距離，而陶瓷體的厚度指的是第一和第二主表面之間之距離。
依據本發明的示例性的實施例，用於形成電介質層11之原料沒有特別限制，只要可以得到足夠的電容量，而可以是，例如，鈦酸鋇(BaTiO3基)粉末。
作為形成電介質層11、各種陶瓷添加劑，有機溶劑，增塑劑，黏合劑，分散劑等之類的材料，依據本發明的目的，可以添加至粉末，例如鈦酸鋇(BaTiO3基)粉末，或類似。
用於形成電介質層11的陶瓷粉末的平均粒徑沒有特別限制，但也可以為了實現本發明的目的進行調整，並且可以被調整為，例如，400nm以下。
用於形成第一和第二內部電極21和22的材料，沒有特別限制，可以是包括至少選自例如，貴金屬材料，例如鈀(Pd)，鈀銀鈀(Pd-Ag)合金，或類似物，鎳(Ni)和銅(Cu)的導電膠，並且第一和第二內部電極21和22可以被堆疊成彼此面向，帶有電介質層11介於其間。
第一和第二外部電極31和32可以具有相同的極性並且可以電連接至第一內部電極21。
第一和第二外部電極可以分別形成在陶瓷體的第一和第二端表面上。特別地，第一外部電極31可以從第一端表面延伸到第一和第二主表面和第一和第二側表面，而包圍陶瓷體的邊緣，鄰接於第一端表面上。此外，第二外部電極32可以從第二端表面延伸到第一和第二主
表面和第一和第二側表面，而包圍陶瓷體的邊緣，鄰接於第二端表面。
當多層陶瓷電容器嵌入在電路板，延伸到第一主表面上的第一和第二外部電極的區域可以連接至通孔。
電連接至第二內部電極22之第三外部電極33可具有與第一和第二外部電極31和32的不同的極性，並且可以設置在第一和第二外部電極之間，以預定的間隔隔開第一和第二外部電極31和32。
第三外部電極33可以由第一和第二側表面中的至少之一延伸到第一和第二主表面中的至少之一。此外，第三外部電極33可以被形成為覆蓋第一和第二側表面以及第一和第二主表面的中間部分。即，第三外部電極33可以在長度方向圍繞陶瓷體的外表面的中間部分，以帶形纏繞陶瓷體。
當多層陶瓷電容器被嵌入在電路板，延伸到第一主表面上的第三外部電極的區域可連接至導電通孔。
第一和第二外部電極31和32也可包含導電金屬和玻璃。
第一至第三外部電極31至33可以與第一和第二內部電極21和22相同的導電材料形成，但不限於此。例如，第一至第三外部電極31至33可以從由銅(Cu)、銀(Ag)、鎳(Ni)、以及其合金中選出的至少一種導電金屬形成。
第一至第三外部電極31至33可以藉由施加加玻璃料至導電金屬顆粒然後燒結膠製備之導電膠來形成，但不限於此。
沿第1圖的X-X'線截取的多層陶瓷電子組件之剖視圖之第2A和2B圖係為依據本發明的實施例之示出第一和第二內部電極21和22的形狀的平面視圖。
參見第2A和2B圖，第一和第二內部電極21和22可以形成在陶瓷體10內的電介質層11上。各自的內部電極21和22可以被劃分成主體部和引出部(在第2A和2B圖，為便於理解，主體部和引出部之間之邊界部以虛線表示)。內部電極的“主體部”，在堆疊方向進行觀察時，其中相互面向的第一和第二內部電極之其一部分相互重疊，可以有助於電容的形成，內部電極之“引出部”可以從連接至外部電極之主體部延伸。
如第2A圖所示，依據本發明的示例性的實施例，第一內部電極21可包括引出到陶瓷體10的第一端表面並連接至第一外部電極之第一引出部21a、以及引出到陶瓷體10的第二端表面並連接至第二外部電極之第二引出部21b。
另外，第二內部電極22可包括一或多個引出到第一側表面和連接至第三外部電極之第三引出部22a和引出到第二側表面和連接至第三外部電極之第四引出部22b。
依據本發明的示例性的實施例，外部電極
可以組態三個端子，如上所示，以通過內部電極增加電流路徑的數量並降低電流路徑的長度，由此可降低電容器的等效的串聯電感(ESL)之數量。
依據本發明的另一示例性的實施例，如第2B圖中所示，第一內部電極21可包括引出到第一和第二側表面至少之一和第一端表面並連接至第一外部電極之第一引出部21a和引出到第一和第二側表面中至少之一和第二端表面之第二引出部21b。
也就是說，不同於第2A圖之示例性的實施例，依據第2B圖之示例性實施例，第一和第二引出部21a，21b可引出到陶瓷體之第一和第二側表面中至少之一以及陶瓷體的第一和第二端表面。另外，第一引出部21a可以引出到陶瓷體的第一端表面與第一和第二側表面，並且第二引出部22b可引出到陶瓷體的第二端表面與第一和第二側表面。與其中第一和第二引出部僅引出到第一和第二端表面的情況相比，第一和第二引出部引出至第一和第二端表面和第一和第二側表面，可以增加電流路徑的數量和降低電流路徑的長度，由此具有等效串聯電感(ESL)的量的多層陶瓷電容器低於第2A圖示例性實施例中提供之。
接著，將參照第3圖，沿第1圖的Y-Y'線截取的剖視圖，更加詳細地描述第一至第三外部電極。
依據本發明的示例性實施例，當形成在第一和第二主表面和第一和第二側表面上之第一至第三外部電極31至33的厚度定義為te，而第一至第三外部電極中
相鄰外部電極之間的間隔定義為G，滿足5G/te。
形成在第一和第二主表面和第一和第二側表面上之第一至第三外部電極的厚度和相鄰外部電極之間的間隔可藉由使用掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)，如第2A和2B圖所示於長度-寬度方向掃描陶瓷體的橫截面的圖像和如第3圖所示於長度-厚度方向掃描陶瓷體的橫截面的圖像來測量。
形成在第一和第二主表面和第一和第二側表面上之第一至第三外部電極的厚度te可以指第一至第三外部電極的平均厚度，第一至第三外部電極電極中的相鄰外部電極之間的間隔G可以是第一和第三外部電極之間的間隔和第二和第三外部電極之間的間隔之平均。
例如，第一至第三外部電極31至33的厚度和相鄰外部電極之間的間隔可如第3圖所示從藉由掃描於長度-厚度(L-T)方向切割之陶瓷體的橫截面，於寬度(W)方向之陶瓷體的中央部而獲得的圖像測量。
G/te低於5的情況，多層陶瓷電容器被嵌入到電路板時提供之嵌入多層陶瓷電容器的樹脂組合物可不完全填入外部電極之間的間隔，使得不完全封閉多層陶瓷電容器，並可能在其中嵌入多層陶瓷電容器的絕緣部(即，可以藉由硬化樹脂組合物而形成)和多層陶瓷電容器之間產生的空間發生剝離缺陷。
此外，依據本發明的示例性的實施例，當形成在第一和第二主表面和第一和第二側表面上之第一至
第三外部電極31至33之厚度定義為te，而第一至第三外部電極中相鄰外部電極之間的間隔定義為G，滿足G/te46。
G/te超過46的情況，由於相鄰外部電極之間的間隔的增加，外部電極的帶寬度BW1、BW1'和BW2可減小，使得處理導電通孔中可能發生缺陷。
用於嵌入多層陶瓷電子組件於電路板中所需的外部電極的最小厚度板可以是5μm，用於處理導電通孔所需的外部電極金屬層的最小厚度。此外，在相鄰的外部電極之間的間隔G超過230μm之情況，外部電極的帶寬度BW1、BW1'和BW2可以減小，使得處理導電通孔中可能發生缺陷。因此，G/te的上限值能夠防止層間剝離的缺陷，而防止在處理導電通孔中的缺陷可能是230/5，即，46。
在本發明的示例性的實施例中，在長度方向於第一主表面上形成的第一和第二外部電極的距離可以是280-380μm。在長度方向於第一主表面上延伸的第一外部電極的長度可認為是在第一主表面上的第一外部電極的帶寬度BW1，在長度方向於第一主表面上延伸的第二外部電極的長度可認為是在第一主表面上的第二外部電極的帶寬度BW1'。
第一和第二外部電極可以延伸到第二主表面和第一和第二側表面，延伸的量大致相同延伸到第一主表面上的長度。
如第3圖所示，第一主表面上延伸的第一部電極的帶寬度BW1和第一主表面上延伸的第二外部電極的帶寬度BW1'可以是280至380μm。
此外，第三外部電極可於第一主表面上具有280至380μm的帶寬度BW2，並且可於第二主表面和第一和第二側表面上具有大致相同帶寬度BW2的帶寬度。
形成第一至第三外部電極，使得BW1、BW1'和BW2的每一者在具有約1300μm的長度的陶瓷體中之280至380μm之範圍，以實現第一主表面上具有預定水平的外部電極帶寬度，從而可以防止通孔和外部電極之間於處理通孔以彼此電連接嵌入之多層陶瓷電容器和形成在電路板上的電路時發生接觸缺陷和可確保防潮性特性。
BW1、BW1'和BW2低於280μm的情況下，外部電極的帶寬度是窄的，使得多層陶瓷電容器嵌入電路板時可能發生外部電極和電路與通孔之間的接觸缺陷，在BW1、BW1'和BW2超過380μm的情況下，濕度增加時，可能降低外部電極之間的絕緣電阻的準位和可能發生防潮性缺陷(如IR的減少)。
在依據本發明示例性實施例的多層陶瓷電容器，嵌入在電路板之電容器，外部電極佔有的面積可大於安裝在電路板上的電容器的面積。當陶瓷體的第一和第二主表面和第一和第二側表面的整個區域定義為a，而形成在陶瓷體的第一和第二主表面和第一和第二側表面上的第一至第三外部電極的面積定義b，b/a可以是0.64以上。
b/a可以設為0.64以上，由此，多層陶瓷電容器的外部電極和導電通孔之間的接觸特性可以得到改善。
依據本發明的示例性的實施例，第一至第三外部電極中之相鄰外部電極之間的間隔G可以是80μm以上。
外部電極之間的間隔小於80μm的情況下，當濕度增加時，外部電極之間的絕緣電阻的準位可以降低和IR可能劣化。
第4圖是第3圖的區域M的放大視圖。
如第4圖所示，多層陶瓷電子組件可包括分別形成在第一至第三外部電極31-33之外表面上的銅(Cu)金屬層31b到33b。
通常，由於多層陶瓷電容器安裝在印刷電路板，因此，通常可在外部電極上形成鎳/錫鍍層。
然而，在依據本發明的示例性的實施例的多層陶瓷電容器，將嵌入在印刷電路板，多層陶瓷電容器的第一至第三外部電極31至33和電路板的電路經銅(Cu)形成的通孔彼此電連接。
因此，依據本發明的示例性的實施例，多層陶瓷電子組件可包括分別形成在第一至第三外部電極31至33的外表面上的金屬層31b、32b和33b和銅(Cu)形成，以改善與通孔的電連接。
此外，第一至第三外部電極的金屬層分別向內形成的電極層31a至33a可含有銅(Cu)作為其主要成
分，但通常也可以含有玻璃。因此，玻璃中所含的成分於雷射處理期間可吸收雷射光以形成電路板中的通孔，使得通孔的深度可能無法適當地調整。
因此，依據本發明的示例性的實施例，金屬層31b、32b和33b分別形成在第一至第三外部電極31至33的外表面上，銅形成(Cu)以解決上述的缺陷。
銅(Cu)形成的金屬層的形成方法沒有特別的限制，但可以是例如電鍍法等。
銅(Cu)形成的金屬層的另一種形成方法，可以藉由施加含有銅(Cu)並且不包含玻璃料的導電膠至第一和第二外部電極31和32的方法來進行，但不特別限制於此。
在施加導電膠的方法中，在燒結後之金屬層僅可以銅(Cu)形成。
銅(Cu)形成的金屬層的厚度tp可以是5μm以上。金屬層的厚度可以是5至15μm左右，但不限於此。
如所描述的，金屬層的厚度被調整為等於或大於5μm，並等於或小於15μm，由此可以實現安裝於電路板時優良通孔處理特性並具有優良的可靠性的多層陶瓷電容器。
其中之金屬層的厚度小於5μm的情況下，當多層陶瓷電子組件被嵌入在印刷電路板100中，處理導電通孔時可能發生其中之導電通孔140連接陶瓷體10之通孔處理缺陷。
其中之金屬層的厚度超過15μm的情況下，可能由於金屬層上應力在陶瓷體10發生裂縫。
依據本發明的示例性的實施例中，每個第一至第三外部電極31至33的表面粗糙度可為200nm以上且5μm以下。在其中第一至第三外部電極的最外層是銅(Cu)構成的金屬層的情況下，各金屬層31a至33a的表面粗糙度可為200nm以上且5μm以下。
每個第一至第三外部電極的表面粗糙度調整為200nm以上至5μm以下，由此可降低多層陶瓷電子組件和電路板之間的剝離現象且可以防止裂縫。
表面粗糙度表示在金屬表面中和上形成的微細凹凸的程度。
表面粗糙度可以由用於處理金屬表面之工具形成，無論處理方法是否適當，形成為表面的凹槽刮花、生鏽之類。於與其垂直的方向切割表面，使得其橫截面具有一定曲線。曲線和虛擬中心線之間的距離的平均值可稱為中心線平均粗糙度(Ra)，並且可以用於表示粗糙程度。
在本發明的示例性的實施例中，表面粗糙度可以解釋為中心線平均粗糙度。
在本發明的示例性的實施例中，中心線平均粗糙度Ra，可以以下方法來計算。
首先，可得出相對於在表面上形成之粗糙度之虛擬中心線。
接下來，基於粗糙度的虛擬中心線可測量
各距離(例如，r1,r2,r3…r13)至表面的波峰和溝槽，可計算並由下面的方程式來表示各距離的平均值，並且每個第一至第三金屬層31b到33b的的中心線平均粗糙度Ra可以使用計算出的平均值來計算。
其中之每個第一至第三外部電極的表面粗糙度小於200nm的情況，可能發生多層陶瓷電子組件和電路板之間的剝離現象。
其中之每個第一至第三外部電極的表面粗糙度超過5μm的情況下，可能會出現裂縫。此外，其中之每個第一至第三外部電極的表面粗糙度超過5μm的情況下，表面粗糙度可能過度增加，使得其可能難以提供一種用於形成電路板的絕緣部於外部電極的表面的凹部的樹脂。因此，外部電極和電路板之間的黏附性可能會下降。
此外，依據本發明的示例性的實施例，外部電極形成前的陶瓷體10的暴露表面的表面粗糙度可為200nm以上至2μm以下。陶瓷體的表面粗糙度也可被計算為中心線平均粗糙度，並且可以藉由上述的方法來計算。
在本發明的示例性的實施例中，陶瓷體的暴露表面可指外部電極未覆蓋，但沒有完全暴露於外的陶瓷體的表面的區域，並且可指接觸電路板中的多層陶瓷電容器的嵌入的電路板絕緣部的陶瓷體區域。
其中之陶瓷體的暴露表面的表面粗糙度小
於200nm的情況下，可能發生多層陶瓷電子組件和電路板之間的剝離現象。
此外，多層陶瓷電子組件被嵌入在電路板中的情況下，由於陶瓷體是小的厚度，當陶瓷體的暴露表面的表面粗糙度超過2μm，因多層陶瓷電子組件製造過程中出現的影響或多層陶瓷電子組件嵌入電路板中的過程中出現的影響，可能在陶瓷體會出現裂縫。
依據本發明的示例性的實施例之在電路板中嵌入的多層陶瓷電子組件的製造方法，複數陶瓷生坯片可以首先藉由施加包括如鈦酸鋇(BaTiO3)粉末之類的粉末之漿料至載體膜，進行乾燥製備，從而形成電介質層。
漿料可藉由混合陶瓷粉末，黏合劑和溶劑製備，並且漿料可以藉由刮刀法形成厚度為幾μm的薄片狀。接下來，可製備包括40至50重量份的具有0.1至0.2μm之鎳粒子平均尺寸的鎳粉末之用於內部電極之導電膠。
鎳粉末的平均粒徑和含量不限於此。
藉由絲網印刷法，用於內部電極的導電膠施加到陶瓷生坯片形成內部電極後，可以堆疊並燒結陶瓷生坯片而形成陶瓷體。
接下來，含有導電金屬和玻璃之第一至第三電極層可形成在陶瓷體的外表面。
導電金屬沒有特別的限制，可以是例如選自銅(Cu)、銀(Ag)、鎳(Ni)以及其合金中至少一種。
玻璃沒有特別限制，但可以是具有與用於製造一般多層陶瓷電容器的外部電極的玻璃相同組成的材料。
第一和第二電極層可以電連接至第一內部電極和第三電極層可以電連接至第二內部電極。
接下來，第一至第三外部電極分別包括銅(Cu)形成之金屬層的情況下，可分別進行於第一至第三電極層上形成銅(Cu)形成的金屬層之工序。
形成含有銅的第一和第二金屬層的方法沒有特別的限制，但是可以藉由例如鍍覆進行。
接下來，可進行人為地調整第一至第三外部電極的表面粗糙度與陶瓷體的暴露外表面至預定準位的工序。
第一至第三外部電極的表面粗糙度與陶瓷體的暴露表面的表面粗糙度可以藉由使用蝕刻劑之化學拋光和噴砂方法分別進行調整，但並不限於此。
第5圖係為依據本發明的示例性實施例的具有電子組件嵌入於其中之印刷電路板之剖視圖。
參見第5圖，具有電子組件嵌入於其中之印刷電路板100可包括絕緣基板110；和依據本發明的示例性的實施例之多層陶瓷電子組件100。
絕緣電路板110可以包括用於嵌入多層陶瓷電子組件於其中之絕緣部120，如果需要，也可以如第5圖所示包括各種形式配置內層電路之導電圖案130和導電
通孔140。絕緣電路板110可以是包括多層陶瓷電子組件配置其中之印刷電路板100。
嵌入印刷電路板時，多層陶瓷電容器1可以埋入和嵌入形成絕緣部120的樹脂組合物。依據本發明的示例性的實施例，外部電極的厚度和外部電極之間的間隔進行調整，使得樹脂組合物可有效地包圍多層陶瓷電容器的外表面，可以防止多層陶瓷電容器1和多層陶瓷電容器1其中埋入之絕緣部120之間之剝離缺陷之發生。
同時，多層陶瓷電子組件插入印刷電路板100中後，後期工序如印刷電路板100之熱處理工序等之期間可能受到幾個嚴重的環境條件。
特別地，在熱處理工序中，印刷電路板100的收縮和膨脹應力可直接傳至插入印刷電路板100之多層陶瓷電子組件，從而施加應力至多層陶瓷電子組件及印刷電路板100之間的黏合表面。
其中之施加至多層陶瓷電子組件和印刷電路板100之黏合表面的應力的程度高於其間之黏合強度之情況下，可能會發生其中黏合表面彼此分離的剝離缺陷。
多層陶瓷電子組件和印刷電路板100之間的黏合強度的可與多層陶瓷電子組件和印刷電路板100之間的電化學耦合力和多層陶瓷電子組件及印刷電路板100之間的黏合表面的有效表面積成比例。因此，控制多層陶瓷電子組件之表面粗糙度，以增加多層陶瓷電子組件和印刷電路板100之間的黏合表面的有效表面積，由此可降低
多層陶瓷電子組件和印刷電路板100間的剝離現象。
在下文中，雖然參照實驗例將本發明內容進行詳細說明，但是本發明不限於此。
為了確定取決於依據本發明的示例性的實施例之嵌入電路板的多層陶瓷電子組件之第一和第二主表面和第一和第二側表面上形成的第一至第三外部電極中相鄰之外部電極之間的間隔與第一至第三外部電極31至33之厚度te之比，(i)是否發生多層陶瓷電容器1和絕緣部120之間之剝離缺陷，(ii)是否電路板中發生多層陶瓷電容器和通孔140之間的接觸缺陷，(iii)確定取決於第一至第三外部電極之帶寬度BW1、BW1'以及BW2，是否電路板中發生多層陶瓷電容器1和通孔140之間的接觸缺陷和是否發生防潮性缺陷，以及(iv)確定取決於第一至第三外部電極31至33和陶瓷體10的暴露的表面之表面粗糙度是否發生剝離缺陷和裂縫，第一至第三外部電極之帶寬度BW1、BW1'和BW2，第一至第三外部電極之厚度te，以及第一至第三外部電極與陶瓷體的暴露表面的表面粗糙度改變同時評價各特性。
下面的實驗例採用長度×寬度×厚度為約1300μm×500μm×250μm之陶瓷體10，並在本實驗例中，第一至第三外部電極分別包括含有銅和玻璃之燒結型電極層和形成在電極層上的銅金屬層。
下面的表1顯示取決於第一至第三外部電
極中之相鄰外部電極之間的間隔G(在下面表1中被稱為外部電極之間的間隙)與第一至第三外部電極31至33之厚度te(在下面表1中被稱為外部電極的厚度)之比(G/te)之有關多層陶瓷電容器與絕緣部之間的黏合表面的剝離缺陷和外部電極與通孔之間的接觸缺陷的結果。表1的實驗是於第一至第三外部電極與陶瓷體的暴露表面的表面粗糙度為200nm，第一至第三外部電極的寬度彼此相同，並且外部電極中相鄰的外部電極之間之兩個間隔是彼此相同的條件下進行。
參照上方表1，可以理解剝離缺陷於其中G/te的值是5以上的情況下極少發生，而於其中G/te的值小於5的情況下經常發生剝離缺陷。此外，可以理解在其中G/te的值是46以下的情況下不會發生外部電極和導電通孔之間的接觸缺陷，而外部電極和導電通孔之間的接觸缺陷發生於其中G/te的值超過46的情況下。
下面的表2示出取決於形成在陶瓷體的第一主表面上的第一至第三外部電極的距離是否發生接觸缺陷和防潮性缺陷，即，第一主表面上的第一至第三外部電極之帶寬度BW1、BW1'及BW2和外部電極之間的間隔G。
第一主表面可以是其上在多層陶瓷電容器被嵌入到電路板後通孔被處理的表面。
第一和第二外部電極的的帶寬度，可指自
陶瓷體的端表面的邊緣分別延伸到第一主表面之第一和第二外部電極之距離。
下面的表2的實驗例中，第一外部電極的帶寬度BW1和第二外部電極的帶寬度BW1'彼此實質相同，並且為方便表示起見，第一外部電極只有帶寬度示於下表2中。
電路板其中嵌入多層陶瓷電子組件後，溫度為85℃和相對濕度85%，30分鐘，用於移動電話母板之芯片組件的通用實驗條件，評估防潮性缺陷。
參照上方表2，可以理解其中之第一至第三外部電極的帶寬度小於280μm的情況下，於電路板中發生多層陶瓷電容器和通孔之間的接觸缺陷，而其中之第一至第三外部電極的帶寬度為280μm以上的情況下，於電路板中不發生多層陶瓷電容器和通孔之間的接觸缺陷。
此外，可以理解，其中之每一第一至第三外部電極的帶寬度超過380μm的情況下發生防潮性缺陷，使得外部電極之間的間隔小於80μm。
下面的表3示出取決於第一至第三外部電極的最外層上形成之第一至第三金屬層的厚度是否發生通孔處理缺陷。
參見以上表3，可以理解其中每個第一至第三金屬層的厚度在5μm以上的情況下可實現於電路板中優良通孔處理特性並具有優良的可靠性的多層陶瓷電容器。
另一方面，可以理解處理通孔時在電路板發生缺陷的情況是其中每個第一至第三金屬層的厚度小於5μm以下。
下面表4顯示取決於第一至第三外部電極與陶瓷體的暴露表面的表面粗糙度之有關黏附表面中之剝離缺陷和裂縫之發生之結果。使用蝕刻劑利用化學方法，每個第一至第三外部電極的表面粗糙度之程度進行了調整，並藉由噴砂法調整陶瓷體的暴露表面的表面粗糙度。其中每個第一至第三外部電極的厚度為20μm，第一至第三外部電極間的間隔為200μm，並且每個第一至第三外部電極的帶寬度為300μm的狀態下進行表4的實驗例。
參照以上表4，可以理解其中每個第一至第三外部電極的表面粗糙度為小於200nm和陶瓷體的暴露表面的表面粗糙度小於200nm的情況下，黏合表面的剝離缺陷的出現頻度很高，而其中每個第一至第三外部電極的表面粗糙度為200nm以上和陶瓷體的暴露表面的表面粗糙度200nm以上的情況下，黏合表面的剝離缺陷的出現頻度很低，使得可以實現具有優良的可靠性的多層陶瓷電容器。
另一方面，可以理解其中每個第一至第三外部電極的表面粗糙度與陶瓷體的暴露表面的表面粗糙度
分別小於200nm的情況下，多層陶瓷電容器與絕緣部之間的黏合表面的剝離缺陷的發生頻率增加，使得多層陶瓷電容器的可靠性是有缺陷的。
此外，可以理解外部電極的表面粗糙度超過5μm的情況下，黏合表面的剝離缺陷的發生頻率趨於增加，外部電極的表面粗糙度超過2μm的情況下裂縫的發生頻率增加。
如上描述，依據本發明的實施例，可提供具有減小的等效串聯電感(ESL)之多層陶瓷電子組件。
此外，依據本發明的示例性實施例，可以解決用於電連接彼此之電路板和多層陶瓷電子組件之處理通孔中發生的缺陷。
此外，依據本發明內容的示例性實施例，調整多層陶瓷電子組件之表面粗糙度，由此可降低多層陶瓷電子組件和電路板之間的剝離現象。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
10‧‧‧陶瓷體
31‧‧‧第一外部電極
32‧‧‧第二外部電極
33‧‧‧第三外部電極
Claims (22)
- 一種多層陶瓷電子組件，包括：陶瓷體，包括電介質層和具有於厚度方向彼此相對的第一和第二主表面、於寬度方向彼此相對的第一和第二側表面以及於長度方向彼此相對的第一和第二端表面；第一外部電極，從該第一端表面延伸至該第一和第二主表面和該第一和第二側表面；第二外部電極，從該第二端表面延伸至該第一和第二主表面和該第一和第二側表面；第三外部電極，設置在該第一和第二外部電極之間之該陶瓷體上，以間隔開該第一和第二外部電極；第一內部電極，在該陶瓷體內和連接至該第一和第二外部電極；以及第二內部電極，設置面向該陶瓷體內之該第一內部電極，該電介質層介於該第一和第二內部電極之間，並連接至該第三外部電極，其中，當形成在該第一和第二主表面和該第一和第二側表面上之該第一至第三外部電極的厚度定義為te，而該第一至第三外部電極中相鄰外部電極之間的間隔定義為G，滿足5G/te。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其中，滿足G/te46。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其 中，該第一內部電極包括引出至該第一端表面的第一引出部和引出至該第二端表面的第二引出部。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其中，該第一內部電極包括引出至該第一和第二側表面至少之一與該第一端表面之第一引出部和引出至該第一和第二側表面至少之一與該第二端表面之第二引出部。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其中，該第二內部電極包括一或多個引出至該第一側表面的第三引出部及引出至該第二側表面的第四引出部。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其中，於該長度方向之於該第一主表面上延伸之該第一和第二外部電極的長度是280至380μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其中，於該第一主表面上延伸之該第三外部電極的長度是280至380μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其中，該第一至第三外部電極中之該相鄰的外部電極之間的該間隔G大於80μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，更包括分別形成在該第一至第三外部電極的最外表面上的銅(Cu)金屬層。
- 如申請專利範圍第9項所述之多層陶瓷電子組件，其中，該銅(Cu)金屬層的厚度大於5μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其 中，每一該第一至第三外部電極的表面粗糙度大於200nm且小於5μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其中，該陶瓷體之表面粗糙度大於200nm且小於2μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其中，該第三外部電極纏繞該陶瓷體的外表面以成帶形環繞該陶瓷體。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其中，當該陶瓷體之該第一和第二主表面和該第一及第二側表面的整個區域定義為a，而形成在該陶瓷體之該第一和第二主表面與該第一和第二側表面上之該第一至第三外部電極之區域定義為b，b/a大於0.64。
- 如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件，其中，該陶瓷體的長度小於1300μm。
- 一種印刷電路板，包括：絕緣基板；和如申請專利範圍第1項所述之多層陶瓷電子組件。
- 一種多層陶瓷電子組件，包括：陶瓷體，包括電介質層和具有於厚度方向彼此相對的第一和第二主表面、於寬度方向彼此相對的第一和第二側表面以及於長度方向彼此相對的第一和第二端表面；第一外部電極，覆蓋該第一端表面和該第一和第二主表面的一部分和該第一和第二側表面的一部分； 第二外部電極，覆蓋該第二端表面、該第一和第二主表面的一部分和該第一和第二側表面的一部分；第三外部電極，設置在該第一和第二外部電極之間之該陶瓷體上，以間隔開該第一和第二外部電極；第一內部電極，在該陶瓷體內和連接至該第一和第二外部電極；第二內部電極，設置面向該陶瓷體內之該第一內部電極，該電介質層介於該第一和第二內部電極之間，並連接至該第三外部電極；和金屬層，覆蓋該第一至第三外部電極，該金屬層於其外表面上具有粗糙度。
- 如申請專利範圍第17項所述之多層陶瓷電子組件，其中，該金屬層的該粗糙度大於200nm和小於5μm。
- 如申請專利範圍第17項所述之多層陶瓷電子組件，其中，該金屬層的厚度為5至15μm。
- 一種多層陶瓷電子組件，包括：陶瓷體，包括電介質層和具有於厚度方向彼此相對的第一和第二主表面、於寬度方向彼此相對的第一和第二側表面以及於長度方向彼此相對的第一和第二端表面；第一外部電極，覆蓋該第一端表面和該第一和第二主表面的一部分和該第一和第二側表面的一部分；第二外部電極，覆蓋該第二端表面、該第一和第二主表面的一部分和該第一和第二側表面的一部分； 第三外部電極，設置在該第一和第二外部電極之間之該陶瓷體上，以間隔開該第一和第二外部電極；第一內部電極，在該陶瓷體內和連接至該第一和第二外部電極；第二內部電極，設置面向該陶瓷體內之該第一內部電極，該電介質層介於該第一和第二內部電極之間，並連接至該第三外部電極，其中，該陶瓷體的長度小於1300μm，且在該長度方向延伸該第一主表面上之第一至第三外部電極中的至少一個的長度大於280μm。
- 如申請專利範圍第20項所述之多層陶瓷電子組件，其中，於該長度方向延伸該第一主表面上之第一至第三外部電極中的至少一個的該長度小於380μm。
- 如申請專利範圍第20項所述之多層陶瓷電子組件，其中，該陶瓷體之該第一和第二主表面和該第一及第二側表面的整個區域定義為a，而在該陶瓷體之該第一和第二主表面與該第一和第二側表面上之該第一至第三外部電極之區域定義為b，b/a大於0.64。
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