專利名稱：多層陶瓷電子部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多層陶瓷電子部件及其制造方法，并且更特別地，涉及能夠通過控制電極連接性而保護電容的多層陶瓷 電子部件及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，由于電子產(chǎn)品已經(jīng)趨向于較小且較輕，就需要使用于電子產(chǎn)品中的電子部件的尺寸和厚度減小。已經(jīng)試圖通過形成薄的電介質(zhì)層和薄的內(nèi)電極層將層壓物(laminations)的數(shù)量增加到最大可能水平，或通過調(diào)節(jié)添加到內(nèi)電極的燒結(jié)阻滯劑(sintering retarder)的量和控制燒制溫度和氣壓(atmosphere)將電極的連接性增加到最大可能水平，以此保護電容。在小的高電容多層陶瓷電容器(MLCC)的情況下，為了增加層壓物的數(shù)量，電介質(zhì)層的厚度和內(nèi)電極層的厚度需要減小，并且影響電容的有效電極面積(內(nèi)電極的連接性或
覆蓋率)是重要的。在印刷內(nèi)電極之后在干燥和平整內(nèi)電極的過程中，印刷的電極平面的邊緣部分變得相對薄，并且在這種情況下，由于印刷的面積較小時或者由于內(nèi)電極被印刷成較薄，印刷的電極平面的薄的邊緣部分的摩擦力增加。在相對薄的部分處的電極的連接性在燒制操作之后明顯地降低，并且因此在小的或具有高的電容的產(chǎn)品或裝置中，邊緣部分對電容的影響增加。隨著陶瓷電介質(zhì)層變得較薄且高度層壓，內(nèi)電極層的體積部分增加，因此，由于在向電路板上安裝的過程中所施加的熱沖擊，或者類似地由于燒制(firing)或回流焊接(reflow soldering)等,可能出現(xiàn)陶瓷層壓體(或陶瓷層壓物)破裂或電介質(zhì)故障。詳細地，由于來自于陶瓷層和內(nèi)電極層之間熱膨脹系數(shù)的不同的力作用在陶瓷層壓物上，就產(chǎn)生裂縫，特別地，裂紋主要產(chǎn)生在多層陶瓷電容器的上和下邊緣。此外，根據(jù)熱改變，應力可以產(chǎn)生在電介質(zhì)的最上部分和最下部分，并且當在這時施加電壓時，在電介質(zhì)層中可產(chǎn)生電介質(zhì)故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種多層陶瓷電子部件及其制造方法，該多層陶瓷電子部件能夠通過控制電極連接性而保護電容。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種多層陶瓷電子部件，該多層陶瓷電子部件包括陶瓷主體；和內(nèi)電極,所述內(nèi)電極形成在所述陶瓷主體的內(nèi)部并且分別具有中心部分和從所述中心部分向著所述內(nèi)電極的邊緣變薄的錐形部分(tapered portion),其中所述錐形部分的面積與所述內(nèi)電極的總面積的比率是35%或更小。所述內(nèi)電極可包括孔隙，并且當包括所述孔隙的所述內(nèi)電極的總面積是A，不包括所述孔隙的所述內(nèi)電極的面積是B，并且B/A被定義為所述內(nèi)電極的覆蓋率，則所述中心部分的覆蓋率可以是75%或更大。所述錐形部分的覆蓋率可以是所述中心部分的覆蓋率的80%或更小。所述多層陶瓷電子部件的尺寸可以是0. 6mmX0. 3mmX0. 3mm或更小。陶瓷主體可包括200個或更多的電介質(zhì)層。沿層壓方向觀察的所述內(nèi)電極的形狀可以是矩形形狀、倒角矩形形狀、或具有圓的角部的矩形形狀。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造多層陶瓷電子部件的方法，該方法包括制備電介質(zhì)片材；制備導電膠；和在所述電介質(zhì)片材上印刷所述導電膠以形成內(nèi)電極，所述內(nèi)電極具有中心部分和從所述中心部分向著邊緣變薄的錐形部分，其中所述錐形部分的面積與所述內(nèi)電極的總面積的比率是35%或更小。所述多層陶瓷電子部件的尺寸可以是0. 6mmX0. 3mmX0. 3mm或更小。 在電介質(zhì)片材的情況下，可以層壓200層電介質(zhì)片材或更多。沿層壓方向觀察的所述內(nèi)電極的形狀可以是矩形形狀、倒角矩形形狀、或具有圓的角部的矩形形狀。


根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細描述，將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其它方面，特征和其它優(yōu)點，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多層陶瓷電子部件的示意透視圖；圖2是沿圖I中的線A-A’截取的橫截面視圖；圖3中的(a)是恰好在執(zhí)行印刷之后的內(nèi)電極的縱向橫截面示意圖；圖3中的(b)是在執(zhí)行干燥和平整之后的內(nèi)電極的縱向橫截面示意圖；圖4是在執(zhí)行燒制之前和之后的沿層壓的內(nèi)電極的方向的大的貼片(a)的內(nèi)電極和小的貼片(b)的內(nèi)電極的示意圖；并且圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的內(nèi)電極的修改例。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明可以被實施為許多不同形式并且不應當被解釋為限于這里闡述的實施例。更確切地說，提供這些實施例使得本公開將徹底且完整，并且將把本發(fā)明的范圍完全傳達到本領(lǐng)域技術(shù)人員。在圖中，為了清楚起見可夸大形狀和尺寸，并且將始終使用相同的附圖標記來指定相同或相似部件。多層陶瓷電子部件包括多層陶瓷電容器(MLCC),片式電感器(chip inductor),貼片磁珠(chip beads)等。MLCC將作為例子被描述,但本發(fā)明不限于此。圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多層陶瓷電子部件的示意透視圖。圖2是沿圖I中的線A-A’截取的橫截面視圖。圖3中的(a)是恰好在執(zhí)行印刷之后的內(nèi)電極的縱向橫截面示意圖。圖3中的(b)是在執(zhí)行干燥和平整之后的內(nèi)電極的縱向橫截面示意圖。圖4是在執(zhí)行燒制之前和之后的具有相對大的面積的內(nèi)電極(a)和具有相對小的面積的內(nèi)電極(b)的示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的內(nèi)電極的修改例。根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多層陶瓷電子部件可包括陶瓷主體10，和內(nèi)電極30和31，該內(nèi)電極形成在陶瓷主體10的內(nèi)部并且具有中心部分70和從中心部分70向著其邊緣變薄的錐形部分50。錐形部分50的面積與內(nèi)電極30和31的總面積的比率可以是35%或更小。陶瓷主體10可以由具有高的介電常數(shù)的陶瓷材料形成，并且因此可以使用欽酸鋇(BaTiO3)基物質(zhì)(barium titanate-based material),鉛復合I丐欽礦基物質(zhì)(lead-complex perovskite-based material),欽酸銀(SrTiO3)基物質(zhì)(strontiumtitanate-based material)等，但本發(fā)明不限于此。陶瓷主體10可以通過層壓然后燒結(jié)多個陶瓷電介質(zhì)層40而形成，并且在這里，相鄰的電介質(zhì)層40可以整體化使得其間的邊界不能被容易地識別。陶瓷主體10可包括200個或更多的電介質(zhì)層40。當貼片尺寸是大的(I. 6謹X0. 8謹X0. 8謹，I. CtamX0. 5謹X0. 5謹)時，層壓電介質(zhì)層40的數(shù)量和錐形部分50的面積與內(nèi)電極30和31的總面積的比率是不成問題的，但當貼片尺寸是小的(0. 6mmX0. 3mmX0. 3mm)并且層壓的電介質(zhì)層40的數(shù)量超過200個時，錐形部分50的面積與內(nèi)電極30和31的總面積的比率是成問題的(這將在后面參考表I詳細描述)。在這里，當錐形部分50的面積與內(nèi)電極30和31的總面積的比率是35%或更小時，可以實現(xiàn)該電容。外電極20和21可以由傳導性金屬(conductive metal)形成,并且在這里,傳導性金屬可包括銅(Cu)，銅合金，鎳(Ni)，鎳合金，銀，鈀等，但本發(fā)明不限于此。外電極20和21可以形成在電容器主體的兩個端面上。在這里，外電極20和21可以電連接到從陶瓷主體10的端面暴露的內(nèi)電極30和31。內(nèi)電極30和31可以形成為使得其一個端部從陶瓷主體10的端面暴露。當任何內(nèi)電極30的一個端部從陶瓷主體10的一個面暴露時，相鄰內(nèi)電極31的一個端部可以從陶瓷主體10的相對的端面暴露。內(nèi)電極30和31可以通過在電介質(zhì)基片上印刷包括傳導性金屬，粘結(jié)劑，和溶劑的膠質(zhì)(paste)并且燒制該膠質(zhì)來形成。作為傳導性金屬，可以使用鎳(Ni)，鎳合金等。用于內(nèi)電極的傳導膠成分還可包括例如鈦酸鋇的陶瓷燒結(jié)抑制劑。例如聚乙烯丁醒(polyvinylbutyral),乙基纖維素(ethylcellulose)等的聚合物樹脂可以用作粘結(jié)劑。用于內(nèi)電極的傳導膠的溶劑不受特別限制，并且，例如，可以使用松油醇(terpineol), 二氫松油醇(dehydroterpineol), 丁基卡必醇(butylcarbitol),煤油(kerosene)等。
內(nèi)電極30和31可以通過絲網(wǎng)印刷(screen printing),凹版印刷(gravureprinting)等形成在電介質(zhì)基片上。內(nèi)電極30和31可包括中心部分70和從中心部分70向著其邊緣變薄的錐形部分50。內(nèi)電極中心部分70和內(nèi)電極錐形部分50可以通過以下參考被區(qū)分。存在不均勻的凹陷和突起的內(nèi)電極30和31的中間部分可以被定為中心部分70，并且內(nèi)電極的厚度向著內(nèi)電極30和31的邊緣逐漸減小的部分可以被定義為錐形部分50。錐形部分50的面積與內(nèi)電極30和31的總面積的比率可以是35%或更小。如果錐形部分50的面積與內(nèi)電極30和31的總面積的比率超過35%，則內(nèi)電極30和31之間的孔隙60的比例將過分增加而不能實現(xiàn)電容。 與內(nèi)電極30和31的其它部分中相比，更多孔隙60存在于內(nèi)電極錐形部分50中。由于內(nèi)電極錐形部分50較薄，與相對較厚的內(nèi)電極的其它部分相比，它強烈地受燒成收縮影響。因此，與內(nèi)電極中心部分70中相比，更多孔隙60可以形成在內(nèi)電極錐形部分50中。由于電子部件正變得更小且更輕，內(nèi)電極已經(jīng)趨向于變得更小，并且由于電子部件日益具有較高的電容，內(nèi)電極的厚度已經(jīng)趨向于減小。然而，雖然內(nèi)電極30和31的尺寸減小，但內(nèi)電極錐形部分50的寬度大體上是固定的或規(guī)則的，以致內(nèi)電極30和31的尺寸減小，內(nèi)電極30和31中的錐形部分50的摩擦力增加。由于錐形部分50的比例增加，更多孔隙60存在于整個內(nèi)電極30和31中，在實現(xiàn)電容中潛在地導致困難。內(nèi)電極30和31的中心部分70的覆蓋率可以是75%或更大?？梢匀缦露x內(nèi)電極30和31的覆蓋率。即，當包括形成在內(nèi)電極30和31中的孔隙60的內(nèi)電極30和31的總面積是A并且不包括孔隙60的內(nèi)電極30和31的總面積是B時，B/A可以被定義為內(nèi)電極的覆蓋率。當內(nèi)電極30和31的覆蓋率相對大時，意味著內(nèi)電極30和31形成為在其中具有很少的空的空間，因此可保證高的靜電電容，但相反地，當內(nèi)電極30和31的覆蓋率相對小時，由于形成靜電電容的有效面減小，內(nèi)電極30和31的小的覆蓋率在形成靜電電容中可能具有困難。當內(nèi)電極30和31的中心部分70的覆蓋率小于75%時，可能難以實現(xiàn)電容。圖3中的(a)是恰好在已經(jīng)執(zhí)行印刷之后的內(nèi)電極的縱向橫截面示意圖，并且圖3中的(b)是在已經(jīng)執(zhí)行干燥和平整之后的內(nèi)電極的縱向橫截面示意圖。參考圖3中的(a)和(b)，恰好在印刷之后的內(nèi)電極30和31的截面接近矩形形狀(圖3中的(a))，但厚度在干燥和平整之后顯著減小以形成中心部分70和從中心部分向著其邊緣變薄的錐形部分50(圖3中的(b))。在印刷的內(nèi)電極30’和31’的邊緣，揮發(fā)性物質(zhì)容易揮發(fā)，因此在干燥和平整之后內(nèi)電極30’和31'的橫截面可具有內(nèi)電極30’和31’向著邊緣變薄的錐形形狀。參考圖4，當包括中心部分70和錐形部分50的內(nèi)電極30’和31’被燒制時，內(nèi)電極30和31的尺寸由于燒成收縮(firing shrinkage)等而減小，并且孔隙60形成在內(nèi)電極30和31的內(nèi)部中。在本實施例中，內(nèi)電極30和31具有矩形形狀，但本發(fā)明不限于此并且內(nèi)電極30和31可以具有各種其它形狀，諸如倒角矩形形狀，具有圓形角部的矩形形狀等。
更多孔隙60可以形成在內(nèi)電極的錐形部分50。內(nèi)電極錐形部分50的覆蓋率可以小于內(nèi)電極中心部分70的覆蓋率，并且內(nèi)電極錐形部分50的覆蓋率可以是內(nèi)電極中心部分70的覆蓋率的80%或更小。內(nèi)電極中心部分70和內(nèi)電極錐形部分50可以由相同的材料形成，因此它們在燒制過程中可以以相同程度的燒成收縮進行收縮。然而，由于內(nèi)電極錐形部分50的厚度較小，因此內(nèi)電極錐形部分50更受燒成收縮影響，并且因此更多孔隙60可以形成在內(nèi)電極的錐形部分50。由于厚度減 小，這個現(xiàn)象可能是顯著的。當內(nèi)電極中心部分70的厚度增加時，內(nèi)電極錐形部分50的厚度也增加，并且當內(nèi)電極中心部分70的厚度減小時，內(nèi)電極錐形部分50的厚度也減小。即，可以認為內(nèi)電極中心部分70的厚度對內(nèi)電極錐形部分50的厚度的比率可以是大體上恒定的。由于內(nèi)電極30和31的厚度是影響由于燒成收縮的孔隙60的產(chǎn)生主要因素，因此在燒制操作之后產(chǎn)生的孔隙60的數(shù)量的相對比率可以在內(nèi)電極中心部分70和內(nèi)電極錐形部分50處大體上恒定。即，內(nèi)電極中心部分70的覆蓋率和內(nèi)電極錐形部分50的覆蓋率之間的相對比率可以大體上恒定。內(nèi)電極錐形部分50的覆蓋率對內(nèi)電極中心部分70的覆蓋率的比率可以是80%或更小。通過調(diào)節(jié)用于內(nèi)電極的膠質(zhì)的流變性，可以控制內(nèi)電極中心部分70的覆蓋率和內(nèi)電極錐形部分50的覆蓋率。由于用于內(nèi)電極的膠質(zhì)的粘度變小，內(nèi)電極30和31的覆蓋率可以降低，或者由于諸如粘結(jié)劑等的添加劑的含量變小，內(nèi)電極30和31的覆蓋率可以降低。由于傳導性金屬的粒子是較小的，因此傳導性金屬粒子的表面面積增加并且傳導性金屬粒子傾向于聚集，增加膠質(zhì)的粘度，并且由于粘結(jié)劑的含量減小，因此傳導性金屬之間的粘結(jié)增加，增加膠質(zhì)的粘度。印刷有高粘度的膠質(zhì)的內(nèi)電極可以形成為相對厚，而印刷有低粘度的膠質(zhì)的內(nèi)電極可以形成為相對薄。因此，由于膠質(zhì)的粘度減小，孔隙60的形成的頻率增加并且覆蓋率可以降低。當印刷有坯泥的內(nèi)電極30’和31’經(jīng)受去粘結(jié)過程時，諸如溶劑、粘結(jié)劑等存在于坯泥中的有機物質(zhì)可以揮發(fā)而被去除，并且在內(nèi)電極30’和31’經(jīng)受燒制過程時，傳導性金屬粒子可以變密以引起燒成收縮，并且在這里，當在去粘結(jié)過程中被去除的較大量的揮發(fā)性材料存在時，更多的孔隙60可以形成在燒制的內(nèi)電極30和31中，并且覆蓋率可以降低。根據(jù)本發(fā)明的實施方式的一種制造多層陶瓷電子部件的方法可包括制備電介質(zhì)片材；制備導電膠；和在電介質(zhì)片材上印刷導電膠以形成內(nèi)電極，該內(nèi)電極具有中心部分70和從中心部分70向著其邊緣變薄的錐形部分50，其中錐形部分的面積與內(nèi)電極的總面積的比率可以是35%或更小?，F(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的制造多層陶瓷電容器的方法。諸如鈦酸鋇的陶瓷粉末，粘結(jié)劑，溶劑等可以通過諸如球磨方法等的方法被混合和分散以制造陶瓷衆(zhòng)體，并且通過刮片方法(doctor blade method)通過使用陶瓷衆(zhòng)體可以制造具有大約數(shù)微米(Pm)的厚度的電介質(zhì)基片。在諸如鎳(Ni)的傳導性金屬，粘結(jié)劑，溶劑等混合之后，通過3輥球磨機可以制造用于內(nèi)電極的導電膠。作為粘結(jié)劑，可以使用諸如乙基纖維素，聚乙烯丁醛等的樹脂，但本發(fā)明不限于此。作為用于內(nèi)電極的導電膠成分的溶劑，可以使用松油醇，二氫松油醇，丁基卡必醇，煤油等，但本發(fā)明不特別地限于此。用于內(nèi)電極的傳導性坯泥通過諸如絲網(wǎng)印刷等的方法被印刷在電介質(zhì)基片上以形成內(nèi)電極，并且內(nèi)電極被層壓，擠壓和切割以制造貼片。在燒制貼片之后，形成外電極和鍍層以制造多層陶瓷電容器。與內(nèi)電極的中心部分和錐形部分有關(guān)的問題，與多層陶瓷電子部件的尺寸有關(guān)的問題，與層壓電介質(zhì)層的數(shù)量有關(guān)的問題，和與內(nèi)電極的形狀有關(guān)的問題可以與上述相同。[例子]鈦酸鋇粉末用作主材料并且與粘結(jié)劑，溶劑等混合以制造電介質(zhì)漿體，并且電介質(zhì)漿體隨后通過刮刀方法被施加到載體薄膜以制造具有IOu m的厚度的電介質(zhì)基片。作為用來形成內(nèi)電極的導電膠，使用具有0. Iiim的平均粒子尺寸的鎳(Ni)粉末， 并且在這里，鎳(Ni)的含量是40%到50%。鎳(Ni)粉末通過使用3輥球磨機被分散。導電膠通過絲網(wǎng)印刷方法被印刷在電介質(zhì)基片上以形成具有0. 7iim的厚度的內(nèi)電極。內(nèi)電極形成在其上的電介質(zhì)基片被層壓，擠壓和切割以制造貼片，該貼片在230°C下經(jīng)受去粘結(jié)過程持續(xù)60小時，并且隨后在1200°C在低于Ni/NiO平衡氧分壓的10_n 10,的氧分壓下在還原氣氛下被燒制使得內(nèi)電極不被氧化。層壓陶瓷電容器的內(nèi)電極30和31的平均厚度是0. 6 ii m到0. 7 ii m,并且電介質(zhì)層40的厚度是0.7iim到0.8iim。下面的表I示出關(guān)于如何根據(jù)MLCC的貼片尺寸，層壓電介質(zhì)層40的數(shù)量，和內(nèi)電極錐形部分50的面積與內(nèi)電極30和31的總面積的比率，來實現(xiàn)多層陶瓷電容器(MLCC)的電容的評價結(jié)果?；谑欠駥崿F(xiàn)設計值的100%而確定MLCC的電容的實現(xiàn)。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種多層陶瓷電子部件，所述多層陶瓷電子部件包括 陶瓷主體；和 內(nèi)電極，所述內(nèi)電極形成在所述陶瓷主體的內(nèi)部中并且分別具有中心部分和從所述中心部分向著所述內(nèi)電極的邊緣變薄的錐形部分， 所述錐形部分的面積與所述內(nèi)電極的總面積的比率是35%或更小。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多層陶瓷電子部件，其中所述內(nèi)電極包括孔隙，并且當包括所述孔隙的所述內(nèi)電極的總面積是A，不包括所述孔隙的所述內(nèi)電極的面積是B，并且B/A被定義為所述內(nèi)電極的覆蓋率，則所述中心部分的覆蓋率是75%或更大。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多層陶瓷電子部件，其中所述錐形部分的覆蓋率小于所述中心部分的覆蓋率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多層陶瓷電子部件，其中所述錐形部分的覆蓋率是所述中心部分的覆蓋率的80%或更小。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多層陶瓷電子部件，其中所述多層陶瓷電子部件的尺寸是O.6mm X O. 3mm X O. 3mm 或更小。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多層陶瓷電子部件，其中所述陶瓷主體包括200個或更多的電介質(zhì)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多層陶瓷電子部件，其中沿層壓方向觀察的所述內(nèi)電極的形狀是矩形形狀、倒角矩形形狀、或具有圓的角部的矩形形狀。
8.—種制造多層陶瓷電子部件的方法，所述方法包括 制備電介質(zhì)片材； 制備導電膠；和 在所述電介質(zhì)片材上印刷所述導電膠以形成內(nèi)電極，所述內(nèi)電極具有中心部分和從所述中心部分向著邊緣變薄的錐形部分， 所述錐形部分的面積與所述內(nèi)電極的總面積的比率是35%或更小。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述多層陶瓷電子部件的尺寸是O.6mm X O. 3mm X O. 3mm 或更小。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述電介質(zhì)片材被設置為200個或更多的層進行層壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中沿所述層壓方向觀察的所述內(nèi)電極的截面形狀是矩形形狀、倒角矩形形狀、或具有圓的角部的矩形形狀。
全文摘要
提供了一種多層陶瓷電子部件，該多層陶瓷電子部件能夠通過控制電極連接性而保護電容。所述多層陶瓷電子部件包括陶瓷主體；和內(nèi)電極，所述內(nèi)電極形成在所述陶瓷主體的內(nèi)部中并且分別具有中心部分和從所述中心部分向著所述內(nèi)電極的邊緣變薄的錐形部分，其中所述錐形部分的面積與所述內(nèi)電極的總面積的比率是35％或更小。即使在小的高電容多層陶瓷電容器的情況下，通過控制電極連接性，也可以獲得希望的電容。
文檔編號H01G4/005GK102856072SQ20111039136
公開日2013年1月2日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者金鐘翰, 樸宰滿, 鄭賢哲 申請人:三星電機株式會社