多層陶瓷電子元件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多層陶瓷電子元件及其制備方法，該多層陶瓷電子元件包括：具有內(nèi)部電極形成其中的陶瓷主體；形成在所述陶瓷主體的外表面并連接到所述內(nèi)部電極的外部電極；和在所述陶瓷主體的內(nèi)部方向上，在陶瓷主體的外表面中，形成在所述內(nèi)部電極和所述外部電極之間的接觸面上的緩沖層，其中，當用Te表示所述內(nèi)部電極的厚度、用N表示層壓的內(nèi)部電極的數(shù)量、用t表示所述緩沖層的厚度，以及用L表示所述陶瓷主體在長度方向上所述陶瓷主體的邊緣的寬度時，Te≤0.6μm，N>200，以及3μm≤t＜L，以致可以防止放射狀裂紋的出現(xiàn)并且因此能夠提高可靠性。
【專利說明】多層陶瓷電子元件及其制備方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年2月20日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的韓國專利申請N0.10-2013-0018274的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容引入本申請中以作參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及多層陶瓷電子元件，并且更具體地，涉及具有優(yōu)良可靠性的多層陶瓷電子元件。
【背景技術(shù)】
[0004]隨著電子產(chǎn)品具有小型化和高功能化的趨勢，電子元件也相應(yīng)需要具有較小的尺寸和較大的電容。由于對電子元件的小型化和高電容量的需要，隨著電子元件能夠被小型化并且提供高水平的電容，多層陶瓷電子元件正在引起注意，并且因此，對多層陶瓷電子元件的需求增加。
[0005]為了在多層陶瓷電子元件中實現(xiàn)小型化和高水平的電容，多層陶瓷電子元件中的內(nèi)部電極需要同時變薄并且大量層壓。
[0006]通常，提供在多層陶瓷電子元件上的外部電極可以含有玻璃組分，并且玻璃組分在燒結(jié)過程中可以擴散并滲透到陶瓷主體中。
[0007]在存在于多層陶瓷電子元件中的內(nèi)部電極的數(shù)量增加的情況下，擴散到陶瓷主體中的玻璃組分可以增加。層壓數(shù)量更高和內(nèi)部電極變薄的趨勢可以進一步增加擴散到陶瓷主體中的玻璃組分。
[0008]在存在于外部電極中的玻璃組分擴散到內(nèi)部電極的情況下，可以產(chǎn)生壓力，導致內(nèi)部缺陷例如放射狀裂紋(radial cracking)等等。
[0009]相關(guān)技術(shù)文獻I公開了提供在陶瓷主體整個表面的擴散層。相關(guān)技術(shù)文獻2公開了與那些外部電極具有相同導電特性的導電部分被包括在與外部電極的位置相對應(yīng)的最外面陶瓷層的部分，以由此提高它們之間的粘結(jié)性能。
[0010][相關(guān)技術(shù)文獻]
[0011](專利文獻I)日本專利公開特許公報N0.2009-1645
[0012](專利文獻2)日本專利公開特許公報N0.6-151234

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的一方面提供了具有優(yōu)良可靠性的多層陶瓷電子元件。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種多層陶瓷電子元件，該多層陶瓷電子元件包括:具有內(nèi)部電極形成其中的陶瓷主體；形成在所述陶瓷主體的外表面并連接到所述內(nèi)部電極的外部電極；和在所述陶瓷主體的內(nèi)部方向上，在陶瓷主體的外表面中，形成在所述內(nèi)部電極和所述外部電極之間的接觸面上的緩沖層，其中，當用Te表示所述內(nèi)部電極的厚度，用N表示層壓的內(nèi)部電極的數(shù)量，用t表示所述緩沖層的厚度，以及用L表示在所述陶瓷主體的長度方向上所述陶瓷主體的邊緣的寬度時，Te ^ 0.6 μ m, N>200,以及3 μ m < t < L。
[0015]本文中，當用T表示所述外部電極的厚度時，t/T < 1/3。
[0016]所述緩沖層可以具有50%以上的硼含量。
[0017]所述陶瓷主體可以具有長方體形狀。
[0018]所述內(nèi)部電極可以具有矩形形狀。
[0019]所述外部電極可以形成在所述陶瓷主體的端面上。
[0020]所述外部電極可以延伸至所述陶瓷主體的上面、下面和側(cè)面的部分。
[0021 ] 所述陶瓷主體可以含有鈦酸鋇或鈦酸鍶。
[0022]所述外部電極可以含有玻璃。
[0023]本文中,所述外部電極含有的導電金屬的擴散速率可以大于所述內(nèi)部電極含有的導電金屬的擴散速率。
[0024]所述內(nèi)部電極可以含有選自由金、銀、銅、鎳、鈀、鉬和它們的合金組成的組中的至少一種。
[0025]所述外部電極可以含有選自由金、銀、鈀、銅、鎳和它們的合金組成的組中的至少一種。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種多層陶瓷電子元件，該多層陶瓷電子元件包括:外部電極，該外部電極包括形成在陶瓷主體端面上的第一和第二外部電極；內(nèi)部電極，該內(nèi)部電極包括彼此分離并層壓在所述陶瓷主體內(nèi)部的第一和第二內(nèi)部電極，所述第一和第二內(nèi)部電極分別連接到所述第一和第二外部電極；以及在所述陶瓷主體的內(nèi)部方向上從所述陶瓷主體的端面形成的緩沖層，其中，當用Te表示所述內(nèi)部電極的厚度，用N表示層壓的內(nèi)部電極的數(shù)量，用t表示所述緩沖層的厚度，以及用L表示在所述陶瓷主體的長度方向上所述陶瓷主體的邊緣的寬度時，Te ^ 0.6 μ m, N>200,以及3 μ m≤t < L。
[0027]本文中，當用T表示所述外部電極的厚度時，t/T < 1/3。
[0028]所述緩沖層可以具有50%以上的硼含量。
[0029]所述陶瓷主體可以具有長方體形狀。
[0030]所述內(nèi)部電極可以具有矩形形狀。
[0031]所述外部電極可以延伸至所述陶瓷主體的上面、下面和側(cè)面的部分。
[0032]所述陶瓷主體可以含有鈦酸鋇或鈦酸鍶。
[0033]所述外部電極可以含有玻璃。
[0034]本文中,所述外部電極含有的導電金屬的擴散速率可以大于所述內(nèi)部電極含有的導電金屬的擴散速率。
[0035]所述內(nèi)部電極可以含有選自由金、銀、銅、鎳、鈀、鉬和它們的合金組成的組中的至少一種。
[0036]所述外部電極可以含有選自由金、銀、鈀、銅、鎳和它們的合金組成的組中的至少一種。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制備多層陶瓷電子元件的方法，該方法包括:制備含有玻璃的用于外部電極的漿糊；通過使用用于外部電極的漿糊在燒結(jié)的芯片上形成外部電極，內(nèi)部電極層壓在所述燒結(jié)的芯片中；以及通過在玻璃的軟化點或更高的溫度下調(diào)節(jié)升溫速率以控制緩沖層的厚度來燒結(jié)所述外部電極。[0038]本文中，所述外部電極含有的導電金屬的擴散速率可以大于所述內(nèi)部電極含有的導電金屬的擴散速率。
[0039]可以增大升溫速率以降低所述緩沖層的厚度。
[0040]可以降低升溫速率以增大所述緩沖層的厚度。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種制備多層陶瓷電子元件的方法，該方法包括:制備含有玻璃的用于外部電極的漿糊；通過使用用于外部電極的漿糊在燒結(jié)的芯片上形成外部電極，內(nèi)部電極層壓在所述燒結(jié)的芯片中；以及燒結(jié)所述外部電極，其中，在用于外部電極的漿糊的制備過程中，通過調(diào)節(jié)玻璃中含有的堿金屬和氧化釩的含量控制緩沖層的厚度。
[0042]本文中,所述外部電極含有的導電金屬的擴散速率可以大于所述內(nèi)部電極含有的導電金屬的擴散速率。
[0043]所述堿金屬可以選自由鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)和銫(Cs)組成的組中的至少一種。
[0044]通過增加堿金屬和氧化釩的含量可以增加所述緩沖層的厚度。
[0045]通過降低堿金屬和氧化釩的含量可以降低所述緩沖層的厚度。
[0046]本文中，在所述外部電極的燒結(jié)過程中，通過在玻璃的軟化點或更高的溫度下調(diào)節(jié)升溫速率可以控制所述緩沖層的厚度。
[0047]可以增大升溫速率以降低所述緩沖層的厚度。
[0048]可以降低升溫速率以增大所述緩沖層的厚度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]結(jié)合附圖的詳細描述將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他方面、特征和其它優(yōu)點，其中:
[0050]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多層陶瓷電子元件的透視圖；
[0051]圖2是沿圖1的X-X’線的剖視圖。
【具體實施方式】
[0052]在下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的實施方式。
[0053]然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來體現(xiàn)，并且不應(yīng)該被解釋為限于這里所闡述的實施方式。相反，提供這些實施方式是為了使本發(fā)明公開的徹底和完整，并且向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分地傳達本發(fā)明的范圍。
[0054]為清楚起見，在附圖中，可以夸大構(gòu)件的形狀和尺寸，并且相同的附圖標記將在全文中指定相同的或相似的構(gòu)件。
[0055]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多層疊陶瓷電子元件的透視圖。圖2是沿圖1的χ-χ’線的剖視圖。
[0056]參見圖1和2，根據(jù)本發(fā)明實施方式的多層陶瓷電子元件可以包括陶瓷主體10，層壓在陶瓷主體10內(nèi)部的內(nèi)部電極30 ;形成在陶瓷主體10的外表面上的外部電極20 ;和形成在陶瓷主體內(nèi)部的緩沖層41和42。
[0057]陶瓷主體10可以具有長方體形狀。“L方向”、“W方向”和“T方向”可以分別表示“長度方向”、“寬度方向”和“厚度方向”。本文中，厚度方向可以指內(nèi)部電極30被層壓的方向。關(guān)于陶瓷主體10，長度大于它的寬度，并且寬度可以等于它的厚度。陶瓷主體10可以具有上表面S1、下表面S4、側(cè)表面S3和S6，以及端面S2和S5。
[0058]陶瓷主體10可以含有具有高介電常數(shù)的電介質(zhì)材料，具體地，鈦酸鋇或鈦酸鍶。然而，本發(fā)明不限于此。
[0059]由于電介質(zhì)材料包括電偶極子，它可能能夠積累更大量的電荷。
[0060]外部電極20可以形成在陶瓷主體10的外部，以及具體地，可以形成在它的長度方向(“L方向”)的端面S2和S5上。外部電極20可以延長到陶瓷主體10的上表面SI和下表面S4以及側(cè)表面S3和S6的部分。
[0061]外部電極20可以包括第一和第二外部電極21和22，并且可以施加具有相反極性的電荷到第一和第二外部電極21和22。
[0062]外部電極20可以含有導電金屬和玻璃。導電金屬可以包括選自由金、銀、鈕1、銅、鎳和它們的合金組成的組中的至少一種。
[0063]玻璃組分可以添加到形成在外部電極20中的填充孔隙中，并且因此可以提高外部電極20的致密性。當在外部電極20中存在孔隙時，電鍍液等可能通過孔隙滲透，導致電子元件的可靠性惡化。
[0064]內(nèi)部電極30可以層壓在陶瓷主體10的內(nèi)部，并且可以具有矩形形狀，沒有限制。內(nèi)部電極30可以包括第一和第二內(nèi)部電極31和32。第一和第二內(nèi)部電極31和32可以在相反方向拔出并且分別連接到第一和第二外部電極21和22，以致第一和第二內(nèi)部電極31和32可以帶有具有相反極性的電荷。
[0065]內(nèi)部電極30可以含有選自由金、銀、銅、鎳、鈀、鉬和它們的合金組成的組中的至少一種。然而，本發(fā)明不限于此，而且能夠給予內(nèi)部電極30電導率的任意一種材料都可以使用，沒有特別限制。
[0066]緩沖層41和42可以形成在陶瓷主體10從第一和第二內(nèi)部電極31和32與第一和第二外部電極21和22之間的接觸面51和52的內(nèi)部方向上。接觸面是指在陶瓷主體10的外表面中內(nèi)部電極30接觸外部電極20的陶瓷主體10的表面。
[0067]外部電極20中含有的玻璃組分可能通過陶瓷主體10的晶界滲透到陶瓷主體10中。滲透到陶瓷主體10中的玻璃組分可能溶解組成陶瓷主體10的氧化物，并且因此可以形成玻璃相的緩沖層41和42。
[0068]根據(jù)組成玻璃組分的元素的含量，緩沖層41和42可以高于陶瓷主體10。組成玻璃組分的元素可以主要包括硅(Si)、硼(B)等，能夠形成玻璃網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的元素等等。
[0069]另一方面，根據(jù)組成玻璃組分的元素的含量，緩沖層41和42可以低于陶瓷主體10。陶瓷主體10主要由鈦酸鋇和從外部電極20滲透到陶瓷主體10的玻璃組分組成，并且因此鋇(Ba)的含量可能相對降低。
[0070]緩沖層41和42可以定義為檢測到硼(B)(—種組成玻璃組分的元素并且在陶瓷基體材料中不存在)的區(qū)域。為了確定關(guān)于防止放射狀裂紋的緩沖層41和42的厚度，優(yōu)選將檢測到硼(B)的區(qū)域定義為緩沖層41和42。
[0071]緩沖層41和42的厚度(t)可以為緩沖層41和42的寬度，該寬度從陶瓷主體10的端面S2和S5測量。
[0072]緩沖層41和42的厚度(t)可以在陶瓷主體10的長度方向從陶瓷主體10的端面S2和S5使用EPMA，EDX等等掃描測量。即，緩沖層41和42的厚度(t)可以通過從陶瓷主體10的端面到檢測到硼(B)的區(qū)域的距離確定。
[0073]緩沖層41和42的厚度(t)可以為平均值。緩沖層的厚度(t)可以通過使用掃描電子顯微鏡在陶瓷主體10的長度和厚度方向(L-T方向)掃描陶瓷主體10的橫截面獲得的圖像，測量該圖像上的10個等距點的厚度值，然后平均測量的數(shù)值而確定。
[0074]在本發(fā)明的實施方式中，內(nèi)部電極30的厚度(Te)可以小于或等于0.6 μ m，層壓的內(nèi)部電極30的數(shù)量(N)可以為200以上。S卩，可以滿足Te ( 0.6 μ m以及N>200。
[0075]隨著內(nèi)部電極30變薄以及層壓的內(nèi)部電極30的數(shù)量增加，可能出現(xiàn)放射狀裂紋。提供本發(fā)明以解決當內(nèi)部電極30的厚度(Te)小于或等于0.6μπι以及層壓的內(nèi)部電極30的數(shù)量(N)大于200時出現(xiàn)放射狀裂紋的問題。
[0076]隨著內(nèi)部電極30變薄以及層壓的內(nèi)部電極30的數(shù)量增加，可能出現(xiàn)放射狀裂紋。這可以為如下描述。
[0077]外部電極20中含有的導電金屬的擴散速率可以大于內(nèi)部電極30中含有的導電金屬的擴散速率。具體地，在外部電極20中含有銅以及內(nèi)部電極30中含有鎳的情況下，銅的擴散速率大于鎳的擴散速率。
[0078]在燒結(jié)過程中，來自外部電極20的銅可以擴散到內(nèi)部電極30中以及來自內(nèi)部電極30的鎳可以擴散到外部電極20中，以形成銅-鎳合金。由于銅的擴散速率快于鎳的擴散速率，所以內(nèi)部電極30的體積可以進一步擴大。由于這種體積的差別，在陶瓷主體10中可能產(chǎn)生壓力。當壓力超過臨界值時，在陶瓷主體10中產(chǎn)生放射狀裂紋。
[0079]最后，在外部電極20中的金屬元素的擴散速率大于內(nèi)部電極30中的金屬元素的擴散速率的情況下，由內(nèi)部電極30和外部電極20之間金屬元素的互相擴散引起的體積的差別，在陶瓷主體10中可能產(chǎn)生壓力。
[0080]隨著內(nèi)部電極30變薄以及層壓的內(nèi)部電極30的數(shù)量增加，由內(nèi)部電極30和外部電極20之間金屬元素的互相擴散引起的體積的差別可能增加。因此，在陶瓷主體10中產(chǎn)生的壓力可能進一步增加，并且可能產(chǎn)生更多的放射狀裂紋。
[0081]內(nèi)部電極30的厚度(Te)可以為平均值。內(nèi)部電極30的厚度(Te)可以通過使用掃描電子顯微鏡在陶瓷主體10的長度和厚度方向(L-T方向)掃描在寬度方向(W方向)切割陶瓷主體10的中央部分的橫截面獲得的圖像，測量該圖像上的10個等距點的厚度值，然后平均測量的數(shù)值而確定。
[0082]陶瓷主體10的中央部分可指從陶瓷主體10的中心點到它的寬度方向(W方向)的任意一側(cè)的陶瓷主體10的寬度的22.5%范圍內(nèi)的區(qū)域。在上述范圍內(nèi)，內(nèi)部電極30的平均厚度(Te)可以是穩(wěn)定的。
[0083]在本發(fā)明的實施方式中，緩沖層41和42的厚度(t)可以大于或等于3 μ m但是小于在陶瓷主體10的長度方向的陶瓷主體10的邊緣的寬度(L)。即，可以滿足3 μ m < t < L。
[0084]緩沖層41和42可以起到降低由于內(nèi)部電極30和外部電極20之間金屬元素的互相擴散而產(chǎn)生的壓力的功能。
[0085]由于內(nèi)部電極30和外部電極20之間金屬元素的互相擴散的體積的差別可能在陶瓷主體10中產(chǎn)生壓力。同時，外部電極中含有的玻璃組分也滲透到陶瓷主體10的晶界從而溶解組成陶瓷主體10的氧化物。[0086]即使在由于內(nèi)部電極30和外部電極20之間金屬元素的互相擴散而在陶瓷主體10中產(chǎn)生壓力的情況下，陶瓷主體10的一部分被溶解以具有液相，因此，在陶瓷主體10的液相部分可以降低壓力。
[0087]最后，在t < 3μπι的情況下，緩沖層41和42不能降低由內(nèi)部電極30和外部電極20之間鎳和銅的互相擴散產(chǎn)生的壓力，因此在陶瓷主體10中可能出現(xiàn)放射狀裂紋。
[0088]在t≥L的情況下，絕緣電阻降低，導致可靠性惡化。
[0089]參見圖2，緩沖層41和42的厚度(t)大于或等于在陶瓷主體的長度方向陶瓷主體10的邊緣的寬度(L)的情況可以指第一緩沖層41連接到第二內(nèi)部電極32的情況或者第二緩沖層42連接到第一內(nèi)部電極31的情況。
[0090]緩沖層41和42相當于外部電極20的玻璃組分滲透到陶瓷主體10的區(qū)域，并且因此具有比由鈦酸鋇形成的陶瓷主體10更低的絕緣電阻。即，由于玻璃組分，可能降低絕緣電阻。
[0091]因此，長期使用以后，絕緣性質(zhì)可能降低，導致加速惡化，并且因此不能保證可靠性。
[0092]在本發(fā)明的實施方式中，緩沖層41和42的厚度(t)與外部電極20的厚度(T)比t/T可以小于1/3。
[0093]在緩沖層41和42的厚度(t)與外部電極20的厚度(T)比t/T為1/3或更大的情況下，可靠性可能惡化。
[0094]緩沖層41和42的厚度(t)與外部電極20的厚度(T)比t/T為1/3或更大的情況，可以指外部電極20中含有的大量的玻璃滲透或擴散到陶瓷主體10以形成相對較厚的緩沖層的情況。
[0095]外部電極20中含有的玻璃組分滲透或擴散到陶瓷主體10，并且因此外部電極20中玻璃的含量可能降低，并且外部電極20中可能存在更多的孔隙以降低它的致密性。
[0096]在外部電極20的致密性降低的情況下，電鍍液可能通過外部電極20滲透，導致可靠性惡化。
[0097]隨著外部電極20的厚度(T)的降低這種現(xiàn)象可能會更糟。當外部電極20是厚的時，玻璃的含量增加，并且因此緩沖層41和42的厚度(t)與外部電極20的厚度(T)比作為
參數(shù)確定。
[0098]這可以表示玻璃含量的標準，對于外部電極20來說是必要的以防止外部電極20的致密性下降。即，當玻璃組分從外部電極20中去除從而增加緩沖層41和42的厚度(t)時，外部電極20的致密性下降，并且因此可靠性惡化。
[0099]就形成在陶瓷主體10的端面S2和S5上的外部電極20而論，外部電極20的厚度(T)可以指在陶瓷主體10的長度方向從陶瓷主體10的端面S2和S5的外部電極的寬度。
[0100]外部電極20的厚度(T)可以為平均值。外部電極20的厚度(T)可以通過使用掃描電子顯微鏡在陶瓷主體10的長度和厚度方向(L-T方向)掃描在寬度方向(W方向)切割陶瓷主體10的中央部分的橫截面獲得的圖像，測量對應(yīng)于該圖像上陶瓷主體10厚度方向(T方向)的中央部分的外部電極的部分的10個等距點的厚度值，然后平均測量的數(shù)值而確定。
[0101]本文中，在陶瓷主體10寬度方向的中央部分可以指從陶瓷主體10的中心點到陶瓷主體的寬度方向的任意一側(cè)的陶瓷主體10的寬度的15%范圍內(nèi)的區(qū)域。在上述范圍內(nèi)，外部電極20的平均厚度(T)可以是穩(wěn)定的。
[0102]在陶瓷主體10厚度方向的中央部分可以指從陶瓷主體10的中心點到陶瓷主體的寬度方向的任意一側(cè)的與第五內(nèi)部電極30相對應(yīng)的區(qū)域。
[0103]在下文中，緩沖層41和42的厚度(t)的控制將根據(jù)工藝條件和玻璃組成進行描述。
[0104]第一，根據(jù)工藝條件，緩沖層41和42的厚度(t)可以通過調(diào)節(jié)在外部電極20的燒結(jié)過程中在玻璃軟化點或更高溫度下的停留時間來控制。具體地，緩沖層41和42的厚度(t)可以通過調(diào)節(jié)在玻璃軟化點或更高溫度下的升溫速率來控制。
[0105]在玻璃軟化點或更低溫度下，玻璃不具有流動性并且因此不能滲透或擴散到陶瓷主體10。在玻璃軟化點或更高溫度下，玻璃具有流動性并且因此能夠滲透或擴散到陶瓷主體10。
[0106]當降低升溫速率從而在玻璃的軟化點或更低溫度下增加停留時間，或者快速提高升溫速率從而在玻璃的軟化點或更高溫度下減少停留時間時，緩沖層41和42的厚度(t)可能下降。相反，當在玻璃的軟化點或更低溫度下緩慢控制升溫速率從而增加停留時間時，緩沖層41和42的厚度(t)可能增加。
[0107]第二，根據(jù)玻璃組成，可以通過調(diào)節(jié)堿金屬和氧化釩的含量來控制緩沖層的厚度⑴。
[0108]使用具有大量堿金屬和氧化釩的玻璃可以進一步增加緩沖層41和42的厚度(t)。原因是玻璃的軟化點可以隨著堿金屬和氧化釩的含量的增加而降低，導致玻璃的流動性增加并且使得玻璃的滲透或擴散更積極。
[0109]相反，當使用具有少量堿金屬和氧化釩的玻璃時，玻璃的流動性低，使得玻璃的滲透或擴散困難，并且因此，可能降低緩沖層41和42的厚度(t)。
[0110]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，提供了一種制備多層陶瓷電子元件的方法，該方法可以包括:制備含有玻璃的用于外部電極的漿糊；通過使用用于外部電極的漿糊在燒結(jié)的芯片上形成外部電極20，內(nèi)部電極30層壓在所述燒結(jié)的芯片中；以及燒結(jié)外部電極20的同時在玻璃的軟化點或更高的溫度下調(diào)節(jié)升溫速率以控制緩沖層41和42的厚度。
[0111]首先，用于外部電極的漿糊可以通過混合給予外部電極20導電性的導電金屬粉末、用于獲得外部電極20的致密性的玻璃粉末、作為有機溶劑的乙醇，以及作為粘結(jié)劑的聚乙烯醇縮丁醛，然后進行球磨來制備。
[0112]然后，使用用于外部電極20的漿糊，通過浸潰法或印刷法可以在燒結(jié)的芯片上形成外部電極20。
[0113]燒結(jié)的芯片可以如下制備。即，可以通過使用含有具有高介電常數(shù)的陶瓷粉末例如鈦酸鋇的陶瓷衆(zhòng)料來制備陶瓷生片(ceramic green sheets)。內(nèi)部電極30通過使用用于含有導電金屬例如鎳等的漿糊分別印刷在陶瓷生片上。層壓內(nèi)部電極30印刷其上的陶瓷生片以制備生片層壓體(green sheet laminate)。將生片層壓體切割成生芯片(greenchips)，然后燒結(jié)以生產(chǎn)內(nèi)部電極30層壓其中的各個燒結(jié)的芯片。
[0114]外部電極20含有的導電金屬的擴散速率可以大于內(nèi)部電極30含有的導電金屬的擴散速率。[0115]內(nèi)部電極30和外部電極20之間的金屬元素的互擴散可能引起體積的區(qū)別，并且因此可能出現(xiàn)放射狀裂紋。提供本發(fā)明以解決這種問題。
[0116]然后，在外部電極20的燒結(jié)過程中，在玻璃的軟化點或更高溫度下調(diào)節(jié)升溫速率以由此控制緩沖層41和42的厚度(t)。
[0117]在玻璃軟化點或更低溫度下，玻璃不具有流動性并且因此不能滲透或擴散到陶瓷主體10。在玻璃軟化點或更高溫度下，玻璃具有流動性并且因此能夠滲透或擴散到陶瓷主體10。
[0118]當降低升溫速率從而在玻璃的軟化點或更低溫度下增加停留時間，或者快速提高升溫速率從而在玻璃的軟化點或更高溫度下減少停留時間時，緩沖層41和42的厚度(t)可能下降。相反，當在玻璃的軟化點或更高溫度下緩慢控制升溫速率從而增加停留時間時，緩沖層41和42的厚度(t)可能增加。
[0119]陶瓷粉末、外部電極20、內(nèi)部電極30以及緩沖層41和42的其他描述與上述實施方式中的那些描述相同。
[0120]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，提供了一種制備多層陶瓷電子元件的方法，該方法包括:制備含有玻璃的用于外部電極的漿糊；通過使用用于外部電極的漿糊在燒結(jié)的芯片上形成外部電極20，內(nèi)部電極30層壓在所述燒結(jié)的芯片中；以及燒結(jié)外部電極20，其中，在用于外部電極的漿糊的制備過程中，通過調(diào)節(jié)玻璃中含有的堿金屬和氧化釩的含量控制緩沖層41和42的厚度。
[0121]首先，用于外部電極的漿糊可以通過混合給予外部電極20導電性的導電金屬粉末、用于獲得外部電極20的致密性的玻璃粉末、作為有機溶劑的乙醇，以及作為粘結(jié)劑的聚乙烯醇縮丁醛，然后進行球磨來制備。
[0122]然后，使用用于外部電極20的漿糊，通過浸潰法或印刷法可以在燒結(jié)的芯片上形成外部電極20。
[0123]它們的描述與那些在上述實施方式中的描述相同。
[0124]然后，緩沖層41和42可以通過燒結(jié)內(nèi)部電極20形成在陶瓷主體10的內(nèi)部。在外部電極20的燒結(jié)過程中，外部電極20中含有的玻璃擴散或滲透到陶瓷主體10中以形成緩沖層41和42。
[0125]在用于外部電極的漿糊的制備過程中，緩沖層41和42的厚度(t)可以通過調(diào)節(jié)玻璃中含有的堿金屬和氧化釩的含量來控制。
[0126]使用具有大量堿金屬和氧化釩的玻璃可以進一步增加緩沖層41和42的厚度(t)。本文中，玻璃的軟化點可以隨著堿金屬和氧化釩的含量的增加而降低，導致玻璃的流動性增加并且使得玻璃的滲透或擴散更積極。
[0127]相反，當使用具有少量堿金屬和氧化釩的玻璃時，玻璃的流動性低，使得玻璃的滲透或擴散困難，并且因此，可能降低緩沖層41和42的厚度(t)。
[0128]具體地，堿金屬可以為選自由鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)和銫(Cs)組成的組中的至少一種。
[0129]外部電極20含有的導電金屬的擴散速率可以大于內(nèi)部電極30含有的導電金屬的擴散速率。它們的描述與那些在上述實施方式中的描述相同。
[0130]另外，在燒結(jié)過程中，緩沖層41和42的厚度(t)可以通過調(diào)節(jié)在玻璃的軟化點或更高溫度下的升溫速率來控制。
[0131 ] 它們的描述與那些在上述實施方式中的描述相同。
[0132]外部電極20、內(nèi)部電極30以及緩沖層41和42的其他描述與上述實施方式中的那些描述相同。
[0133]下文中，本發(fā)明將詳細描述關(guān)于本發(fā)明的實施例和對比例。
[0134]根據(jù)本發(fā)明的實施例和對比例的多層陶瓷電容器通過下述方法制備。
[0135]將鈦酸鋇粉末、作為有機溶劑的乙醇，作為粘結(jié)劑的聚乙烯醇縮丁醛混合，然后進行球磨，從而制備陶瓷漿料，通過使用該陶瓷漿料制備陶瓷生片。
[0136]將用于內(nèi)部電極含有鎳的導電漿糊印刷在陶瓷生片上，以形成內(nèi)部電極30在其上。層壓得到的片以制備層壓體，該層壓體隨后在1，OOOkgf/cm2在85°C下進行等靜壓成型。
[0137]將壓縮的層壓體切割成生芯片，然后將它們在230°C在空氣氣氛中維持60小時進行脫粘結(jié)劑過程。將每個生片在950°C下燒結(jié)以制備燒結(jié)的芯片。燒結(jié)在還原氣氛中進行從而防止內(nèi)部電極30的氧化。還原氣氛設(shè)定在lO—H-lOiatm，低于Ni/NiO平衡氧分壓。
[0138]通過使用用于外部電極含有銅粉末和玻璃粉末的漿糊在燒結(jié)的芯片的外表面上形成外部電極20，并且在780°C下燒結(jié)。通過電鍍在外部電極20上形成鎳電鍍層和錫電鍍層。
[0139]首先，考慮到內(nèi)部電極30的厚度(Te)和層壓的內(nèi)部電極的數(shù)量(N)，為了檢查放射狀裂紋的出現(xiàn)，通過變化內(nèi)部電極30的厚度(Te)和層壓的內(nèi)部電極的數(shù)量(N)來制備0603尺寸的多層陶瓷電容器。然后，每個多層陶瓷電容器的橫截面通過使用高倍顯微鏡觀察，以由此確定放射狀裂紋出現(xiàn)或沒有出現(xiàn)。0603尺寸是指具有0.6mmX 0.3mmX 0.3mm尺寸的多層陶瓷電容器的情況。
[0140][表 I]
[0141]
【權(quán)利要求】
1.一種多層陶瓷電子元件，該多層陶瓷電子元件包括: 具有內(nèi)部電極形成其中的陶瓷主體； 形成在所述陶瓷主體的外表面并連接到所述內(nèi)部電極的外部電極；和在陶瓷主體的外表面中，在所述陶瓷主體的內(nèi)部方向上，形成在所述內(nèi)部電極和所述外部電極之間的接觸面上的緩沖層， 其中，當用Te表示所述內(nèi)部電極的厚度，用N表示層壓的內(nèi)部電極的數(shù)量，用t表示所述緩沖層的厚度，以及用L表示在所述陶瓷主體的長度方向上所述陶瓷主體的邊緣的寬度時，Te ≤ 0.6 μ m, N>200,以及 3 μ m ≤ t < L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，當用T表示所述外部電極的厚度時，t/T < 1/3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述緩沖層具有50%以上的硼含量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述陶瓷主體具有長方體形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述內(nèi)部電極具有矩形形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述外部電極形成在所述陶瓷主體的端面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述外部電極延伸至所述陶瓷主體的上面、下面和側(cè)面的部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述陶瓷主體含有鈦酸鋇或鈦酸銀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述外部電極含有玻璃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述外部電極含有的導電金屬的擴散速率大于所述內(nèi)部電極含有的導電金屬的擴散速率。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述內(nèi)部電極含有選自由金、銀、銅、鎳、鈀、鉬和它們的合金組成的組中的至少一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述外部電極含有選自由金、銀、鈀、銅、鎳和它們的合金組成的組中的至少一種。
13.一種多層陶瓷電子元件，該多層陶瓷電子元件包括: 外部電極，該外部電極包括形成在陶瓷主體端面上的第一和第二外部電極； 內(nèi)部電極，該內(nèi)部電極包括彼此分離并層壓在所述陶瓷主體內(nèi)部的第一和第二內(nèi)部電極，所述第一和第二內(nèi)部電極分別連接到所述第一和第二外部電極；以及在所述陶瓷主體的內(nèi)部方向上從所述陶瓷主體的端面形成的緩沖層， 其中，當用Te表示所述內(nèi)部電極的厚度，用N表示層壓的內(nèi)部電極的數(shù)量，用t表示所述緩沖層的厚度，以及用L表示在所述陶瓷主體的長度方向上所述陶瓷主體的邊緣的寬度時，Te ≤ 0.6 μ m, N>200,以及 3 μ m ≤ t < L。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層陶瓷電子元件，其中，當用T表示所述外部電極的厚度時，t/T < 1/3。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述緩沖層具有50%以上的硼含量。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述陶瓷主體具有長方體形狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述內(nèi)部電極具有矩形形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述外部電極延伸至所述陶瓷主體的上面、下面和側(cè)面的部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述陶瓷主體含有鈦酸鋇或鈦酸鍶。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述外部電極含有玻璃。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所 述的多層陶瓷電子元件，其中，所述外部電極含有的導電金屬的擴散速率大于所述內(nèi)部電極含有的導電金屬的擴散速率。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述內(nèi)部電極含有選自由金、銀、銅、鎳、鈀、鉬和它們的合金組成的組中的至少一種。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述外部電極含有選自由金、銀、鈀、銅、鎳和它們的合金組成的組中的至少一種。
24.一種制備多層陶瓷電子元件的方法，該方法包括: 制備含有玻璃的用于外部電極的衆(zhòng)糊； 通過使用用于外部電極的漿糊在燒結(jié)的芯片上形成外部電極，內(nèi)部電極層壓在所述燒結(jié)的芯片中；以及 通過在玻璃的軟化點或更高的溫度下調(diào)節(jié)升溫速率以控制緩沖層的厚度來燒結(jié)所述外部電極。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法,其中，所述外部電極含有的導電金屬的擴散速率大于所述內(nèi)部電極含有的導電金屬的擴散速率。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，增大升溫速率以降低所述緩沖層的厚度。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，降低升溫速率以增大所述緩沖層的厚度。
28.一種制備多層陶瓷電子元件的方法，該方法包括: 制備含有玻璃的用于外部電極的衆(zhòng)糊； 通過使用用于外部電極的漿糊在燒結(jié)的芯片上形成外部電極，內(nèi)部電極層壓在燒結(jié)的芯片中；以及 燒結(jié)所述外部電極， 其中，在用于外部電極的漿糊的制備過程中，通過調(diào)節(jié)玻璃中含有的堿金屬和氧化釩的含量控制緩沖層的厚度。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述外部電極含有的導電金屬的擴散速率大于所述內(nèi)部電極含有的導電金屬的擴散速率。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述堿金屬選自由鋰、鈉、鉀、銣和銫組成的組中的至少一種。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，通過增加堿金屬和氧化釩的含量增加所述緩沖層的厚度。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，通過降低堿金屬和氧化釩的含量降低所述緩沖層的厚度。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，在所述外部電極的燒結(jié)過程中，通過在玻璃的軟化點或更高的溫度下調(diào)節(jié)升溫速率控制所述緩沖層的厚度。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，增大升溫速率以降低所述緩沖層的厚度。
35.根據(jù)權(quán)利要求 33所述的方法，其中，降低升溫速率以增大所述緩沖層的厚度。
【文檔編號】H01G4/12GK103996538SQ201310228723
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月20日
【發(fā)明者】全炳俊, 李圭夏, 具賢熙, 金昶勛, 樸明俊 申請人:三星電機株式會社