多层陶瓷电容器及其制造方法及形成外电极的方法与流程

本公开涉及一种多层陶瓷电容器及其制造方法及形成多层陶瓷电容器的外电极的方法。

背景技术：

随着多层陶瓷电容器(mlcc)的尺寸减小和容量增加，增加mlcc的有效体积比(即，对容量有贡献的体积与总体积的比)的重要性增加。

在相关技术中，为了形成外电极，通常使用将电容器主体的暴露内电极的表面浸渍到包含导电金属的膏中的方法。

然而，通过浸渍法形成的外电极的厚度会不均匀，并且外电极会在主体的角部处形成为过薄，而外电极在其它部分中形成为过厚。结果，会难以确保高的有效体积比。另外，当在外电极上形成镀层以增加mlcc的连接性和可安装性时，镀液会渗透到电容器主体中，从而降低mlcc的可靠性。

技术实现要素：

本公开的一方面可以提供一种多层陶瓷电容器，在所述多层陶瓷电容器中，外电极形成为薄的、均匀的并且致密的，以增大有效体积比并且获得优异的耐湿可靠性。

根据本公开的一方面，一种多层陶瓷电容器可以包括主体以及第一外电极和第二外电极。所述主体具有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彼此相对的第五表面和第六表面，并且所述主体包括介电层以及内电极，所述内电极被设置为交替地暴露于所述第三表面和所述第四表面并且所述介电层介于所述内电极之间。所述第一外电极和所述第二外电极包括连接部、带部和角部，所述连接部分别形成在所述主体的所述第三表面和所述第四表面上，所述带部形成为从相应连接部延伸到所述主体的所述第一表面的一部分、所述第二表面的一部分、所述第五表面的一部分和所述第六表面的一部分，所述连接部和所述带部在所述角部邻接。所述第一外电极和所述第二外电极中的每个的厚度为50nm至2μm，当所述连接部中的每个的厚度被定义为t1时，所述带部中的每个的厚度被定义为t2，并且所述角部中的每个的厚度被定义为t3时，t2/t1满足0.7至1.2，并且t3/t1满足0.7至1.0。

根据本公开的另一方面，一种制造多层陶瓷电容器的方法可以包括：制备主体，所述主体具有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彼此相对的第五表面和第六表面。所述主体包括介电层以及内电极，所述内电极被设置为交替地暴露于所述第三表面和所述第四表面并且所述介电层介于所述内电极之间。所述方法包括：在所述主体的所述第一表面至所述第六表面上形成第一电极层；在所述第一电极层上形成第二电极层；在所述第二电极层的将要形成第一外电极和第二外电极的部分上形成保护层。所述方法还包括：执行第一蚀刻以去除所述第二电极层的从所述保护层暴露的部分，随后执行第二蚀刻以去除所述第一电极层的从所述保护层暴露的部分。在所述第一蚀刻和所述第二蚀刻之后去除所述保护层。

根据本公开的又一方面，一种形成多层陶瓷电容器的外电极的方法包括：提供多层陶瓷电容器的主体，所述多层陶瓷电容器的所述主体具有介电层和内电极，所述内电极在所述主体中设置为交替地暴露于所述主体的相对端表面并且所述介电层介于所述内电极之间。在所述多层陶瓷电容器的所述主体的外表面上形成第一外电极和第二外电极。将所述第一外电极和所述第二外电极中的每个形成为具有连接部和带部，所述连接部覆盖所述主体的所述相对端表面中的相应端表面，所述带部形成为从所述连接部延伸到四个侧表面中的每个侧表面的连接所述相对端表面的部分。所述第一外电极和所述第二外电极中的每个形成为具有50nm至2μm的厚度，其中，比值t2/t1满足0.7至1.2，其中，t1是所述连接部的厚度，t2是所述带部的厚度。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和其它优点将被更清楚地理解，在附图中：

图1是根据示例性实施例的多层陶瓷电容器(mlcc)的示意性透视图；

图2是图1的mlcc的沿线i-i'截取的示意性截面图；

图3是图2的部分“a”的放大截面图；

图4是包括通过浸渍法形成的外电极的mlcc的示意性截面图；

图5是使用普通溅射法形成外电极的示意性示图；

图6是使用筒形溅射法(barrel-typesputteringmethod)形成外电极的示意性示图；

图7是使用图5的普通溅射法形成的外电极的连接部的横截面的照片；

图8是使用图6的筒形溅射法形成的外电极的连接部的横截面的照片；以及

图9至图14是示意性地示出根据另一示例性实施例的制造mlcc的方法的顺序工艺步骤的透视图。

具体实施方式

将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。

多层陶瓷电容器

图1是根据示例性实施例的多层陶瓷电容器(mlcc)的示意性透视图，

图2是图1的mlcc的沿线i-i'截取的示意性截面图，图3是图2的部分“a”的放大截面图。

在下文中，将参照图1至图3描述根据示例性实施例的mlcc100。

参照图1，根据示例性实施例的mlcc100包括主体110以及设置在主体110的外表面上的第一外电极131和第二外电极132。

主体110具有在厚度方向(z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并在长度方向(x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和第二表面2且连接到第三表面3和第四表面4并且在宽度方向(y方向)上彼此相对的第五表面5和第六表面6。

参照图2，主体110包括介电层111以及内电极121和122，内电极121和122设置为交替地暴露于第三表面3和第四表面4并且介电层111介于内电极121和122之间。

主体110通过在厚度z方向上堆叠多个介电层111并且随后将其烧结而形成。主体110的形状和尺寸以及堆叠的介电层111的数量/数目不限于本示例性实施例。

构成主体110的多个介电层111处于烧结状态，并且相邻的介电层111可以成为一体，使得在不使用扫描电子显微镜(sem)的情况下，相邻的介电层111之间的边界不会是显而易见的。

用于形成介电层111的原材料不受限制，只要其可以获得足够的电容即可。例如，材料可以是钛酸钡(batio3)粉末。根据本公开的目的，各种陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘合剂、分散剂等可以添加到钛酸钡(batio3)等的粉末中而作为用于形成介电层111的材料。

内电极121和122可以包括暴露于第三表面3的第一内电极121和暴露于第四表面4的第二内电极122。

第一内电极121和第二内电极122是具有相反极性的一对电极并且通过设置在第一内电极121与第二内电极122之间的介电层111而彼此电绝缘。

第一内电极121和第二内电极122交替地暴露于主体110的在长度方向(x方向)上第三表面3和第四表面4，以便分别连接到设置在主体110的第三表面3上的第一外电极131以及设置在主体110的第四表面4上的第二外电极132。

可以根据应用来确定第一内电极121和第二内电极122的宽度。

例如，考虑到主体110的尺寸，第一内电极121和第二内电极122的宽度可以形成为满足0.2μm至1.0μm的范围，但是本公开不限于此。

第一内电极121和第二内电极122可以包括诸如镍(ni)、铜(cu)、钯(pd)、银(ag)、铅(pb)或铂(pt)的单独的导电金属或其合金。

主体110可以包括通过在主体110的上表面和下表面上堆叠不具有内电极的介电层而形成的覆盖层112。覆盖层112可以用于保持mlcc抵抗外部冲击的可靠性。

外电极131和132可以包括：连接部，分别形成在主体110的第三表面3和第四表面4上；带部，从连接部延伸从而形成在主体110的第一表面1的一部分、第二表面2的一部分、第五表面5的一部分和第六表面6的一部分上；以及角部，连接部和带部在角部处接合或邻接。外电极131和132可以分别连接到第一内电极121和第二内电极122。

将参照图3详细描述根据一个示例性实施例的mlcc的第一外电极131和第二外电极132的结构。图3是第一外电极131的放大图，但是其描述也可以应用于第二外电极132。

在根据一个示例性实施例的mlcc中，当外电极131的厚度为50nm至2μm时，连接部的厚度定义为t1，带部的厚度定义为t2，并且角部的厚度定义为t3，t2/t1满足0.7至1.2，并且t3/t1满足0.7至1.0。

如果外电极的厚度小于50nm，则防潮性的可靠性会劣化，如果厚度超过2μm，则基于溅射法的工艺适用性会降低并且批量生产率会降低。

如果t2/t1小于0.7或超过1.2，则连接部和带部的厚度不均匀，降低了防潮性的可靠性或有效体积比。

如果t3/t1小于0.7，则角部太薄而不能作为水渗透阻挡件，从而降低了防潮可靠性，而为了将t3/t1调整为超过1.0，必须增加在角部上单独地形成外电极的步骤，降低了生产率。

在相关技术中，为了形成外电极，通常使用将主体的暴露内电极的表面浸渍到包括导电金属的膏中的方法。

图4是包括通过相关技术的浸渍法形成的外电极331和332的mlcc300的截面图，参照图4，可以看出，通过使用外电极膏的浸渍法形成的外电极331和332的厚度不均匀，并且可以看出，外电极在主体的角部中形成得太薄，同时外电极在其它部分中形成得太厚。

结果，难以确保高的有效体积比。此外，在主体的角部(例如，331d、332d)中，包括在外电极膏中的基体树脂331c/332c会在浸渍之后的烧结过程中形成裂纹，并且裂纹会作为水分渗透路径，从而降低防潮性的可靠性。此外，当在外电极上形成镀层以改善mlcc的连接性和可安装性时，镀液会渗透到包括覆盖层312、介电层311以及内电极321和322的主体310中，从而降低mlcc300的可靠性。

另外，由于膏在电容器的表面上上升的上晕现象(mooningphenomenon)，外电极的带部的长度不均匀。

为了解决这些问题，可以考虑使用溅射法形成外电极的方法。

图5是示意性地示出使用普通溅射法形成外电极的方式的示图，图6是示意性地示出使用筒形溅射法形成外电极的方式的示图。

在普通溅射法500的情况下，如图5中所示，用于外电极的金属材料520以原子或离子的形式从靶510释放并沉积在沿直线方向在基底530上移动的主体c的第一表面上。此后，使主体c翻转，并将用于外电极的金属材料520沉积在主体c的第二表面上。

然而，在这种情况下，因为用于外电极的金属材料520主要沉积在主体的第一表面或第二表面上，而较少沉积在主体的形成连接部的第三表面和第四表面上，所以连接部的厚度会小于带部的厚度。结果，使用普通溅射法难以满足t2/t1为0.7至1.2。

然而，在筒形溅射法600的情况下，如图6中所示，因为主体c随着筒630旋转而旋转，所以以原子或离子的形式从靶610发射的用于外电极的金属材料620可以均匀地沉积在主体c的整个表面上。

图7是使用图5的普通溅射法形成的外电极的连接部的横截面的照片，

图8是使用图6的筒形溅射法形成的外电极的连接部的横截面的照片。

当比较图7和图8时，可以看出，使用普通溅射法形成的外电极的连接部比带部薄，并且观察到一些裂纹或空隙。相比之下，可以看出，观察到使用筒形溅射法形成的外电极的连接部几乎没有裂纹或空隙并且更致密。

下面的表1示出了使用浸渍法、普通溅射法和筒形溅射法形成的外电极的连接部的厚度t1、带部的厚度t2和角部的厚度t3的测量值。这里，使用浸渍法形成的外电极的厚度是通过测量最厚部分而获得的，并且使用普通溅射法或筒形溅射法形成的外电极的厚度是平均值。

[表1]

从表1可以看出，当使用筒形溅射法时，t2/t1满足0.7至1.2，并且t3/t1满足0.7至1.0。

因此，根据示例性实施例的mlcc的外电极优选为溅射层，更优选为使用筒形溅射法形成的溅射层。

随着外电极131变得更薄，mlcc的防潮性的可靠性会是有问题的。然而，在根据示例性实施例的mlcc100中，因为外电极131是具有比通过相关技术的浸渍法形成的外电极331和332的密度高的密度的溅射层，所以可以改善防潮性的可靠性。另外，因为外电极131具有非常小的厚度，所以相对于通过相关技术的浸渍法形成的外电极，可以改善mlcc的有效体积比。

在根据示例性实施例的mlcc中，外电极的连接部的厚度变化可以为10％或更小。在诸如在本公开中的外电极的厚度薄的情况下，如果连接部的厚度变化超过10％，则导电性以及防潮性的可靠性或者有效体积比会降低。厚度变化可以评估为1减去给定部分的最小厚度与最大厚度的比值。

此外，带部的厚度变化可以为10％或更小，并且带部的长度变化可以为10％或更小。在诸如本公开中的外电极的厚度薄的情况下，如果带部的厚度变化超过10％或者如果长度变化超过10％，则防潮性的可靠性或有效体积比会降低。长度变化可以评估为1减去给定部分的最小长度与最大长度的比值，诸如带部从第三表面或第四表面的边缘延伸到第一表面、第二表面、第五表面或第六表面上的长度。

同时，外电极131可以包括与主体110接触的第一电极层131a以及形成在第一电极层131a上的第二电极层131b。

为了提高外电极131的导电性，第二电极层131b可以包括铜(cu)和铝(al)中的至少一种。

第一电极层131a用于改善主体110与第二电极层131b之间的粘附性和粘合性。另外，第一电极层131a可以防止包含在第二电极层131b中的金属原子扩散到内电极121中，从而改善mlcc的可靠性。为此，第一电极层131a可以包括ti、cr、nicr、tiw、tin和tan中的至少一种。

这里，第一电极层131a可以具有10nm至100nm的厚度。

如果第一电极层131a的厚度小于10nm，则主体110与第二电极层131b之间的粘合性会降低，如果第一电极层131a的厚度超过100nm，则第一电极层131a与外电极131的比例会增加，从而降低导电性。

此外，如图3中所示，第一电极层131a和第二电极层131b可以具有带部的端部均具有倾斜侧壁的底切(undercut)形状，倾斜侧壁的截面可呈弧形。如下文所描述的，在主体的整个表面上形成第一电极层131a和第二电极层131b之后，通过湿蚀刻去除第一电极层131a和第二电极层131b的一部分，因此，第一电极层131a和第二电极层131b可以具有带部的端部均具有各向同性的侧壁的底切形状。

制造mlcc的方法

图9至图14是示意性地示出根据另一示例性实施例的制造mlcc的方法的顺序工艺步骤的透视图。

根据另一示例性实施例的制造mlcc的方法包括制备主体，所述主体具有在厚度方向上彼此相对的第一表面和第二表面、连接到第一表面和第二表面并且在长度方向上彼此相对的第三表面和第四表面、以及连接到第一表面和第二表面、连接到第三表面和第四表面并且在宽度方向上彼此相对的第五表面和第六表面。主体包括介电层和内电极，其中，内电极设置为交替地暴露于第三表面和第四表面并且介电层介于内电极之间。所述方法包括：在第一表面至第六表面上形成第一电极层；在第一电极层上形成第二电极层；在第二电极层的将形成第一外电极和第二外电极的部分上形成保护层；在形成有保护层的主体中，执行蚀刻以去除第二电极层的暴露部分，随后执行蚀刻以去除第一电极层的暴露部分；以及去除保护层。

在下文中，将参照图9至图14描述根据另一示例性实施例的制造mlcc的方法的每个步骤。

首先，参照图9，可以将主体210制备为具有在厚度方向上彼此相对的第一表面和第二表面、连接到第一表面和第二表面并且在长度方向上彼此相对的第三表面和第四表面、以及连接到第一表面和第二表面、连接到第三表面和第四表面并且在宽度方向上彼此相对的第五表面和第六表面，并且包括介电层211以及内电极221和222，内电极221和222设置为交替地暴露于第三表面和第四表面并且介电层211介于内电极221和222之间。

将包含诸如钛酸钡(batio3)的粉末的浆料涂敷到载体膜并干燥以制备多个陶瓷片。

陶瓷片可以如下形成。也就是说，将诸如钛酸钡(batio3)的陶瓷粉末、粘合剂、溶剂等混合以制备浆料，并通过刮刀法(doctorblademethod)对浆料进行处理以形成具有几μm厚度的片。

接着，可以制备包含导电金属的导电膏。导电金属可以是单独的镍(ni)、铜(cu)、钯(pd)、银(ag)、铅(pb)或铂(pt)或者其合金，可以制备包括具有0.1μm至0.2μm的平均颗粒尺寸并包含40wt％至50wt％的导电金属的用于内电极的导电膏。

可以通过印刷法等将用于内电极的导电膏涂敷到陶瓷片以形成内电极图案。这里，可以通过丝网印刷法或凹版印刷法来印刷导电膏，但是本公开不限于此。

堆叠其上印刷有内电极图案的陶瓷片，并且将其上没有印刷有内电极图案的陶瓷片堆叠在具有印刷的内电极图案的陶瓷片的层叠体的上表面和下表面上，以形成包括内电极221和222的多层主体。这里，可以根据mlcc的容量来调整其上印刷有内电极图案的陶瓷片的堆叠数量。其上没有印刷有内电极图案的陶瓷片成为设置在主体210的上表面和下表面上的覆盖部212。

此后，可以压缩并烧结多层主体以形成主体210。

参照图10，在形成主体210之后，在主体210的第一表面至第六表面上形成第一电极层230a'。接着，参照图11，在第一电极层230a'上形成第二电极层230b'。

如上所述，第一电极层230a'和第二电极层230b'优选使用溅射法形成，以便制成薄的、均匀的并且致密的电极层。更优选地，第一电极层230a'和第二电极层230b'使用筒形溅射法形成，以便提高连接部和带部的厚度均匀性并使孔隙率最小化。

第一电极层230a'可以包括ti、cr、nicr、tiw、tin和tan中的至少一种，并且可以具有10nm至100nm的厚度。

第二电极层230b'可以包括cu和al中的至少一种，并且第一电极层230a'和第二电极层230b'的厚度的总和可以是50nm至2μm。

此后，参照图12，在第二电极层230b'的将要形成第一外电极和第二外电极的部分上形成保护层250。

这里，将要形成第一外电极和第二外电极的部分是指主体210的第三表面3和第四表面4以及从第三表面3和第四表面4延伸到相邻的第一表面1、第二表面2、第五表面5和第六表面6的部分(带部)。

保护层250可以是聚合物树脂，例如，环氧树脂、丙烯酸粘合剂或抗蚀剂，但是本公开不限于此。

此后，参照图13，在其中形成有保护层250的主体210中，对第二电极层230b'的暴露部分进行蚀刻以使其被去除，此后，对第一电极层230a'的暴露部分进行蚀刻以使其被去除。由于根据保护层的形状确定外电极的带部的形状，所以不会发生带部的上晕现象。

第二电极层230b'利用保护层250而在主体210的在纵向方向上的中心部分处以带形状暴露。当暴露的第二电极层230b'被去除时，第一电极层230a'在主体的在纵向方向上的中心部分处以带形状暴露，并且当暴露的第一电极层230a'被去除时，主体210的在主体210的纵向方向上的中心部分以带形状暴露。第一电极层230a'和第二电极层230b'具有非常小的厚度，因此被看作单个层，但是为了解释清楚，第一电极层230a'和第二电极层230b'在图13中被示出为是被区分的。

这里，可以执行湿蚀刻。随着第一电极层和第二电极层的部分通过湿蚀刻被去除，在第一电极层和第二电极层中，带部的端部可以均具有包括倾斜侧壁的底切形状，倾斜侧壁的截面可呈弧形。

最后，如图14中所示，去除保护层250以形成第一外电极231和第二外电极232，从而完成mlcc。

此后，可以根据需要另外执行在第一外电极231和第二外电极232上形成镀层的步骤，但是本公开不限于此。

根据另一示例性实施例的制造mlcc的方法的优点在于，外电极可以同时沉积在主体210的端表面和侧表面上，而无需在端表面上单独形成电极层来提高内电极和外电极的连接性，并且因为不使用膏，所以不需要电极烧结。

如上面所阐述的，根据示例性实施例的mlcc具有薄的、均匀的并且致密形成的外电极，由此改善了有效体积比和防潮性的可靠性。

尽管上面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明显的是，可以在不脱离本公开的由所附权利要求限定的范围的情况下进行修改和改变。