可键合多层陶瓷电容器及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多层陶瓷电容器。更具体地，本发明涉及一种高可靠性、高容量密度的可键合多层陶瓷电容器以及该可键合多层陶瓷电容器的制备方法。
【背景技术】
[0002]传统的三维分立式无源元件是通过插入、焊接、表面贴装等方式制备，随着电子工业向微型化发展，微组装工艺逐渐取代插入、焊接、表面贴装等工艺。微组装工艺的关键在于元器件的可键合。可键合无源元件技术能够满足减少元件数量、压缩电路板尺寸、增加电路板功能、降低产品总体成本的需求。在电子设备中，电容器是三大主要无源元件之一，可键合多层陶瓷电容器在电子领域占有重要的地位。
[0003]国内外已经公开多项可键合式电容器的专利，基本都是单层结构的所谓的单层陶瓷电容器(Single Layer Capacitor, SLC)，这种电容器由单层陶瓷介质以及附着于陶瓷介质上下表面的金属电极构成。单层陶瓷电容器虽然可以满足微组装的金丝键合要求，但容量密度小，大容量的电容器(如容量大于0.0lPF)仍不可能制备。如美国专利US2003016485、中国专利CN1396606A、200410075380.1等均为公开了单层陶瓷电容器的制备的专利。
[0004]为了克服单层陶瓷电容器容量密度偏低的问题，一种解决办法是将多层陶瓷电容器加工成可键合的结构。国内外已经研制了多种可键合多层陶瓷电容器。与传统的多层陶瓷电容器相比，可键合多层陶瓷电容器主要将其外部电极置于电容器的上下两面，以便于一个电极贴装于电板另一个电极实现键合装配。这种结构主要通过以下几种方法实现。
[0005]一是在传统两端多层陶瓷电容器上进行改进，例如将电容器侧倒，使原来含有电极的两个侧面变成上下两面，或者将位于电容器两侧的外部电极分别继续延伸到上下两面，美国专利申请公开第US7791896B1号公开了这两种结构的多层陶瓷电容器。前者内部电极面积较少，有可能导致其电容量不高；后者需制成薄片，在制造过程及其后容易碎裂，从而出现故障。
[0006]二是对内部电极结构进行改进，通过各种方法改变内部电极结构，将其直接与上下两面的外部电极相连接。例如:美国专利申请公开第US7230815B1号公开了这种结构的可键合多层陶瓷电容器，该电容器中的第一和第二内电极分别都含有两个引出电极，并分别通过这些引出电极将其连接至上下外部电极。这种结构的电容器在层压或压缩过程中可能导致块体变形，从而引起切割缺陷，同时安装在电路板内部也容易碎化或裂化。三星电机株式会社申请的中国专利申请公开第CN 1832070号示出了一种高可靠性的可键合多层片形电容器，该电容器利用过孔将内部电极连接至外部电极，其碎裂比较少，但是，叠片过程中，过孔比较难以充分对准，因此，容易形成电极接触不良，不易做成小尺寸的电容器。
【发明内容】
[0007]鉴于以上存在的问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种高可靠性、高电容量的可键合多层陶瓷电容器以及该可键合多层陶瓷电容器的制备方法。
[0008]根据本发明的一方面，提供一种可键合多层陶瓷电容器，包括:多个陶瓷介电层；分别交替地形成在所述多个陶瓷介电层上的多个第一和第二内部电极；以及垂直穿过所述多个陶瓷介电层的第一类和第二类垂直过孔，所述第一类垂直过孔与所述第一内部电极的主电极相连接，并且所述第二类垂直过孔与所述第二内部电极的主电极相连接；所述第一类垂直过孔通向所述电容器的底部，与底部的外部电极相连接，并且所述第二类垂直过孔通向所述电容器的顶部，与顶部的外部电极相连接。
[0009]根据本发明的可键合多层陶瓷电容器，外部电极位于多层陶瓷电容器的上下位置，电容器被允许在基板内部进行安装，可经受较少碎裂，且可制作成小尺寸电容器。
[0010]在本发明中，也可以是，所述第一内部电极包括主电极和副电极，该主电极与副电极隔开预定距离；所述第二内部电极包括主电极和副电极，该主电极与副电极隔开预定距离。
[0011 ] 根据本发明，所述第一和第二内部电极的主电极和副电极不互相接触。
[0012]在本发明中，也可以是，所述第一类和第二类垂直过孔与第一和第二内部电极的连接是通过点与面接触的。
[0013]在本发明垂直中，也可以是，所述第一和第二内部电极中的每个均分别具有两个或多个第一类和第二类通孔；其中，所述第一过孔通过所述第一和第二内部电极中的所述第一类通孔；所述第二类垂直过孔通过所述第一和第二内部电极中的所述第二类通孔；所述第一类和第二类垂直过孔分别与所述第一类和第二类通孔的内圆周相接触。
[0014]在本发明中，也可以是，所述第一类和第二类过孔与所述第一和第二内部电极的连接是通过点与面接触的。
[0015]在本发明中，也可以是，所述第一类垂直过孔与第一内部电极的主电极的电极表面接触，与第二内部电极的副电极的电极表面接触；而第二类垂直过孔与第二内部电极的主电极的电极表面接触，与第一内部电极的副电极的电极表面接触。这种结构使得第一内部电极的主电极仅与第一类垂直过孔相连接，第二内部电极的主电极仅与第二类垂直过孔相连接。
[0016]在本发明中，也可以是，可键合多层陶瓷电容器可进一步包括:上外部电极，即顶电极，形成在所述电容器的顶部；以及下外部电极，即底电极，形成在所述电容器的底部，其中，第一类垂直过孔将第一内部电极的主电极与所述下外部电极相连接，第二类垂直过孔将第二内部电极的主电极与所述上外部电极相连接。上外部电极及下外部电极为可与金丝、金带、铝丝或铜丝键合的金属层。
[0017]在本发明中，也可以是，第一类垂直过孔通向下外部电极的部分与电路基板上的导电层相连接，并且第二类垂直过孔通向上外部电极的部分可在微组装中进行键合或与嵌入的印刷电路板的上导电层相连接。
[0018]根据本发明的实施例，可键合多层陶瓷电容器的厚度与长度和宽度的比率应当足够大，以确保电容器的可靠性。
[0019]本发明的另一方面提供了一种可键合多层陶瓷电容器的制备方法，该方法包括:采用溶剂为醇-酯混合溶剂的流延浆料制备陶瓷生带，切片，打孔，制备第一类、第二类陶瓷生片和第三类外电极陶瓷生片；通过在第一类陶瓷生片上形成两个或多个第一类和第二类垂直过孔，并且在第一类陶瓷生片上形成主电极和副电极而构成第一内部电极，主电极与副电极隔开预定距离，第一类和第二类垂直过孔分别用于引出第一内部电极的主电极和副电极；通过在第二类陶瓷生片上形成两个或多个第一类和第二类垂直过孔，并且在第二类陶瓷生片上形成主电极和副电极而构成第二内部电极，主电极与副电极隔开预定距离，第一类和第二类垂直过孔分别用于引出第二内部电极的副电极和主电极；通过在第三陶瓷生片上形成两个或多个第一类或第二类通孔，用于连接内部电极的第一类过孔或第二类垂直过孔；通过交替地层叠所述第一类陶瓷生片和第二类陶瓷生片，并在顶层和底层重叠第三陶瓷生片，从而形成陶瓷坯体，并烧结成陶瓷板。在陶瓷板底部和顶部形成上下外部电极，分别连接至所述第一类和第二类垂直过孔。
[0020]在本发明中，也可以是，多个填满电极的所述第一类和第二类通孔分别相重叠形成所述第一类和第二类垂直过孔。
[0021]根