陶瓷电子组件及其制造方法
【专利摘要】提供一种陶瓷电子组件及其制造方法。所述陶瓷电子组件包括：陶瓷主体；内电极，设置在陶瓷主体中；外电极，设置在陶瓷主体的外表面上并电连接到内电极；锡镀层，设置在外电极上。
【专利说明】陶瓷电子组件及其制造方法
[0001]本申请要求于2015年2月26日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0027191号韩国专利申请的优先权的权益，所述申请的全部内容通过引用被包含于此。
技术领域
[0002]本公开涉及一种电子组件，更具体地说，涉及一种由陶瓷材料形成的陶瓷电子组件及其制造方法。
【背景技术】
[0003]通常，使用陶瓷材料的电子组件(诸如电容器、电感器、压电元件、压敏电阻和热敏电阻)包括由陶瓷材料形成的陶瓷主体、形成在陶瓷主体内的内电极以及设置在陶瓷主体的表面上以连接到内电极的外电极。
[0004]在陶瓷电子组件之中，多层陶瓷电容器包括多个层叠的介电层、设置为彼此面对并使介电层置于其间的多个内电极以及电连接到内电极的外电极。
[0005]多层陶瓷电容器由于自身尺寸小、高电容和易于安装，因此是移动通信装置(诸如计算机、个人数字助理(PDA)和移动电话)中广泛使用的组件。由于电子产品已经变得越来越紧凑且多功能化，因此电子产品也趋向于变得越来越紧凑且高功能化。根据这种趋势，需要具有小尺寸和高电容的多层陶瓷电容器。
[0006]对于制造多层陶瓷电容器的一般的方法，制造陶瓷生片，并将导电膏印刷在陶瓷生片上，从而形成内电极层。然后，层叠数十个至数百个这样的设置有内电极层的陶瓷生片，以制造生陶瓷层压件。接下来，在高温和高压下对生陶瓷层压件进行压制以形成硬的生陶瓷层压件(hard green ceramic laminate)，并对生陶瓷层压件进行切割制造生片。然后，对生片进行塑化、烧结和抛光，然后在其上形成外电极，从而形成多层陶瓷电容器。
[0007]如上形成的多层陶瓷电容器在将其安装在接线板上的状态下使用。对外电极的表面执行镀镍或镀锡，以将多层陶瓷电容器容易地安装在布线板上。
[0008]具体地讲，在制造电子组件的一个方法中，使用铜(Cu)形成外电极，在外电极上形成镍(Ni)镀层，并在镍镀层上形成锡(Sn)镀层。这里，设置镍镀层以防止构成外电极的铜扩散到锡镀层并增大耐热性。
[0009]通常通过电镀形成镍镀层。在这种情况下，电镀液会渗透到电子组件中，或者在执行镀覆时会产生氢气，因此电子组件的可靠性会降低。因此，为了提高电子组件的可靠性并简化工艺，正在研究开发省略镀覆的制造电子组件的方法。
【发明内容】
[0010]本公开的示例性实施例可提供一种陶瓷电子组件及其制造方法，其中，即使当省略镍镀层的形成且在外电极上直接形成锡镀层时，也可使所述陶瓷电子组件的可靠性不劣化。
[0011]根据本公开的示例性实施例，一种陶瓷电子组件包括:陶瓷主体；内电极，设置在陶瓷主体中；外电极，设置在陶瓷主体的外表面上并电连接到内电极；锡镀层，设置在外电极上。
[0012]外电极可包括导电树脂。
[0013]导电树脂可包括金属粉末，所述金属粉末包含从由镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、锡(Sn)、钯(Pd)、铂(Pt)和它们的合金组成的组中选择的至少一种。
[0014]锡镀层和导电树脂中所包含的金属粉末可由相同的材料制成。
[0015]所述陶瓷电子组件还包括设置在陶瓷主体的形成有外电极的外表面上的金属层。
[0016]金属层可设置在形成所述外电极的区域上。
[0017]金属层可包括从由镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、锡(Sn)、钯(Pd)、铂(Pt)和它们的合金组成的组中选择的至少一种。
[0018]内电极可包括交替地堆叠的第一内电极和第二内电极，外电极可包括电连接到第一内电极的第一外电极和电连接到第二内电极的第二外电极。
[0019]根据本公开的另一示例性实施例，一种制造陶瓷电子组件的方法包括以下步骤:在介电片上形成内电极；堆叠多个介电片以形成陶瓷主体；在陶瓷主体的外表面上形成外电极；在外电极上形成锡镀层。
[0020]所述方法还可包括:在形成外电极的步骤之前，在陶瓷主体的外表面上形成金属层的步骤。
[0021]形成金属层的步骤可包括将陶瓷主体浸在导电膏中然后对陶瓷主体进行干燥。
[0022]形成外电极的步骤可包括将聚合树脂与金属粉末一起混合以形成用于形成外电极的导电树脂膏。
【附图说明】
[0023]通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和优点将被更清楚地理解。
[0024]图1是根据本公开的示例性实施例的陶瓷电子组件的透视图。
[0025]图2是沿图1的1-1’线截取的剖视图。
[0026]图3是通过扫描电子显微镜(SEM)获取的图2的A区域的照片。
[0027]图4是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的制造陶瓷电子组件的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028]在下文中，将参照附图详细地描述本公开的实施例。
[0029]然而，本公开可按照多种不同的形式实施，并不应解释为局限于在此提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本公开的范围充分地传达给本领域的技术人员。
[0030]在附图中，为了清晰起见会夸大元件的形状和尺寸，相同的标号将始终用来代表相同或相似的元件。
[0031]图1是根据示例性实施例的陶瓷电子组件的透视图。图2是沿图1的1-1’线截取的剖视图。图3是通过扫描电子显微镜(SEM)获取的图2的A区域的照片。
[0032]参照图1至图3，根据示例性实施例的陶瓷电子组件100可包括陶瓷主体110、堆叠在陶瓷主体I1中的内电极121和122、形成在陶瓷主体110的外表面上的外电极131和132以及锡镀层140。
[0033]可通过堆叠由高k陶瓷材料(诸如钛酸钡(BaT13)基材料、铅复合钙钛矿基材料、钛酸锶(SrT13)基材料等)形成的多个介电片，然后在预定条件下烧结多个介电片来形成陶瓷主体110。相邻的介电片可彼此一体化，从而相邻的介电片之间的边界不是那么明显。
[0034]这里，当形成外电极131和132的方向为“长度方向”(图1中的L方向)，堆叠内电极121和122的方向为“厚度方向”(T方向)且与长度方向和厚度方向垂直的方向为“宽度方向”(W方向)时，陶瓷主体110可具有矩形平行六面体形状，其中，长度大于厚度和宽度，厚度和宽度彼此相同，例如，陶瓷主体110可具有诸如2012 (2.0mmX 1.2mmX 1.2mm)、1005 (1.0mmX 0.5mmX 0.5mm)、0603 (0.6mmX 0.3mmX 0.3mm)、0402 (0.4mmX0.2mmX0.2mm)等的尺寸。
[0035]内电极121和122可进行堆叠，并使每个介电片置于内电极121和122之间，内电极121和122可由从由具有良好导电性的银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)和铂(Pt)组成的组中选择的一种或更多种形成。
[0036]根据示例性实施例的陶瓷电子组件的作用可根据内电极121和122的形状和连接结构而改变。例如，如果内电极121和122呈薄膜状，则根据示例性实施例的陶瓷电子组件可用作在内电极121和122之间产生电容的电容器。相反地，如果内电极121和122呈螺旋线圈状，则根据示例性实施例的陶瓷电子组件可用作电感器。另外，根据示例性实施例的陶瓷电子组件可以是压电元件、压敏电阻、电子组件电阻器、热敏电阻等。在下文中，将通过示例的方式描述多层陶瓷电容器。
[0037]当根据示例性实施例的陶瓷电子组件100用作电容器时，内电极121和122可以是大体上呈矩形平面形状的金属薄膜，并可包括分配有不同电极性的第一内电极121和第二内电极122。
[0038]这里，第一内电极121的端部和第二内电极122的端部可交替地暴露于陶瓷主体110的外表面，更具体地讲，暴露于陶瓷主体110的在长度方向上的端表面。例如，第一内电极121的端部可暴露于陶瓷主体110的左端表面，第二内电极122的端部可暴露于陶瓷主体110的右端表面。
[0039]外电极131和132可形成在陶瓷主体110的暴露有内电极121和122的外表面上，并且可分别电连接到内电极121和122。由于上述连接结构，外部电流可通过外电极131和132施加到内电极121和122。
[0040]这里，由于外电极131和132需要将相反的电极性分别分配到第一内电极121和122，因此外电极131和132可包括电连接到第一内电极121的第一外电极131和电连接到第二内电极122的第二外电极132。
[0041]第一外电极131和第二外电极132可分别形成在陶瓷主体110的左端表面和右端表面上。因此，第一外电极131可电连接到暴露于陶瓷主体110的左端表面的第一内电极121，以将正⑴极性或负㈠极性分配给第一内电极121，第二外电极132可电连接到暴露于陶瓷主体110的右端表面的第二内电极122，以将与由第一外电极131分配的极性相反的极性分配给第二内电极122。
[0042]这里，外电极131和132可分别由金属粉末颗粒131b和132b分散在聚合树脂131a和132a中的导电树脂形成。从由镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、锡(Sn)、钯(Pd)、铂(Pt)和它们的合金组成的组中选择的至少一种可用作金属粉末颗粒131b和132b的材料。然而，金属粉末颗粒131b和132b的材料不必受此限制，而是可以是具有导电性的任何材料。
[0043]另外，热固性环氧基树脂可用作聚合树脂131a和132a。除了热固性环氧基树脂之夕卜，例如热塑性树脂的另一种聚合物(诸如，聚乙烯(PE)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或聚酰胺(PA))也可用作聚合树脂131a和132a，只要其为外电极131和132提供弹性即可。这里，考虑到安装元件时的回流温度为大约300°C，可使用在300°C或更高的温度下不发生改变的树脂作为热固性树脂。
[0044]如上所述，当外电极131和132由具有弹性的导电树脂形成时，它们可阻挡由于电介质的压电现象而导致的振动传递到板，从而减小声学噪声。另外，外电极可保护陶瓷主体免受在对电子组件焙烧或抛光时或者在将电子组件安装在板上时施加的外部冲击，从而提高陶瓷电子组件的耐久性，例如，抑制剥离或裂纹的产生。
[0045]可沿外电极131和132的外表面镀覆并形成锡镀层140。
[0046]由于在将电子组件安装在板上时，通常将外电极焊接到板的焊盘，可设置锡镀层140以确保可焊性和电连接性。设置锡镀层的原因为在热阻比其它金属的热阻大的多的锡(Sn)中不容易出现由于回流焊、流焊(flow soldering)等导致的缺陷。
[0047]在现有技术中，当将锡镀在由铜(Cu)形成的外电极上时，由于铜与锡之间的反应会形成诸如(^^叫等的合金，这造成可焊性的劣化。因此，在现有技术中，在将锡镀在外电极上之前将镍镀在外电极上以防止可焊性的劣化。然而，在根据示例性实施例的陶瓷电子组件100中，由于使用由导电树脂形成的外电极131和132，因此可省略形成镍镀层。
[0048]也就是说，由于导电树脂(外电极131和132的材料)具有使金属颗粒131b和132b分别分散在聚合树脂131a和132a中的形式，因此接触外电极131和132的大部分锡镀层140会接触聚合树脂131a和132a。结果，可防止由于现有技术中的两种金属之间的反应而导致形成合金。
[0049]这里，具有良好导电性的任意金属(如上所述)可用作分别分散在聚合树脂131a和132a中的金属粉末颗粒131b和132b的材料。在一个实施例中，锡可用作金属粉末颗粒131b和132b的材料，以防止与锡不同的金属扩散到锡镀层140。
[0050]同时，由于从陶瓷主体110向外暴露的内电极121和122的端表面具有非常小的面积，因此内电极121和122与金属粉末颗粒131b和132b之间的电连接性会存在问题。为了解决这种问题，根据示例性实施例的陶瓷电子组件还可包括接触外表面(即，陶瓷主体110的其上形成有外电极131和132的左端表面和右端表面)的金属层150以直接连接到内电极121和122的向外暴露的端部。
[0051]金属层150可沿形成外电极131和132的区域形成。也就是说，由于外电极131或132形成在陶瓷主体110的左端表面(或右端表面)并延伸到陶瓷主体110的在厚度方向和宽度方向上的四个表面，因此金属层150也可形成在陶瓷主体110的左端表面(或右端表面)并可延伸到与左端表面(或右端表面)相邻的四个表面。由于金属层150按照如上所述的结构形成，因此可增大与金属粉末颗粒131b和132b的接触面积，从而可确保电连接性。另外，因为金属层150覆盖内电极121和122的两个暴露的表面，因此金属层150可防止电镀液的渗透，从而可提高陶瓷电子组件的耐潮性。
[0052]接下来，将描述根据示例性实施例的制造陶瓷电子组件的方法。
[0053]图4是示按顺序示出根据本公开的示例性实施例的制造陶瓷电子组件的方法的流程图。
[0054]参照图4，为了制造陶瓷电子组件100，根据示例性实施例，可首先制造构成陶瓷主体110的介电片(S100) ο
[0055]可通过以下步骤来制造介电片:将添加剂(诸如乙醇、粘结剂等)与高k陶瓷粉末(诸如，钛酸钡(BaT13)等)混合，对混合物进行球磨以制备陶瓷粉末均匀地分散的陶瓷浆料，通过刮刀法将陶瓷浆料涂敷在载体膜上，对涂敷的陶瓷浆料进行干燥，然后对干燥的陶瓷浆料进行烧结。
[0056]可将包含金属粉末颗粒和粘结剂的内电极膏印刷、镀覆、沉积或溅射在如上所述形成的介电片上，以形成内电极121和122 (SllO)。这里，由于将要制造的目标电子组件为多层陶瓷电容器，因此内电极121和122可为薄膜形式。
[0057]然后，可对通过堆叠其上形成有内电极121和122的多个介电片形成的层压件进行等静压制，然后可对其进行切割以制备具有预定尺寸的陶瓷主体110(S120)。
[0058]然后，可将陶瓷主体110浸在导电膏中，然后可对其进行干燥以在陶瓷主体110的外表面上形成金属层150 (S130)。如上所述，可通过浸渍法而不使用电镀液形成金属层150，从而防止陶瓷电子组件由于电镀液的渗透而导致的劣化。
[0059]接下来，可在预定条件的还原气氛下烧结其上形成有金属层150的陶瓷主体110，以对金属层150以及第一内电极121和第二内电极122进行共烧，可通过浸渍法将由锡-环氧树脂形成的导电树脂膏涂敷到陶瓷主体110的外表面以覆盖金属层150，从而形成外电极 131 和 132(S140)。
[0060]这里，除了浸渍法之外，还可使用诸如喷涂法、印刷法等的各种方法作为形成外电极131和132的方法。
[0061]另外，锡-环氧树脂(导电树脂膏的材料)仅仅是示例。也就是说，可使用通过将具有良好导电性的金属粉末颗粒131b和132b与具有弹性的聚合树脂131a和132a (诸如PE、ABS、PA等)混合而制备的任何材料作为导电树脂膏的材料。然而，锡可用作金属粉末颗粒131b和132b的材料，以防止与锡不同的金属扩散到锡镀层140 (如上所述)。
[0062]当形成外电极131和132时，可通过电镀最终在外电极131和132上形成锡镀层140，从而形成根据示例性实施例的陶瓷电子组件(S150)。
[0063]如上所述，可在外电极131和132上直接形成锡镀层140，而不执行用于形成镍镀层的镀覆，从而可减少镀覆所需的时间。结果，可防止电镀液渗透到陶瓷电子组件中，并可提高陶瓷电子组件的可靠性。另外，由于省略了形成镍镀层的镀覆，因此可减少制造成本并可提尚生广率。
[0064]如上所述，根据本公开的示例性实施例，由导电树脂形成的外电极可用于保护陶瓷主体免受外部因素影响，可仅使用锡镀层形成外电极的外层，而无需形成镍镀层，因此可减少镀覆所需的时间。因此，可防止电镀液渗透到陶瓷电子组件中，从而提高了耐潮性，并且可减少陶瓷电子组件的制造成本。
[0065]虽然上面已经示出并描述了示例性实施例，但是对本领域技术人员来说明显的是，在不脱离由权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以作出修改和变型。
【主权项】
1.一种陶瓷电子组件，包括: 陶瓷主体； 内电极，设置在陶瓷主体中； 外电极，设置在陶瓷主体的外表面上并电连接到内电极； 锡镀层，设置在外电极上。2.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，外电极包括导电树脂。3.根据权利要求2所述的陶瓷电子组件，其中，导电树脂包括金属粉末，所述金属粉末包含从由镍、铝、铜、金、银、锡、钯、铂和它们的合金组成的组中选择的至少一种。4.根据权利要求2所述的陶瓷电子组件，其中，锡镀层和导电树脂中所包含的金属粉末由相同的材料制成。5.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，所述陶瓷电子组件还包括金属层，金属层设置在陶瓷主体的形成有所述外电极的所述外表面上。6.根据权利要求5所述的陶瓷电子组件，其中，金属层设置在形成所述外电极的区域上。7.根据权利要求5所述的陶瓷电子组件，其中，金属层包括从由镍、铝、铜、金、银、锡、钯、铂和它们的合金组成的组中选择的至少一种。8.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，内电极包括交替地堆叠的第一内电极和第二内电极，外电极包括电连接到第一内电极的第一外电极和电连接到第二内电极的第二外电极。9.一种制造陶瓷电子组件的方法，所述方法包括以下步骤: 在介电片上形成内电极； 堆叠多个介电片以形成陶瓷主体； 在陶瓷主体的外表面上形成外电极； 在外电极上形成锡镀层。10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括:在形成外电极的步骤之前，在陶瓷主体的外表面上形成金属层的步骤。11.根据权利要求10所述的方法，其中，形成金属层的步骤包括将陶瓷主体浸在导电膏中然后对陶瓷主体进行干燥。12.根据权利要求9所述的方法，其中，形成外电极的步骤包括将聚合树脂与金属粉末一起混合以形成用于形成外电极的导电树脂膏。
【文档编号】H01G4/12GK105931839SQ201510778044
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2015年11月13日
【发明人】李京鲁, 李圭夏, 庾胜熙, 崔恩柱, 金俊亨, 全炳俊
【申请人】三星电机株式会社