专利名称：导电浆料组合物和利用其制造多层陶瓷电容器的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内部电极的导电浆料组合物和利用该导电浆料组合物制造 多层陶瓷电容器的方法，更具体地讲，涉及一种可印性优良并且与介电层的粘附性优良的 用于内部电极的导电浆料组合物和利用该导电浆料组合物制造多层陶瓷电容器的方法。
背景技术：
通常，随着各种电子装置的尺寸的减小，安装在电子装置中的电子组件也有变得 紧凑和高度功能化的趋势。跟随这种趋势，现在要求陶瓷电子组件比以前更紧凑并具有更 高的功能性。在陶瓷电子组件中，为了实现紧凑的、高容量的多层陶瓷电容器，强烈要求构成多 层陶瓷电容器的一部分的介电层变薄。近来，形成介电层的介电生片的厚度已经减小至几 微米或更小。通常，为了制造介电生片，首先制备陶瓷浆料，陶瓷浆料由陶瓷粉、粘结剂(丙 烯酰基类树脂、丁醛类树脂等)、增塑剂(邻苯二甲酸酯、乙二醇、己二酸、磷酸酯等)和有机 溶剂(甲苯、MEK、丙酮等)组成。然后，利用刮刀(doctor-blade)法将陶瓷浆料涂覆到载 片(由PET或PP制成的载体)，并通过加热来干燥陶瓷浆料。然后，将包含金属粉、粘结剂等的用于内部电极的导电浆料以预定的图案印刷在 陶瓷生片上，并干燥，从而形成内部电极图案。然后将设置有内部电极层的陶瓷生片层叠 多次，从而制造出陶瓷层叠件。之后，将陶瓷层叠件切割成小片，从而形成生的小片(green chip)。接下来，对生的小片进行焙烧处理，随后在焙烧的小片上形成外部电极，从而完成多 层陶瓷电容器。在相关技术的印刷方法中使用的用于内部电极的导电浆料由金属粉、乙基纤维素 树脂和各种有机添加剂组成。然而，因为乙基纤维素树脂的强度和粘附性差，所以在多层陶 瓷电容器的制造过程中，乙基纤维素树脂会导致脱离介电层的现象。此外，为了实现紧凑的、高容量的多层陶瓷电容器，不但必须使介电层变薄，而且 必须使内部电极层变薄且变平滑。
发明内容
本发明的一方面提供了一种可印性优良并且与介电层的粘附性优良的导电浆料 组合物和利用该导电浆料组合物制造多层陶瓷电容器的方法。根据本发明的一方面，提供了一种导电浆料组合物，该导电浆料组合物包含金属 粉和粘结剂树脂，金属粉具有范围为50nm至300nm的平均粒度，粘结剂树脂包含从由松香 酯、重均分子量为250000至400000的高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂和重均分子量为50000 至150000的低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂组成的组中选择的至少一种树脂，其中，基于100重量份的金属粉，粘结剂树脂的总含量是4重量份至10重量份。低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的含量可以是高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的含 量的1. 5倍或可以少于高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的含量的1. 5倍。松香酯的含量可以是高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂和低分子量聚乙烯醇缩丁醛 树脂的总含量的1. 5倍或少于高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂和低分子量聚乙烯醇缩丁醛 树脂的总含量的1.5倍。金属粉可包括镍(Ni)或Ni合金。根据本发明的另一方面，提供了一种制造多层陶瓷电容器的方法，该方法包括以 下步骤制备多个陶瓷生片；制造被分散处理了的用于内部电极的导电浆料组合物，该导 电浆料组合物包含金属粉和粘结剂树脂，金属粉具有范围为50nm至300nm的平均粒度，粘 结剂树脂包含从由松香酯、重均分子量为250000至400000的高分子量聚乙烯醇缩丁醛树 脂和重均分子量为50000至150000的低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂组成的组中选择的至 少一种树脂，其中，基于100重量份的金属粉，粘结剂树脂的总含量是4重量份至10重量 份；使用该导电浆料组合物在陶瓷生片上形成第一内部电极图案和第二内部电极图案；通 过层叠形成有第一内部电极图案和第二内部电极图案的陶瓷生片来形成陶瓷层叠件；切割 陶瓷层叠件以使第一内部电极图案的端部和第二内部电极图案的端部通过陶瓷层叠件的 端部交替地暴露，并焙烧被切割的陶瓷层叠件以形成陶瓷烧结体，其中，第一内部电极图案 通过焙烧形成第一内部电极，第二内部电极图案通过焙烧形成第二内部电极；在陶瓷烧结 体的端部上形成第一外部电极和第二外部电极，使第一外部电极和第二外部电极电连接到 第一内部电极的端部和第二内部电极的端部。低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的含量可以是高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的含 量的1. 5倍或可以少于高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的含量的1. 5倍。松香酯的含量可以是高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂和低分子量聚乙烯醇缩丁醛 树脂的总含量的1. 5倍或少于高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂和低分子量聚乙烯醇缩丁醛 树脂的总含量的1.5倍。金属粉可包括镍(Ni)或Ni合金。
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他方面、特征和其他优点 将被更清楚地理解，在附图中图1是根据本发明实施例的多层陶瓷电容器的示意性透视图；图2是沿着图1中的线A-A'截取的剖视图。
具体实施例方式现在将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以按照许多 不同的形式来实施，不应被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得 本公开将是彻底和完整的，并且这些实施例将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人 员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度。附图中相同的标号表示相同的元件， 因此将省略对它们的描述。
图1是根据本发明实施例的多层陶瓷电容器100的示意性透视图。图2是沿着图 1中的线A-A'截取的剖视图。参照图1和图2，根据当前实施例的多层陶瓷电容器100包括陶瓷烧结体110、形 成在陶瓷烧结体Iio中的第一内部电极130a和第二内部电极130b以及电连接到第一内部 电极130a和第二内部电极130b的第一外部电极120a和第二外部电极120b。通过层叠多个陶瓷介电层111并将它们烧结来获得陶瓷烧结体110，并且陶瓷烧 结体110整体地形成，使得相邻介电层之间的界面几乎不可辨别。陶瓷介电层111可由介电常数高的陶瓷材料组成；然而，陶瓷介电层111不限于 此。例如，陶瓷介电层111可由钛酸钡(BaTiO3)、铅复合钙钛矿类材料、钛酸锶(SrTiO3)类 材料等组成。在多个介电层层叠的过程中，第一内部电极130a和第二内部电极130b形成在介 电层之间，具体地讲，通过在将介电层设置在第一内部电极130a和第二内部电极130b之间 的情况下进行烧结处理来使第一内部电极130a和第二内部电极130b形成在陶瓷烧结体 110 中。第一内部电极130a和第二内部电极130b是具有不同极性的一对电极，它们被布 置成沿着介电层层叠的方向彼此面对，并且通过介电层彼此电绝缘。第一内部电极130a的端部和第二内部电极130b的端部交替地暴露于陶瓷烧结体 110的两端。第一内部电极和第二内部电极的暴露于陶瓷烧结体110端部的端部分别电连 接到第一外部电极120a和第二外部电极120b。当将预定的电压施加到第一外部电极120a和第二外部电极120b时，电荷积聚在 彼此面对的第一内部电极130a和第二内部电极130b之间，因此多层陶瓷电容器的电容与 彼此面对的第一内部电极130a和第二内部电极130b的面积成比例。通过焙烧包含导电金属、陶瓷粉、粘结剂和溶剂的浆料来形成第一内部电极130a 和第二内部电极130b。更具体地讲，根据本发明实施例的用于内部电极的导电浆料组合物包含金属粉和 粘结剂树脂，金属粉具有范围为50nm至300nm的平均粒度，粘结剂树脂包含从由松香酯、重 均分子量为250000至400000的高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂和重均分子量为50000至 150000的低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂组成的组中选择的至少一种树脂。这里，导电浆料 组合物的特征在于对它进行分散处理。虽然不对分散处理进行具体限制，但是可使用例如三辊研磨(3-roll milling)或 珠磨(bead milling)工艺来执行所述分散处理。可通过分散处理来提高金属粉的分散性 能，从而防止胶凝或析相。根据当前实施例的用于内部电极的导电浆料组合物的可印性优良并且与介电层 的粘附性优良。因此，在多层陶瓷电容器的制造过程中不发生脱离介电层的现象；此外，即 使在增塑和焙烧工艺之后，也不发生开裂。因此，能够制造具有良好的可靠性的多层陶瓷电 容器。金属粉可以由例如镍(Ni)或Ni合金组成，但是金属粉不限于此。Ni合金可包含 与Ni在一起的锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)或铝(Al)。金属粉可具有范围为50nm至300nm的 平均粒度。更具体地讲，金属粉可包括平均粒度范围为50nm至IOOnm的金属粉、平均粒度范围为IOOnm至200nm的金属粉和平均粒度范围为200nm至300nm的金属粉。可以根据金属 粉的平均粒度适当地控制粘结剂树脂中包含的树脂的种类和含量，以获得期望的粘度。例 如，因为在使用平均粒度大的金属粉的情况下比表面积小，所以可以减少粘结剂树脂的总含量。在当前的实施例中，粘结剂树脂可包含从由松香酯、重均分子量为250000至 400000的高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂和重均分子量为50000至150000的低分子量聚乙 烯醇缩丁醛树脂组成的组中选择的至少一种树脂。基于100重量份的金属粉，粘结剂树脂的总含量可以是4重量份至10重量份。如果粘结剂树脂的含量少于4重量份，则树脂的含量与金属粉的总比表面积相比 不足，导致分散性能和可印性劣化。另一方面，如果粘结剂树脂的含量超过10重量份，则在 增塑和焙烧工艺过程中会存在残余碳，这会使电极连接和多层陶瓷电容器的性质劣化并降 低保险性(coverage)。通过调整粘结剂树脂中包含的三种树脂之间的含量比，可以将根据当前实施例的 用于内部电极的导电浆料组合物实现为具有多种范围的粘度。通常，用丝网印刷或凹版印刷形成内部电极。根据当前实施例的用于内部电极的 导电浆料组合物使根据各种印刷工艺(例如丝网印刷或凹版印刷)获得合适的粘度变得容
易ο如果高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的含量高，则根据当前实施例的用于内部电极 的导电浆料组合物可显示出高的粘度，这可以适用于丝网印刷。例如，导电浆料组合物可通 过仅含有高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂而具有3. OPa · s至30 · s范围的粘度。这适用 于丝网印刷。此外，根据当前实施例的用于内部电极的导电浆料组合物包含重均分子量为 50000至150000的低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂，并且可以通过增大低分子量聚乙烯醇缩 丁醛树脂的含量来降低粘度。在这种情况下，能够降低粘度，而不会降低与介电层的粘附性。例如，凹版印刷中需要使用粘度为0. IPa · s至2. OPa · s的浆料组合物，因此可通 过添加含量为高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂含量的1. 5倍或更少的重均分子量为50000至 150000的低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂来形成低粘度的浆料。根据当前实施例的用于内部电极的导电浆料组合物包含松香酯，并且可以通过增 大松香酯的含量来降低粘度。在这种情况下，可以降低粘度，而不会降低可印性以及与介电 层的粘附性。所述松香酯可以采用软化点为80°C或更低的松香酯，Tg是50°C，重均分子量是 500至2000，但是所述松香酯不限于此。添加的松香酯的含量可以是高分子量聚乙烯醇缩 丁醛树脂和低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的总含量的1. 5倍或更少。因此，可以形成低粘 度的浆料。根据当前实施例的导电浆料组合物除了上述成分之外可包括陶瓷粉，基于100重 量份的金属粉，陶瓷粉的含量可以是2重量份至6重量份。如上所述，在根据当前实施例 的用于内部电极的导电浆料组合物中，借助于分散处理而使金属粉和陶瓷粉的分散性能优 良，从而不发生胶凝或析相。
此外，用于内部电极的导电浆料组合物的溶剂可包括萜品醇、二氢萜品醇、丁基卡 必醇、煤油等，但是不限于此。第一外部电极120a和第二外部电极120b由导电金属形成。第一外部电极120a 和第二外部电极120b可由铜(Cu)、Cu合金、Ni、Ni合金、银(Ag)、钯(Pd)等组成，但是不 限于此。在下文中，将描述根据本发明实施例的制造多层陶瓷电容器的方法。首先，制备多个陶瓷生片。按照这样的方式来制备陶瓷生片，即，通过混合陶瓷粉、 粘结剂和溶剂来制造浆料，然后通过刮刀法将该浆料制成厚度为几微米的片的形状。将用于内部电极的导电浆料涂覆到陶瓷生片的表面上，从而形成第一内部电极图 案和第二内部电极图案。如上所述，可以通过将100重量份的平均粒度范围为50nm至300nm的金属粉和 4重量份至10重量份的粘结剂树脂混合，并执行分散处理，来制造用于内部电极的导电浆 料，其中，所述粘结剂树脂包含从由松香酯、重均分子量为250000至400000的高分子量聚 乙烯醇缩丁醛树脂和重均分子量为50000至150000的低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂组成 的组中选择的至少一种树脂。此外，用于内部电极的导电浆料可包含陶瓷粉、溶剂等。更具体地讲，可将用于内部电极的导电浆料组合物制备成具有3. OPa· s至 30Pa · s范围的粘度，然后可通过丝网印刷来形成内部电极图案。可选择地，可将用于内部电极的导电浆料组合物制备成具有0. 1 至2. OPa-s 范围的粘度，然后可通过凹版印刷来形成内部电极图案。如上所述，可通过将重均分子量为50000至150000的低分子量聚乙烯醇缩丁醛树 脂添加到用于内部电极的导电组合物，并调整低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的含量，来制 备粘度范围为0. IPa · s至2. OPa · s的浆料。然后，层叠形成有第一内部电极图案和第二内部电极图案的生片，并通过沿着层 叠的方向施加压力来按压层叠的陶瓷生片和内部电极浆料。因此，制造出陶瓷生片和内部 电极浆料交替地层叠的陶瓷层叠件。之后，按照每个区域对应于单元电容器的方式将陶瓷层叠件切割成小片。在这里， 执行切割的步骤，使得第一内部电极图案的端部和第二内部电极图案的端部交替地暴露于 陶瓷层叠件的端部。接下来，在例如1200°C焙烧陶瓷层叠小片，从而形成陶瓷烧结体。第一内部电极图 案通过焙烧形成第一内部电极，第二内部电极图案通过焙烧形成第二内部电极。通过在含 有水和抛光介质的滚筒中处理陶瓷烧结体来对陶瓷烧结体进行表面抛光。可以在制造陶瓷 层叠件的过程中执行表面抛光。之后，形成第一外部电极和第二外部电极，使得第一外部电极和第二外部电极覆 盖陶瓷烧结体的端部并电连接到第一内部电极和第二内部电极。然后，可以用Ni、锡(Sn) 等对外部电极的表面进行镀覆。在下面的表1的条件下制备了用于内部电极的浆料，并制造了包含浆料的多层陶 瓷电容器。表 1
权利要求
1.一种导电浆料组合物，包含金属粉，具有范围为50nm至300nm的平均粒度；粘结剂树脂，包含从由松香酯、重均分子量为250000至400000的高分子量聚乙烯醇缩 丁醛树脂和重均分子量为50000至150000的低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂组成的组中选 择的至少一种树脂，其中，基于100重量份的金属粉，粘结剂树脂的总含量是4重量份至10重量份。
2.根据权利要求1所述的导电浆料组合物，其中，所述低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂 的含量是所述高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的含量的1. 5倍或少于所述高分子量聚乙烯 醇缩丁醛树脂的含量的1.5倍。
3.根据权利要求1所述的导电浆料组合物，其中，所述松香酯的含量是所述高分子量 聚乙烯醇缩丁醛树脂和所述低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的总含量的1. 5倍或少于所述 高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂和所述低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的总含量的1. 5倍。
4.根据权利要求1所述的导电浆料组合物，其中，所述金属粉包括镍或镍合金。
5.一种制造多层陶瓷电容器的方法，包括以下步骤 制备多个陶瓷生片；制造被分散处理了的用于内部电极的导电浆料组合物，所述导电浆料组合物包含金属 粉和粘结剂树脂，所述金属粉具有范围为50nm至300nm的平均粒度，所述粘结剂树脂包含 从由松香酯、重均分子量为250000至400000的高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂和重均分子 量为50000至150000的低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂组成的组中选择的至少一种树脂，其 中，基于100重量份的金属粉，粘结剂树脂的总含量是4重量份至10重量份；使用所述导电浆料组合物在陶瓷生片上形成第一内部电极图案和第二内部电极图案；通过层叠形成有第一内部电极图案和第二内部电极图案的陶瓷生片来形成陶瓷层叠件；切割陶瓷层叠件以使第一内部电极图案的端部和第二内部电极图案的端部通过陶瓷 层叠件的端部交替地暴露，并焙烧被切割的陶瓷层叠件以形成陶瓷烧结体，其中，第一内部 电极图案通过焙烧形成第一内部电极，第二内部电极图案通过焙烧形成第二内部电极；在陶瓷烧结体的端部上形成第一外部电极和第二外部电极，使第一外部电极和第二外 部电极电连接到第一内部电极的端部和第二内部电极的端部。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的含量是所 述高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的含量的1. 5倍或少于所述高分子量聚乙烯醇缩丁醛树 脂的含量的1.5倍。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述松香酯的含量是所述高分子量聚乙烯醇缩 丁醛树脂和所述低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的总含量的1. 5倍或少于所述高分子量聚 乙烯醇缩丁醛树脂和所述低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂的总含量的1. 5倍。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述金属粉包括镍或镍合金。
全文摘要
本发明提供了一种导电浆料组合物和利用该导电浆料组合物制造多层陶瓷电容器的方法。该导电浆料组合物包含金属粉和粘结剂树脂，金属粉的平均粒度范围为50nm至300nm，基于100重量份的金属粉，粘结剂树脂的总含量是4重量份至10重量份。粘结剂树脂包含从由松香酯、重均分子量为250000至400000的高分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂和重均分子量为50000至150000的低分子量聚乙烯醇缩丁醛树脂组成的组中选择的至少一种树脂。
文档编号H01G4/008GK102117671SQ20101025573
公开日2011年7月6日 申请日期2010年8月16日 优先权日2009年12月30日
发明者尹佐镇, 李载濬, 郑贤哲, 金钟翰 申请人:三星电机株式会社