多层陶瓷电子元件及其制造方法以及用于安装的板的制作方法
【专利摘要】一种多层陶瓷电子元件，包括陶瓷本体，该陶瓷本体包括沿厚度方向堆叠的多个电介质层，并且当所述陶瓷本体的宽度定义为W以及所述陶瓷本体的厚度定义为T时，满足T/W>1.0；第一内电极和第二内电极；以及第一外电极和第二外电极，其中，当所述陶瓷本体沿宽度方向分为五个区，并且所述五个区中，中间区定义为CW1，邻近所述中间区CW1的区定义为CW2和CW3时，所述中间区CW1的电极连通性和所述区CW2或CW3的电极连通性的差别满足0.02≤(CW2或CW3)-CW1≤0.10。
【专利说明】多层陶瓷电子元件及其制造方法以及用于安装的板
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求在韩国知识产权局申请的申请号为No. 10-2013-0042860,申请日为 2013年4月18日的韩国专利申请的优先权，在此引入其公开的全部内容作为参考。
【技术领域】
[0003] 本发明涉及一种多层陶瓷电子元件、制造该多层陶瓷电子元件的方法、以及用于 安装该多层陶瓷电子元件的板。
【背景技术】
[0004] 根据最近使电子产品微型化的趋势，在电子产品中使用的多层陶瓷电子元件已被 要求减小尺寸，并具有在其中实现的高度电容。
[0005] 因此，利用各种方法已经努力尝试使较大数量堆叠的电介质层和内电极变薄，最 近，已经制造出一种多层陶瓷电子元件，该多层陶瓷电子元件中，所述电介质层的厚度减 小，并且堆叠的电介质层的数量增加。
[0006] 由于电介质层和内电极变薄，相应地，多层陶瓷电子元件能够微型化，以允许堆叠 层数数量增加，从而实现高度电容。
[0007] 然而，在以上描述的堆叠层数数量增加，同时电介质层和内电极的厚度减小的情 况下，多层陶瓷电子元件能够达到高电容，但是，由于堆叠层数数量的增加，最终的多层陶 瓷电子元件的厚度大于其宽度。
[0008] 在以上描述的多层陶瓷电子元件的厚度大于其宽度的情况下，由于形成在多 层陶瓷电子元件的两端面上的外电极通常具有圆形周面（rounded circumferential surface)，当多层陶瓷电子元件安装在印刷电路板等上时，多层陶瓷电子元件不能够保持 在安装状态，而是经常倾倒，因此，多层陶瓷电子元件的安装故障率增加。
[0009] 此外，在根据现有技术制造的高度堆叠的多层陶瓷电子元件的情况下，该多层陶 瓷电子元件的陶瓷本体具有垂直的凸面形状。在这种情况下，陶瓷本体具有凸面形状，使得 内电极的中部，也就是内电极的最高部的高度大于陶瓷本体的两侧的高度，因此，当多层陶 瓷电子元件安装在印刷电路板等上时，多层陶瓷电子元件倾倒的问题将加剧。
[0010] 以下相关的技术文件1公开了一种多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器具有小尺 寸和高电容，但并未描述解决多层陶瓷电容器安装在印刷电路板上时倾倒的问题的方法。 [0011][相关技术文件]
[0012] (专利文件1)公开出版号为No. JP2005-129802的日本专利
【发明内容】
[0013] 本发明的一个方面提供一种多层陶瓷电子元件，能够解决厚度大于宽度的多层陶 瓷电子元件安装在印刷电路板上时倾倒的问题等等，并同时在其中能够实现高电容。
[0014] 根据本发明的第一个方面，提供一种多层陶瓷电子元件，包括：陶瓷本体，该陶瓷 本体包括沿厚度方向堆叠的多个电介质层，并且当所述陶瓷本体的宽度定义为W以及所述 陶瓷本体的厚度定义为T时，满足T/W>1. 0 ;多个第一内电极和第二内电极，该多个第一内 电极和第二内电极布置在所述陶瓷本体中以相互朝向，所述第一内电极和第二内电极之间 插入有所述电介质层，并交替地通过所述陶瓷本体的两个端面暴露；以及第一外电极和第 二外电极，该第一外电极和第二外电极分别形成在所述陶瓷本体的两端面上，并且电连接 至所述第一内电极和第二内电极，其中，当所述陶瓷本体沿宽度方向分为五个区，并且在所 述五个区中，中间区被定义为CW1，邻近所述中间区CW1的区被定义为CW2和CW3时，所述中 间区CW1的电极连通性与邻近所述中间区CW1的所述区CW2或CW3的电极连通性的差别满 足 0. 02 彡（CW2 或 CW3)-CW1 彡 0. 10。
[0015] 所述陶瓷本体可满足1.2彡T/W彡3.0。
[0016] 当所述第一内电极和第二内电极沿宽度方向分为三个区，并且在所述三个区中， 中间区定义为EW1，邻近所述中间区EW1的区定义为EW2和EW3时，邻近所述中间区EW1 的所述区EW2或EW3的厚度与所述中间区EW1的厚度的比率（EW2或EW3) /EW1可以满足 1. 10 彡（EW2 或 EW3)/EW1 彡 2. 00。
[0017] 在所述陶瓷本体的所述五个区中，所述陶瓷本体的所述中间区CW1可以具有85% 或者大于85%的电极连通性，邻近所述中间区CW1的所述区CW2和CW3可以具有80%或者 大于80%的电极连通性。
[0018] 所述第一内电极和第二内电极的平均厚度可以为0. 2 μ m-o. 85 μ m。
[0019] 当所述陶瓷本体的厚度定义为Hc，并且从所述陶瓷本体的底部到最上方的内电极 的距离定义为He时，可以满足He〈Hc。
[0020] 根据本发明的另一个方面，提供一种制造多层陶瓷电子元件的方法，所述方法包 括：制备陶瓷基片；使用包含金属粉末的导电胶在所述陶瓷基片上形成内电极图案；堆叠 形成有所述内电极图案的所述陶瓷基片以使得所述内电极图案相互朝向，使得所述陶瓷基 片插入到形成有所述内电极图案的所述陶瓷基片之间，并对所述陶瓷基片施加压力以制备 多层体，当所述多层体的宽度被定义为W，并且所述多层体的厚度被定义为T时，所述多层 体满足T/W>1.0;沿着限定单个电容器的尺寸的线切割所述多层体，并对切割的多层体进 行烧结，以制备陶瓷本体，使得第一内电极和第二内电极通过所述陶瓷本体的两个端面交 替地暴露；以及在所述陶瓷本体上形成第一外电极和第二外电极，以使得该第一外电极和 第二外电极分别电连接至所述第一内电极和第二内电极，其中，当所述陶瓷本体沿宽度方 向分为五个区，并且在所述五个区中，中间区定义为CW1，邻近所述中间区CW1的区定义为 CW2和CW3时，所述中间区CW1的电极连通性与邻近所述中间区CW1的所述区CW2或CW3的 电极连通性之间的差别满足0. 02彡（CW2或CW3)-CW1彡0. 10。
[0021] 根据本发明的另一个方面，提供一种用于安装多层陶瓷电子元件的板，所述板包 括：印刷电路板，该印刷电路板具有设置在其上的第一电极垫和第二电极垫；以及以上所 述的多层陶瓷电子元件，该多层陶瓷电子元件安装在所述第一电极垫和第二电极垫上。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 本发明的上述和其他方面、特征以及其他优点从以下结合附图的详细描述中能够 更清楚地理解，其中：
[0023] 图1表示根据本发明的一种实施方式的多层陶瓷电容器的示意性立体图；
[0024] 图2表示外电极从图1的多层陶瓷电容器分离的状态的立体图；
[0025] 图3表示图1的侧视剖视图；
[0026] 图4表示图2的A部分的放大立体图；
[0027] 图5表示根据本发明的实施方式的多层陶瓷电容器的第一内电极和第二内电极 的结构的平面图；
[0028] 图6表示外电极与根据本发明的另一种实施方式的多层陶瓷电容器分离的状态 的立体图；以及
[0029] 图7表示根据本发明的实施方式的安装在印刷电路板上的多层陶瓷电容器的局 部剖视立体图。
【具体实施方式】
[0030] 以下，结合附图详细地说明本发明的实施方式。
[0031] 然而，本发明可以多种不同的方式具体地表达，并不被解释为限制于在此说明的 实施方式。相反地，提供这些实施方式，以使得公开内容全面完整的，并向本领域技术人员 充分地表达本发明的保护范围。
[0032] 附图中，为了清楚的目的，部件的形状和尺寸可被夸大，并且在全部附图中，相同 的附图标记将用于标记相同或相似的部件。
[0033] 以下，将说明根据本发明实施方式的多层陶瓷电子元件。特别是，将描述多层陶瓷 电容器。然而，本发明并不限于此。
[0034] 多层陶瓷电容器
[0035] 图1表示根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器的示意性立体图，以及图2表示 外电极从图1的多层陶瓷电容器分离状态的立体图。
[0036] 参考图1和图2,根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器100可包括陶瓷本体 110,多个第一和第二内电极121和122,以及第一和第二外电极131和132。
[0037] 陶瓷本体110可通过沿厚度方向堆叠多个电介质层111，并烧结堆叠的电介质层 的方式来制造。在此，相邻的电介质层111可成整体，使得相邻的电介质层111之间的界线 在不使用扫描电子显微镜（SEM)时难以轻易看见。
[0038] 陶瓷本体110的形状并不特定地限制，例如，陶瓷本体110可具有六面体形状。
[0039] 为了清楚地描述本发明的实施方式，当定义形成陶瓷本体110的六面体的各个方 向时，图2中的L、W和T分别表示长度方向、宽度方向以及厚度方向。
[0040] 另外，为了方便说明，陶瓷本体110在厚度方向上相对的最上和最下表面表不为 第一和第二主表面，将第一和第二主表面相互连接并在长度方向上相对设置的端面表不为 第一和第二端面，在宽度方向上相互相对设置的侧面表示为第一和第二侧面。
[0041] 进一步，陶瓷本体110具有一种形式，这种形式中，为了实现高度电容，电介质层 111的数量将增加，这种形式的陶瓷本体110当其宽度被定义为W，并且其厚度被定义为T 时，可以满足T/W>1.0,使得陶瓷本体110的厚度大于其宽度。在此，陶瓷本体110可满足 1. 2彡T/W彡3. 0, T/W为陶瓷本体的厚度与陶瓷本体的宽度的比率。
[0042] 另外，当陶瓷本体110的厚度被定义为Hc，并且从陶瓷本体110的底部到最上方的 内电极121的距离被定义为He时，能够满足He〈Hc，从而防止多层陶瓷电容器100安装到印 刷电路板等上时倾倒，以防止多层陶瓷电容器100的安装故障。
[0043] 也就是，陶瓷本体110可具有形状，该形状中，最上方的内电极121的沿宽度方向 的中部(也就是最上方的内电极121的最高部）的高度小于陶瓷本体110的两侧的高度。
[0044] 电介质层111可包括具有高度电容率的陶瓷材料，例如，钛酸钡基陶瓷粉末等等。 然而，本发明并不限于此，只要能够获得足够的电容即可。
[0045] 进一步，除了陶瓷粉末，如果需要，过渡金属氧化物（transition metal oxide)或 碳化物、稀土元素、各种陶瓷添加剂(例如锰(Mg)、铝（A1)等等)、有机溶剂、塑化剂、粘合剂、 分散剂等可以添加到电介质层111中。
[0046] 图3表示根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器的剖视图。
[0047] 参考图3,具有不同极性的第一内电极121和第二内电极122可相互朝向地设置， 第一内电极121和第二内电极122之间插入有形成电介质层111的陶瓷基片，并且第一内 电极121和第二内电极122可分别通过陶瓷本体110的第一和第二端面暴露。
[0048] 在此，第一内电极121和第二内电极122可通过设置在其之间的电介质层111而 电绝缘。
[0049] 另外，第一内电极121和第二内电极122可由导电金属形成。例如，银（Ag)、钯 (Pd)、钼（Pt)、镍（Ni)、以及铜（Cu)中的任何一种或其合金等可用作导电金属。然而，本发 明并不限于此。
[0050] 第一外电极131和第二外电极132可从陶瓷本体110的两端面延伸到陶瓷本体 110的第一和第二主表面，并可通过覆盖多个第一内电极121和第二内电极122穿过陶瓷本 体110端面暴露的部分而分别电连接于多个第一内电极121和第二内电极122。
[0051] 另外，第一外电极131和第二外电极132可由导电金属形成，例如，银（Ag)、镍 (Ni)、铜（Cu)等等。第一外电极131和第二外电极132可通过在陶瓷本体110的两个端面 上涂覆导电胶（conductive paste)而制得，导电胶可通过将玻璃粉添加到导电金属粉末 中，并进行烧结工序来制备，然而本发明并不限于此。
[0052] 同时，如果需要，第一和第二镀层(未显示)可形成在第一外电极131和第二外电极 132 上。
[0053] 当多层陶瓷电容器100通过焊料安装在印刷电路板上时，第一和第二镀层可提高 多层陶瓷电容器1〇〇和印刷电路板之间的粘合强度。
[0054] 例如，第一和第二镀层可包括形成在第一外电极131和第二外电极132上的镍 (Ni)镀层、形成在该镍镀层上的锡（Sn)镀层，然而，本发明并不限于此。
[0055] 图4表示图2的A部分的放大立体图。
[0056] 参考图4,陶瓷本体110在宽度方向上被分为CW1到CW5五个区的情况下，当五个 区的中间区被定义为CW1，并且邻近中间区CW1的区被定义为CW2和CW3时，中间区CW1的 电极连通性（electrode connectivity)和邻近中间区CW1的区CW2或CW3的电极连通性 之间的差别（CW2或CW3) -CW1可满足0. 02彡（CW2或CW3)-CW1彡0. 10。
[0057] 在此，五个区中，中间区CW1可具有85%或者大于85%的电极连通性，邻近中间区 CW1的区CW2和CW3可具有80%或者大于80%的电极连通性。
[0058] 在（CW2或CW3) -CW1的数值小于0. 02的情况下，多层陶瓷电容器100形状改进的 效果是不足够的，使得多层陶瓷电容器100可倾倒。另外在（CW2或CW3)-CW1的数值大于 〇. 10的情况下，很难获得中间区CW1的电极连通性以及在其中实现高电容。
[0059] 进一步，在中间区CW1的电极连通性小于85%，或者邻近中间区CW1的区CW2或CW3 的电极连通性小于80%的情况下，电极连通性可能退化，因此，电容将降低。
[0060] 图5表不根据本发明实施方式的多层陶瓷电容器的第一和第二内电极结构的平 面图。
[0061] 参考图5,在第一和第二内电极在宽度方向上被分为三个区EW1-EW3的情况下， 当三个区中，中间区被定义为EW1，并且邻近中间区EW1的区被定义为EW2和EW3时，邻近 中间区EW1的区EW2或EW3的厚度与中间区EW1的厚度的比率（EW2或EW3) /EW1可满足 1. 10 彡（EW2 或 EW3)/EW1 彡 2. 00。
[0062] 在此，第一内电极121和第二内电极122的平均厚度可利用扫描电子显微镜（SEM) 在长度方向上捕捉陶瓷本体110的横截面图像来测量。
[0063] 例如，平均厚度可以在从图像提取的内电极的任何一个电极长度方向上测量三十 个等距点的厚度而估算出，所述图像通过使用扫描电子显微镜（SEM)扫描从陶瓷本体110 的沿宽度方向的中部截取的陶瓷本体110的沿长度方向和厚度方向L-T的横截面来获得。
[0064] 可在工作区（active region)测量三十个等距点处的厚度，在该工作区中，第一内 电极121和第二内电极122相互重叠。
[0065] 另外，本发明的实施方式中，第一内电极121和第二内电极122的平均厚度为 0. 2 μ m-〇. 85 μ m〇
[0066] 当第一内电极121和第二内电极122的平均厚度小于0. 2 μ m时，电极连通性将退 化，因此，很难实现高电容。
[0067] 另夕卜，当第一内电极121和第二内电极122的平均厚度大于0. 85 μ m时，由于多层 陶瓷电容器自身尺寸在厚度方向上的限制，以及内电极的厚度增加，多层陶瓷电容器将具 有堆叠层数量的限制，从而减少电容，并且根据电介质层111和内电极之间的比率，陶瓷本 体110的边缘部将产生分层。
[0068] 在调整各个位置的内电极厚度的情况下，导致陶瓷本体110的中部的收缩，以显 著地减少陶瓷本体110的第一和第二主表面具有凸面形状的现象，从而能够防止多层陶瓷 电容器安装在印刷电路板上时倾倒等问题，以显著地减少多层陶瓷电容器的安装故障率。
[0069] 下表1显示了关于在陶瓷本体110的内电极的各个区测量的电极连通性，多层陶 瓷电容器中的目标电容是否实现，以及多层陶瓷电容器安装在印刷电路板上时是否倾倒。
[0070] 表 1
[0071]
【权利要求】
1. 一种多层陶瓷电子元件，包括： 陶瓷本体，该陶瓷本体包括沿厚度方向堆叠的多个电介质层，并且当所述陶瓷本体的 宽度定义为W以及所述陶瓷本体的厚度定义为T时，满足T/W>1. 0 ; 多个第一内电极和第二内电极，该多个第一内电极和第二内电极布置在所述陶瓷本体 中以相互朝向，所述第一内电极和第二内电极之间插入有所述电介质层，并交替地通过所 述陶瓷本体的两个端面暴露；以及 第一外电极和第二外电极，该第一外电极和第二外电极分别形成在所述陶瓷本体的两 个端面上并且电连接至所述第一内电极和第二内电极， 其中，当所述陶瓷本体沿宽度方向分为五个区，并且在所述五个区中，中间区定义为 CW1，邻近所述中间区CW1的区定义为CW2和CW3时，所述中间区CW1的电极连通性与邻近所 述中间区CW1的所述区CW2或CW3的电极连通性的差满足0. 02彡（CW2或CW3) -CW1彡0. 10。
2. 根据权利要求1所述的多层陶瓷电子元件，其中，所述陶瓷本体满足1. 2 < T/ W 彡 3. 0。
3. 根据权利要求1所述的多层陶瓷电子元件，其中，当所述第一内电极和第二内电 极沿所述宽度方向分为三个区，并且在所述三个区中，中间区定义为EW1，邻近所述中间区 EW1的区定义为EW2和EW3时，邻近所述中间区EW1的所述区EW2或EW3的厚度与所述中间 区EW1的厚度的比率（EW2或EW3)/EW1满足1. 10彡（EW2或EW3)/EW1彡2. 00。
4. 根据权利要求1所述的多层陶瓷电子元件，其中，在所述陶瓷本体的所述五个区中， 所述中间区CW1具有85%或者大于85%的电极连通性，邻近所述中间区CW1的所述区CW2 和CW3具有80%或者大于80%的电极连通性。
5. 根据权利要求1所述的多层陶瓷电子元件，其中，所述第一内电极和第二内电极的 平均厚度为〇· 2 μ m-0. 85 μ m。
6. 根据权利要求1所述的多层陶瓷电子元件，其中，当所述陶瓷本体的厚度定义为Hc， 并且从所述陶瓷本体的底部到最上方的内电极的距离定义为He时，满足He〈Hc。
7. -种制造多层陶瓷电子元件的方法，该方法包括： 制备陶瓷基片； 使用包含金属粉末的导电胶在所述陶瓷基片上形成内电极图案； 堆叠形成有所述内电极图案的所述陶瓷基片以使得所述内电极图案相互朝向，使得所 述陶瓷基片插入到所述内电极图案之间，并对所述陶瓷基片施加压力以制备多层体，当所 述多层体的宽度定义为W，并且所述多层体的厚度定义为T时，所述多层体满足T/W>1. 0 ; 沿着限定单个电容器的尺寸的线切割所述多层体，并对切割的多层体进行烧结以制备 陶瓷本体，以使得第一内电极和第二内电极通过所述陶瓷本体的两个端面交替地暴露；以 及 在所述陶瓷本体上形成第一外电极和第二外电极，以使得该第一外电极和第二外电极 分别电连接至所述第一内电极和第二内电极， 其中，当所述陶瓷本体沿宽度方向分为五个区，并且在所述五个区中，中间区定义为 CW1，邻近所述中间区CW1的区定义为CW2和CW3时，所述中间区CW1的电极连通性与邻近所 述中间区CW1的所述区CW2或CW3的电极连通性的差满足0. 02彡（CW2或CW3) -CW1彡0. 10。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述陶瓷本体满足1. 2彡T/W彡3. 0。
9. 根据权利要求7所述的方法，其中，当所述第一内电极和第二内电极沿所述宽度方 向分为三个区，并且在所述三个区中，中间区定义为EW1，邻近所述中间区EW1的区定义为 EW2和EW3时，邻近所述中间区EW1的所述区EW2或EW3的厚度与所述中间区EW1的厚度的 比率（EW2 或 EW3) /EW1 满足 1. 10 彡（EW2 或 EW3) /EW1 彡 2. 00。
10. 根据权利要求7所述的方法，其中，在所述陶瓷本体的所述五个区中，所述中间区 CW1具有85%或者大于85%的电极连通性，邻近所述中间区CW1的所述区CW2和CW3具有 80%或者大于80%的电极连通性。
11. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一内电极和第二内电极的平均厚度为 0. 2 μ m-〇. 85 μ m〇
12. 根据权利要求7所述的方法，其中，当所述陶瓷本体的厚度定义为Hc，并且从所述 陶瓷本体的底部到最上方的内电极的距离定义为He时，满足He〈Hc。
13. -种用于安装多层陶瓷电子元件的板，该板包括： 印刷电路板，该印刷电路板具有设置在其上的第一电极垫和第二电极垫；以及 权利要求1-6中任一项所述的多层陶瓷电子元件，该多层陶瓷电子元件安装在所述第 一电极垫和第二电极垫上。
【文档编号】H01G2/06GK104112588SQ201310282685
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年4月18日
【发明者】李旼坤, 小野雅章, 金钟翰, 李承澔 申请人:三星电机株式会社