多层陶瓷电容器及具有多层陶瓷电容器的板的制作方法

本公开涉及一种多层陶瓷电容器及具有多层陶瓷电容器的板。

背景技术：

多层陶瓷电容器(mlcc)(一种多层片式电子组件)是安装在诸如包括液晶显示器(lcd)和等离子显示面板(pdp)的显示装置、计算机、个人数字助理(pda)以及蜂窝电话的各种电子产品的印刷电路板(pcb)上以进行充电或放电的片式电容器。

具有诸如紧凑、有保证的高电容并易于安装的优点的这样的mlcc可用作各种电子装置的组件。

mlcc可包括多个介电层和多个内电极，多个介电层和多个内电极具有如下结构：具有不同极性的内电极交替地设置在介电层之间。

介电层可具有压电特性和电致伸缩特性。因此，当直流(dc)电压或交流(ac)电压施加到mlcc时，可在内电极之间发生压电现象而引起振动。

这样的振动可通过mlcc的外电极传递到mlcc安装于其上的pcb，导致整个pcb称为声学反射表面从而产生作为噪音的振动声音。

振动声音可对应于范围从20hz至20000hz的音频频率，引起听者不适。可引起听者不适的这样的振动声音通常被称为声学噪声，并且需要研究以减小声学噪声。

日本专利特许公开第1994-215978号公开了下覆盖层比上覆盖层厚的mlcc，并公开了内电极形成为与基板水平的结构。

技术实现要素：

本公开的一方面可提供一种用于减小由于压电现象引起的振动而导致产生的噪声的新方案。

根据本公开的一方面，一种多层陶瓷电容器可包括：陶瓷主体，在所述陶瓷主体中，多个介电层层叠在宽度方向上，其中，所述陶瓷主体包括：有效部，包括交替地暴露到所述陶瓷主体的背对的端表面的多个第一内电极和多个第二内电极，且介电层插设在所述第一内电极和所述第二内电极之间以形成电容；上覆盖部，设置在所述有效部的上表面上；以及下覆盖部，设置在所述有效部的下表面上，并具有比所述上覆盖部大的厚度；以及第一外电极和第二外电极，形成为覆盖所述陶瓷主体的背对的端表面，其中，所述有效部的体积的立方根与所述下覆盖部的所述厚度的比在1.4至8.8的范围内。

当所述mlcc安装在印刷电路板(pcb)上时，所述多个第一内电极和所述多个第二内电极可堆叠为与所述陶瓷主体的安装表面垂直。

根据本公开的另一方面，一种具有多层陶瓷电容器的板可包括：印刷电路板(pcb)，在所述印刷电路板上设置有第一电极焊盘和第二电极焊盘；以及多层陶瓷电容器，安装在所述pcb上，其中，所述多层陶瓷电容器包括：陶瓷主体，在所述陶瓷主体中，多个介电层层叠在宽度方向上，其中，所述陶瓷主体包括：有效部，包括交替地暴露到所述陶瓷主体的背对的端表面的多个第一内电极和多个第二内电极，且介电层插设在所述第一内电极和所述第二内电极之间以形成电容；上覆盖部，设置在所述有效部的上表面上；以及下覆盖部，设置在所述有效部的下表面上，并具有比所述上覆盖部大的厚度；以及第一外电极和第二外电极，形成为覆盖所述陶瓷主体的背对的端表面，其中，所述有效部的体积的立方根与所述下覆盖部的所述厚度的比在1.4至8.8的范围内。

附图说明

本公开的以上和其他方面、特征和其他优点将通过以下结合附图进行的详细描述而被更清楚地理解，在附图中：

图1是示意性示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电容器(mlcc)的局部剖切透视图；

图2是图1的mlcc的沿着长度方向截取的截面图；

图3是图1的mlcc的沿着宽度方向截取的截面图；

图4是示出图1的mlcc安装在印刷电路板(pcb)上的状态的透视图；

图5是图4的mlcc和pcb的沿着长度方向截取的截面图；以及

图6是示意性示出图4的安装在pcb上的mlcc随着施加电压而变形的状态的截面图。

具体实施方式

现将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，可夸大或程式化组件的形状和尺寸等。

然而，本公开可按照不同的形式实施，并且不应被理解为限于在此所阐述的特定实施例。更确切地说，提供这些实施例以使本公开将是彻底的和完整的，并且将把本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。

在此使用的术语“示例性实施例”不指相同的示例性实施例，而是被提供以强调与另一示例性实施例的特定特征或特性的不同的特定特征或特性。然而，在此提供的示例性实施例被视为能够通过彼此整体组合或者彼此部分组合来实现。例如，除非在此提供相反或矛盾的描述，否则在特定示例性实施例中描述的一个元件即使没有在另一示例性实施例中被描述，仍可被理解为与另一示例性实施例相关的描述。

在说明书中，组件与另一组件的“连接”的含义包括通过第三组件间接连接以及两个组件之间的直接连接。此外，“电连接”指包括物理连接和物理断开的概念。可理解的是，当使用“第一”和“第二”提及元件时，元件不被“第一”和“第二”所限制。可仅出于使元件与其他元件区分开的目的而使用“第一”和“第二”，并且“第一”和“第二”不会限制元件的顺序或重要性。在一些情况下，在不脱离在此阐述的权利要求的范围的情况下，第一元件可称为第二元件。类似地，第二元件也可被称为第一元件。

这里，在附图中确定了上部、下部、上侧、下侧、上表面、下表面等。例如，第一连接构件设置在重新分布层上方的水平面上。然而，权利要求不限于此。此外，竖直方向指上述向上的方向和向下的方向，水平方向指方向与上述向上的方向和向下的方向垂直的方向。在这种情况下，竖直截面指沿着竖直方向上的平面截取的情况，并且其示例可以是附图中示出的截面图。此外，水平截面指沿着水平方向上的平面截取的情况，并且其示例可以是附图中示出的平面图。

在此使用的术语仅用于描述示例性实施例，而非限制本公开。在这种情况下，除非上下文另外解释，否则单数形式包括复数形式。

多层陶瓷电容器

图1是示意性示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电容器(mlcc)的局部剖切透视图。图2是图1的mlcc的沿着长度方向截取的截面图。图3是图1的mlcc的沿着宽度方向截取的截面图。

参照图1至图3，根据本公开的示例性实施例的mlcc100包括：陶瓷主体110，包括有效部115以及上覆盖部112和下覆盖部113，有效部115包括第一内电极121和第二内电极122；第一外电极131和第二外电极132，覆盖陶瓷主体110的背对的端表面。

陶瓷主体110通过在宽度方向w上堆叠多个介电层111并随后将其烧结来形成。陶瓷主体110的形状和尺寸以及堆叠的介电层111的量不限于本示例性实施例。

构成陶瓷主体110的多个介电层111处于烧结状态，并且相邻的介电层111可一体化，从而它们之间的边界在不使用扫描电子显微镜(sem)的情况下不会容易显而易见。

陶瓷主体110可包括：有效部115，用作对形成电容器的电容有贡献的部分；以及上覆盖部112和下覆盖部113，分别形成在有效部115的上表面和下表面上。有效部115可通过在宽度方向w上将多个第一内电极121和多个第二内电极122重复地布置在与插设于第一内电极121和第二内电极122之间的介电层111叠置的位置中而形成。

这里，介电层111的宽度可根据mlcc100的电容设计适当地改变。一个层的宽度可被设置为在烧结后为0.01μm至1.00μm，但是本公开不限于此。

介电层111可包括具有高介电常数的陶瓷粉末，例如，碳酸钡(batio3)基或钛酸锶(srtio3)基粉末，但是本公开不限于此。

第一内电极121和第二内电极122是一对具有不同极性的电极。第一内电极121和第二内电极122可通过在堆叠于宽度方向上的多个介电层上印刷包括导电金属的导电膏以具有预定厚度来形成，从而第一内电极121和第二内电极122暴露到陶瓷主体110的在长度方向上的背对的端表面。第一内电极121和第二内电极122可通过插设在它们之间的介电层111彼此电绝缘。

也就是说，第一内电极121和第二内电极122可通过经由陶瓷主体110的背对的端表面交替地暴露的部分电连接到第一外电极131和第二外电极132。

当电压施加到第一外电极131和第二外电极132时，在彼此面对的第一内电极121和第二内电极122之间积累电荷，这里，多层陶瓷电容器100的电容与第一内电极121和第二内电极122彼此叠置的区域的面积成比例。

可根据目的确定第一内电极121和第二内电极122的宽度。例如，考虑到陶瓷主体110的尺寸，可将第一内电极121和第二内电极122的宽度确定为落入0.2μm至1μm的范围内，但是本公开不限于此。

形成第一内电极121和第二内电极122的导电膏中包括的导电金属可以是镍(ni)、铜(cu)、钯(pd)或它们的合金，但本公开不限于此。

可通过丝网印刷法或凹版印刷法印刷导电膏，但本公开不限于此。

当mlcc100安装在印刷电路板(pcb)上时，第一内电极121和第二内电极122可堆叠为与陶瓷主体110的安装表面垂直。

在下文中，将描述其详细内容。

下覆盖部113的厚度可设置为比上覆盖部112的厚度厚。也就是说，可通过调整形成在介电层111上的第一内电极121或第二内电极122的尺寸和位置来调整上覆盖部112和下覆盖部113的厚度。

上覆盖部112和下覆盖部113可主要用于防止第一内电极121和第二内电极122由于物理应力或化学应力而被损坏。

用于形成上覆盖部112和下覆盖部113的介电层可利用与用于形成有效部115的介电层111的材料相同的材料形成。

第一外电极131和第二外电极132可利用包含导电金属的导电膏形成。导电膏中包括的导电金属可以是镍(ni)、铜(cu)、钯(pd)、金(au)或它们的合金，但本公开不限于此。

在下文中，将描述根据本示例性实施例的mlcc中包括的组件的尺寸与声学噪声之间的关系。

参照图2和图3，有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比在1.4至8.8的范围内。

有效部115的体积va可按照第一内电极121和第二内电极122的长度la、在陶瓷主体110的厚度方向上测量的内电极的尺寸ta以及陶瓷主体110的在宽度方向上的最外内电极之间的距离wa的乘积来计算。

在计算有效部115的体积va时，假设有效部的长度为第一内电极121和第二内电极122叠置的区域(即，形成电容的部分)的长度。然而，由于当多个内电极堆叠时叠置区域的长度实际上不均匀，因此在本公开的示例性实施例中将有效部115的长度定义为第一内电极121和第二内电极122的长度la。

在陶瓷主体110的厚度方向上测量的内电极的尺寸ta可以是第一内电极121和第二内电极122的宽度。

如图3中所示，根据本公开的示例性实施例，由于在将mlcc100安装在pcb上时，第一内电极121和第二内电极122堆叠为与陶瓷主体110的安装表面垂直，因此在陶瓷主体110的厚度方向上测量的内电极的尺寸ta也可视为第一内电极121和第二内电极122的宽度。

在陶瓷主体10的厚度方向上测量的内电极中的每个的尺寸ta可与有效部115的厚度对应。

此外，如图3中所示，在陶瓷主体110的宽度方向上的最外内电极之间的距离wa可限定为设置在陶瓷主体110的在宽度方向上的一侧上的最外内电极与设置在陶瓷主体110的在宽度方向上的另一侧上的最外内电极之间的距离。

在陶瓷主体110的宽度方向上的最外内电极之间的距离wa可与有效部115的宽度对应。

当具有不同极性的电压施加到形成在陶瓷主体110的背对的端表面上的第一外电极131和第二外电极132时，陶瓷主体110由于介电层111的逆压电效应而在厚度方向上膨胀和收缩，而第一外电极131和第二外电极132的背对的端部由于泊松效应而与陶瓷主体110的在厚度方向上的膨胀和收缩相反地收缩和膨胀。

这里，有效部115的中央部分为第一外电极131和第二外电极132在长度方向上的两个端部处最大程度地膨胀的部分，这是引起声学噪声产生的主要因素。

也就是说，在本示例性实施例中，为了减小声学噪声，形成在陶瓷主体110的背对的端表面上的拐点可由于在有效部115的中央部分cla处产生的应变与在下覆盖部113处产生的应变之间的差异而形成在陶瓷主体110的在厚度方向上的中央部分clc下方。

通常，当电压施加到mlcc产生的声学噪声由于与陶瓷主体对应的压电材料的压电位移而使板振动，并且由于板的回声而产生。

压电位移趋于与实现电容的有效部的体积成比例地增大。

有效部的体积指的是在mlcc的整个体积中除了没有内电极的边缘部分之外的区域的体积。

当考虑到实现电容的有效部的整个体积而非仅仅在堆叠方向上的长度时，可更精确地确定压电振动的影响。

也就是说，由于压电位移而施加到板上的力与有效部的体积成比例。

根据本公开的示例性实施例，可通过调整有效部115的体积的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比而获得可减小声学噪声产生的最佳临界点。

也就是说，根据本公开的示例性实施例，当有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比在1.4和8.8之间时，声学噪声可减小。

确定的是，声学噪声值在有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比为8.8的点急剧下降并且在该比在低于8.8时趋于减小。

具体地，与现有的mlcc相比，声学噪声从有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比为6.4或更小的点减小10％或更多。

然而，在有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比小于1.4时，声学噪声值没有进一步减小至小于36.3，确认最小临界点为1.4。

根据本公开的示例性实施例，在mlcc中，有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比在1.4和8.8之间，mlcc的尺寸可大于或等于约2.0mm×1.2mm(2012尺寸)的长度×宽度(l×w)。

通常，在内电极的堆叠方向上的压电位移和在与堆叠方向垂直的方向上的压电位移对声学噪声的影响根据mlcc的尺寸变化。

当mlcc的尺寸等于或大于约2.0mm×1.2mm(2012尺寸)的长度×宽度(l×w)时，在内电极的堆叠方向上的压电位移被确认为影响声学噪声的主要因素。

因此，可看出，当在mlcc中有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比在1.4和8.8之间，mlcc的尺寸为约2.0mm×1.2mm(2012尺寸)或更大的长度×宽度(l×w)时，获得优异的声学噪声减小效果。

由于上述特性，当mlcc100安装在pcb上时，在第一内电极121和第二内电极122堆叠为与陶瓷主体110的安装表面垂直的情况下，可更有效地减小声学噪声。

通常，当电压施加到mlcc时，陶瓷主体由于介电层的逆压电效应而在长度方向、宽度方向和厚度方向上反复地膨胀和收缩。

也就是说，当通过激光多普勒测振仪(ldv)测量陶瓷主体的长度-宽度表面(lw表面)中的位移、陶瓷主体的宽度-厚度(wt表面)中的位移以及陶瓷主体的长度-厚度表面(lt表面)中的位移时，位移的测量值按照lw表面>wt表面>lt表面的顺序呈现。

lt表面中的位移与wt表面相比约为42％，lt表面中的位移小于wt表面中的位移。理由是因为在lt表面和wt表面中产生了具有相同大小的应力，然而，由于lt表面大于wt表面，因此可推测具有相同大小的应力分布在大面积上以产生相对小的变形。

因此，可看出，lt表面中的位移在通常的mlcc中是最小的。

也就是说，当mlcc安装在pcb上时，第一内电极121和第二内电极122可堆叠为与陶瓷主体110的安装表面垂直，以使振动最小化。

试验性示例

如下制造根据实施例示例的mlcc和根据对比示例的mlcc。

首先，将形成为包括诸如钛酸钡(batio3)的粉末的浆料施加到载体膜并将其干燥，以制备具有1.8μm的厚度的多个陶瓷生片。

接下来，使用丝网将导电膏施加到多个陶瓷生片，以形成多个第一内电极121和多个第二内电极122，使得第一内电极121和第二内电极122交替地暴露到陶瓷生片的背对的端表面。

这里，相对于第一内电极121或第二内电极122在陶瓷主体的厚度方向t上设置的下覆盖部113形成为比上覆盖部112厚。

接着，在宽度方向(w)上堆叠约370层陶瓷生片以形成多层主体，并且在85℃下于1000kgf/cm²的压强下对多层主体等静压制。

其后，将压制的陶瓷多层主体切割为单个片。将切割的片在大气中于230℃下保持约60h以进行脱粘。

其后，在比ni/nio平衡氧分压低的10^-11atm至10^-10atm的氧分压下于还原气氛中烧结陶瓷主体，以使第一内电极121和第二内电极122在1200℃下不被氧化。在烧结后，陶瓷主体110的尺寸为约2.0mm×1.2mm(l×w，被称为2012尺寸)的长度×宽度(l×w)。这里，制造公差被设置为在±0.1mm的长度×宽度(l×w)的范围。

接着，第一外电极131和第二外电极132形成在陶瓷主体110的背对的端表面上，从而下覆盖部113是陶瓷主体110的下表面sb，并进行镀覆以制造mlcc100。其后，通过试验测量声学噪声。

[表1]

*是对比示例

表1中的数据表明，当有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比在1.4和8.8之间时，可减小声学噪声。

确认的是，声学噪声值在有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比为8.8的点急剧下降并且在该比在低于8.8时趋于减小。

也就是说，有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比在1.4至8.8之间的样品2至样品6以及样品10至样品13具有声学噪声减小效果。

具体地，可看出，当有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比为6.4或更小时，声学噪声与现有的mlcc相比减小10％或更多。

然而，可看出，在有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比小于1.4的样品7、样品14和样品15中，声学噪声值没有减小至低于36.3，因此，最低临界点为1.4。

在有效部115的体积va的立方根与下覆盖部113的厚度tb的比超过8.8的样品1、样品8和样品9中，声学噪声值高。

具有mlcc的板

图4是示出图1的mlcc安装在印刷电路板(pcb)上状态的透视图。图5是图4的mlcc和pcb的沿着长度方向截取的截面图。

参照图4和图5，根据本示例性实施例的mlcc100的板200包括：印刷电路板210，其上竖直地安装有mlcc100；以及第一电极焊盘221和第二电极焊盘222，形成在板210的上表面上并彼此分开。

这里，在下覆盖部113设置在下侧上并且第一外电极131和第二外电极132以接触的方式分别位于第一电极焊盘221和第二电极焊盘222上的状态下，mlcc100可通过焊料230电连接到pcb210。

当在如上所述mlcc100安装在pcb210上的状态下施加电压时，可产生声学噪声。

第一电极焊盘221和第二电极焊盘222的尺寸可以是确定将mlcc100的第一外电极131和第二外电极132分别与第一电极焊盘221和第二电极焊盘222连接的焊料230的量的指标。此外，可根据焊料230的量调整声学噪声的大小。

图6是示意性示出图4的安装在pcb上的mlcc随着施加电压而变形的状态的截面图。

参照图6，在mlcc100安装在pcb210的状态下，当具有不同极性的电压施加到形成在mlcc100的背对的端表面上的第一外电极131和第二外电极132时，陶瓷主体110由于介电层111的逆压电效应而在厚度方向上膨胀和收缩，并且第一外电极131和第二外电极132的背对的端部由于泊松效应而与陶瓷主体110的在厚度方向上的膨胀和收缩相反地收缩和膨胀。

这里，有效部115的中央部分为第一外电极131和第二外电极132的在长度方向上的两个背对的端部中最大程度膨胀的部分，这是引起声学噪声产生的主要因素。

当mlcc100的下表面sb在厚度方向上向上膨胀到最大程度时，通过因膨胀而产生推向外部的力产生施加到外电极的收缩力①，并且陶瓷主体110的上表面st和侧表面也收缩。

因此，如在本示例性实施例中，当形成在陶瓷主体110的背对的端表面上的拐点由于根据电压的施加在有效部115的中央部分cla处产生的应变与在下覆盖部113处产生的应变之间的差异而形成在比焊料230的高度低的水平面上时，可进一步减小声学噪声。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，可通过减小mlcc中产生的振动来减小pcb中产生的声学噪声。

此外，可提供能够通过减小mlcc中产生的振动来减小pcb中产生的声学噪声的有效部的体积的立方根与下覆盖部的厚度的最佳比。

虽然以上已经示出并描述了示例性实施例，但是对本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可做出修改和变型。