多层陶瓷电容器的制作方法

本申请要求于2018年7月26日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0087283号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。

本公开涉及一种具有改善的产品可靠性的多层陶瓷电容器。

背景技术：

通常，使用陶瓷材料的诸如电容器、电感器、压电元件、压敏电阻器或热敏电阻器的电子部件包括利用陶瓷材料形成的陶瓷主体、设置在陶瓷主体的内部的内电极和设置在陶瓷主体的表面上以连接到内电极的外电极。

近来，由于因电子产品的小型化和多功能化的缘故在芯片部件中也存在小型化和高功能性的趋势，因此，多层陶瓷电容器也需要具有小尺寸和高电容。

具体地，由于在实际使用条件下电容值可能是重要的，因此如在施加dc偏置时确保的电容值所表示的dc偏置特性变成了重要的考虑因素。

此外，由于在移动电话市场中系统正在从现有的4g网络转变为5g网络，因此在高频和低电场条件下确保电容正变为主要的问题。

在多层陶瓷电容器的陶瓷主体中的电介质晶粒的适当的晶粒生长控制对于如上所述的确保dc偏置特性以及在高频和低电场条件下确保必要的电容是至关重要的。

技术实现要素：

本公开的一方面可提供一种具有改善的产品可靠性的多层陶瓷电容器。

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以及第一外电极和第二外电极。所述陶瓷主体包括：介电层；第一内电极和第二内电极，被布置为彼此面对，并且所述介电层介于所述第一内电极和所述第二内电极之间。所述陶瓷主体包括：第一表面和第二表面，彼此相对；第三表面和第四表面，分别连接所述第一表面和所述第二表面并且彼此相对；以及第五表面和第六表面，连接所述第一表面至所述第四表面并且彼此相对。所述第一外电极设置在所述陶瓷主体的外表面上并且电连接到所述第一内电极，所述第二外电极设置在所述陶瓷主体的外表面上并且电连接到所述第二内电极，其中，所述陶瓷主体包括有效部，所述有效部形成电容并且包括被设置为彼此面对的所述第一内电极和所述第二内电极，并且所述介电层介于所述第一内电极和所述第二内电极之间，并且所述陶瓷主体还包括覆盖部和边缘部，所述覆盖部设置在所述有效部的上部和下部上，所述边缘部设置在所述有效部的侧表面上，并且其中，相对于分别包括在所述有效部的所述介电层、所述覆盖部和所述边缘部中的100摩尔的钛(ti)，所述有效部的所述介电层、所述覆盖部和所述边缘部分别包括具有大于0摩尔且小于等于1.0摩尔的含量的镁(mg)。

根据本公开的另一方面，一种多层陶瓷电容器可包括陶瓷主体以及第一外电极和第二外电极。所述陶瓷主体包括：介电层；第一内电极和第二内电极，被布置为彼此面对并且所述介电层介于所述第一内电极和所述第二内电极之间。所述第一外电极设置在所述陶瓷主体的外表面上并且电连接到所述第一内电极，所述第二外电极设置在所述陶瓷主体的外表面上并且电连接到所述第二内电极，其中，所述陶瓷主体包括：有效部，形成电容并且包括被设置为彼此面对的所述第一内电极和所述第二内电极，并且所述介电层介于所述第一内电极和所述第二内电极之间，并且所述陶瓷主体还包括边缘部，所述边缘部设置在所述有效部的侧表面以及所述有效部的上表面和下表面上，所述边缘部为所述陶瓷主体的除了所述有效部之外的外部部分，并且相对于分别包括在所述有效部的所述介电层和所述边缘部中的100摩尔的钛(ti)，所述有效部的所述介电层和所述边缘部分别包括具有大于0摩尔且小于等于1.0摩尔的含量的镁(mg)。

附图说明

通过结合附图进行的以下详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和优点将被更加清楚地理解，在附图中：

图1是示出根据本公开中的示例性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的线i-i’截取的截面图；

图3是沿着图1的线ii-ii’截取的截面图；

图4是根据本公开中的另一示例性实施例的沿着图1的线i-i’截取的截面图；

图5是根据本公开中的另一示例性实施例的沿着图1的线ii-ii’截取的截面图。

具体实施方式

现将在下文中参照附图详细地描述本公开中的示例性实施例。

图1是示出根据本公开中的示例性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的线i-i’截取的截面图。

图3是沿着图1的线ii-ii’截取的截面图。

参照图1至图3，根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电容器100包括：陶瓷主体110；多个第一内电极121和第二内电极122，设置在陶瓷主体110的内部；以及第一外电极131和第二外电极132，设置在陶瓷主体110的外表面上。

陶瓷主体110可具有彼此相对的第一表面1和第二表面2、分别连接第一表面1和第二表面2的第三表面3和第四表面4以及分别为上表面和下表面并且连接第一表面1和第二表面2以及第三表面3和第四表面4的第五表面5和第六表面6。

第一表面1和第二表面2可在陶瓷主体110的宽度方向上彼此面对。第三表面3和第四表面4可被定义为在长度方向上彼此相对的表面。第五表面5和第六表面6可被定义为在厚度方向上彼此相对的表面。

陶瓷主体110的形状没有具体地限制，而可以是如所示出的矩形平行六面体形状。

设置在陶瓷主体110的内部的多个内电极121和122分别具有暴露至陶瓷主体110的第三表面3或第四表面4的一端。

内电极121和122可具有一对具有不同的极性的第一内电极121和第二内电极122。

第一内电极121的一端可暴露至第三表面3。第二内电极122的一端可暴露至第四表面4。

第一内电极121的另一端和第二内电极122的另一端形成为距离第三表面3或第四表面4固定间距。

第一外电极131和第二外电极132可分别设置在陶瓷主体110的第三表面3和第四表面4上并且分别电连接到第一内电极121和第二内电极122。

根据本公开中的示例性实施例，形成介电层111的原材料没有具体地限制，只要通过该原材料可获得充足的静电电容即可。例如，原材料可以是钛酸钡(batio3)粉末。

作为形成介电层111的材料的各种陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘合剂、分散剂等可根据本公开的目的添加到诸如钛酸钡(batio3)的粉末。

介电层111可处于烧结的状态使得相邻的介电层之间的边界可一体化并且利用肉眼可能无法确认。

陶瓷主体110的长度对应于从陶瓷主体110的第三表面3到第四表面4的距离。

介电层111的长度为陶瓷主体110的第三表面3和第四表面4之间的距离。

根据本公开中的示例性实施例，陶瓷主体110的长度可以为400μm至1400μm，但不限于此。更具体地，陶瓷主体110的长度可以为400μm至800μm或者600μm至1400μm。

内电极121和122可设置在介电层111上并且可通过烧结形成在陶瓷主体110的内部，并且单个介电层介于内电极121和122之间。

参照图3，第一内电极121设置在介电层111上。第一内电极121相对于介电层111的长度方向没有完全地形成。也就是说，第一内电极121的一端可形成为距离陶瓷主体110的第四表面4预定的距离，并且第一内电极121的另一端可形成为直至第三表面3并且暴露至第三表面3。

第一内电极121的暴露至陶瓷主体110的第三表面3的所述另一端连接到第一外电极131。

与第一内电极121相反，第二内电极122的一端形成为距离第三表面3预定的距离并且第二内电极122的另一端暴露至第四表面4并且连接到第二外电极132。

形成第一内电极121和第二内电极122的材料没有具体地限制。例如，第一内电极121和第二内电极122可通过使用包括从由银(ag)、铅(pb)、铂(pt)、镍(ni)和铜(cu)组成的组中选择的一种或更多种材料的导电膏形成。

第一外电极131和第二外电极132可分别电连接到第一内电极121和第二内电极122以形成电容。第二外电极132可按照不同的电势连接到第一外电极131。

根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电容器100包括：有效部a，设置在陶瓷主体110的内部，形成电容，并且包括被布置为彼此面对的第一内电极121和第二内电极122，并且介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间；上覆盖部114和下覆盖部115，分别设置在有效部a的上部和下部上；以及边缘部112和113，设置在有效部a的侧表面上。

有效部a为对多层陶瓷电容器100的电容形成有贡献的部分并且可通过在介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间的情况下重复地堆叠多个第一内电极121和第二内电极122形成。

除了上覆盖部114和下覆盖部115不包括内电极之外，上覆盖部114和下覆盖部115可具有与介电层111的材料和构造相同的材料和构造。

也就是说，上覆盖部114和下覆盖部115可包括陶瓷材料(例如，钛酸钡(batio3)基陶瓷材料)。

上覆盖部114和下覆盖部115可通过在有效部a的上表面和下表面上沿着竖直方向堆叠单个介电层或者两个或更多个介电层形成并且可基本上防止内电极被物理应力或者化学应力损坏。

边缘部112和113包括设置在陶瓷主体110的第一表面1上的边缘部112和设置在第二表面2上的边缘部113。

也就是说，边缘部112和113可设置在陶瓷主体110的在宽度方向上的两个侧面上。

如图2中所示，在陶瓷主体110的沿着宽度-厚度(wt)方向截取的截面中，边缘部112和113意味着第一内电极121和第二内电极122的两端与陶瓷主体110的外界面之间的区域。

根据本公开中的示例性实施例，有效部a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113包括镁(mg)。相对于包括在有效部a中的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113中的每个中的100摩尔的钛(ti)，有效部a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113中的每个中的镁(mg)具有大于0摩尔且小于等于1.0摩尔的含量。

近来，由于因电子产品的小型化和多功能化的缘故也存在芯片部件的小型化和高功能性的趋势，因此，多层陶瓷电容器也需要具有小尺寸和高电容。

具体地，由于在实际使用条件下的电容值变得重要，因此如在施加dc偏置时确保的电容值所表示的dc偏置特性变成了重要的条件。

此外，由于在移动电话市场中系统从现有的4g网络转变为5g网络，因此在高频和低电场条件下确保电容正变为主要的问题。

在多层陶瓷电容器的陶瓷主体中的电介质晶粒的适当的晶粒生长控制对于在如上所述的确保dc偏置特性以及在高频和低电场条件下确保必要的电容是至关重要的。

根据本公开中的示例性实施例，陶瓷主体110中的有效部a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113可包括镁(mg)，并且在有效部a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113中，控制镁(mg)的含量，因此可控制每个区域中的电介质晶粒的晶粒生长，从而确保dc偏置特性并且在高频和低电场条件下确保必要的电容。

也就是说，根据本公开中的示例性实施例，为了陶瓷主体110中的有效部a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113的电介质晶粒的有效的晶粒生长控制，有效部a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113的全部包括镁(mg)。

另外，在本公开中的示例性实施例中，可控制包括在有效区a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113中的镁(mg)的含量，从而确保dc偏置特性并且在高频和低电场条件下确保必要的电容。

有效部a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113可包括包含ba和ti的母材主组分。

母材主组分包括在batio3中部分地应用ca、zr、或sn的被表示为(ba,ca)(ti,ca)o3、(ba,ca)(ti,zr)o3、ba(ti,zr)o3和(ba,ca)(ti,sn)o3的主组分中的一种或更多种。母材主组分可按照粉末的形式被包括。

有效部a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113可包括第一副组分，第一副组分包括作为副组分的mn、v、cr、fe、ni、co、cu和zn中的至少一种。

此外，有效部a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113还可包括：第二副组分，包括ba和ca中的至少一种；第三副组分，包括包含si的氧化物或碳酸盐或者包含si的玻璃复合物；第四副组分，包括y、dy、ho、er、gd、ce、nd、sm、la、tb、yb和pr中的至少一种；以及第五副组分，包括mg或al。

相对于包括在有效部a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113中的每个中的100摩尔的钛(ti)，包括在有效部a的介电层111、覆盖部114和115以及边缘部112和113中的镁(mg)分别具有大于0摩尔且小于等于1.0摩尔的含量。

通常，镁(mg)的氧化物被添加到钛酸钡以控制电介质晶粒的晶粒生长是已知的。

也就是说，已知的是，当被添加到钛酸钡的镁(mg)的氧化物的含量大时，电介质晶粒的晶粒生长被抑制，并且当添加的量小时，产生了晶粒生长异常的颗粒。

然而，不是特别知晓可有效地控制电介质晶粒的晶粒生长的镁(mg)的含量。

根据本公开中的示例性实施例，相对于如上所述的钛(ti)，每个区域可包括大于0摩尔且小于等于1.0摩尔的镁(mg)，从而确保dc偏置特性并且在高频和低电场条件下确保必要的电容。

当在每个区域中镁(mg)的含量相对于钛(ti)为0摩尔时，每个区域中的电介质晶粒过度地生长，可能不能确保dc偏置特性并且难以在高频和低电场条件下确保必要的电容。

同时，当在每个区域中的镁(mg)的含量相对于钛(ti)超过1.0摩尔时，由于在每个区域中的电介质晶粒的晶粒生长会被过度地抑制，因此难以确保必要的电容。

具体地，根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电容器100为超小型和高电容产品。介电层111的厚度为0.4μm或更小，并且第一内电极121和第二内电极122中的每个的厚度为0.4μm或更小，但是本公开不必限于此。

由于根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电容器100为超小型和高电容产品，因此与传统的产品相比，介电层111以及第一内电极121和122的厚度相对薄。在应用了这样的薄膜介电层和薄的内电极的产品的情况下，在有效部的介电层、覆盖部和边缘部的每个区域中的电介质晶粒的晶粒生长控制对于实现目标电容和改善产品可靠性是非常重要的问题。

也就是说，由于包括在传统的多层陶瓷电容器中的介电层和内电极具有比包括在根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电容器中的介电层和内电极相对更大的厚度，因此调节在有效部的介电层、覆盖部和边缘部的每个区域中的用于电介质晶粒的晶粒生长控制的镁(mg)的含量不是主要的问题。

然而，如在本公开中的示例性实施例中的应用了薄的介电层和薄的内电极的产品中，需要调节包括在有效部的介电层、覆盖部和边缘部的每个区域中的镁(mg)的含量以进行电介质晶粒的晶粒生长控制。

根据本公开中的示例性实施例，由于每个区域相对于100摩尔的钛(ti)包括大于0摩尔且小于等于1.0摩尔的镁，因此即使在介电层111以及第一内电极121和第二内电极122为具有0.4μm或更小的厚度的薄膜时，仍可确保dc偏置特性并且可在高频和低电场条件下确保的必要的电容。

然而，薄膜不意味着介电层111以及第一内电极121和第二内电极122的厚度限于0.4μm或更小，而是可被理解为具有比传统的产品的厚度薄的厚度。

图4是根据本公开中的另一示例性实施例的沿着图1的线i-i’截取的截面图。

图5是根据本公开中的另一示例性实施例的沿着图1的线ii-ii’截取的截面图。

参照图4和图5，在根据本公开中的另一示例性实施例的多层陶瓷电容器中，覆盖部114和115被划分为与陶瓷主体110的外表面相邻的第一区域114a和115a以及与第一内电极121和第二内电极122中的最外面的内电极相邻的第二区域114b和115b。包括在第一区域114a和115a以及第二区域114b和115b中的镁(mg)的含量可以是不同的。

根据本公开中的另一示例性实施例，陶瓷主体110中的覆盖部114和115被划分为具有不同的组成的两个区域，并且包括在每个区域中的镁(mg)的含量不同，因此可增强覆盖部114和115的致密度，从而改善防潮特性。

包括在覆盖部114和115的第一区域114a和115a中的镁(mg)的含量可大于包括在第二区域114b和115b中的镁(mg)的含量。

覆盖部114和115的第一区域114a和115a是与陶瓷主体110的外表面相邻的区域，并且包括在第一区域114a和115a中的镁(mg)的含量可调节为大于包括在内部的第二区域114b和115b中的镁(mg)的含量，因此可增强覆盖部114和115的第一区域114a和115a的致密度，从而改善防潮特性。

同时，包括在覆盖部114和115的第二区域114b和115b中的镁(mg)的含量可大于包括第一区域114a和115a中的镁(mg)的含量。

包括在覆盖部114和115的第二区域114b和115b中的镁(mg)的含量可调节为大于包括在外部的第一区域114a和115a中的镁(mg)的含量，因此，可增强覆盖部114和115的第二区域114b和115b的致密度，从而改善防潮特性。

具体地，可减小包括在覆盖部114和115的与陶瓷主体110的外表面相邻的第一区域114a和115a中的镁(mg)的含量，并且因此可改善与第一外电极131和第二外电极132的粘合性。

根据本公开中的另一示例性实施例，边缘部112和113被划分为与陶瓷主体110的外表面相邻的第一区域112a和113a以及与第一内电极121和第二内电极122相邻的第二区域112b和113b，并且包括在第一区域112a和113a以及第二区域112b和113b中的镁(mg)的含量可以是不同的。

在陶瓷主体110的内部的边缘部112和113可被划分为具有不同组成的两个区域并且包括在每个区域中的镁(mg)的含量可以是不同的，因此可增强边缘部112和113的致密度，从而改善防潮特性。

包括在边缘部112和113的第一区域112a和113a中的镁(mg)的含量可大于包括在第二区域112b和113b中的镁(mg)的含量。

边缘部112和113的第一区域112a和113a为与陶瓷主体110的外表面相邻的区域并且包括在第一区域112a和113a中的镁(mg)的含量可调节为大于包括在内部的第二区域112b和113b中的镁(mg)的含量，因此可增强边缘部112和113的第一区域112a和113a的致密度，从而改善防潮特性。

同时，包括在边缘部112和113的第二区域112b和113b中的镁(mg)的含量可大于包括在第一区域112a和113a中的镁(mg)的含量。

包括在边缘部112和113的第二区域112b和113b中的镁(mg)的含量可调节为大于包括在边缘部112和113的外部的第一区域112a和113a中的镁(mg)的含量，因此可增强边缘部112和113的第二区域112b和113b的致密度，从而改善防潮特性。

具体地，可减小包括在边缘部112和113的与陶瓷主体110的外表面相邻的第一区域112a和113a中的镁(mg)的含量，并且因此可改善与第一外电极131和第二外电极132的粘合性。

在下文中，将描述制造根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子部件的方法，但是本公开不限于此。

制造根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电子部件的方法可首先将利用诸如钛酸钡(batio3)等的粉末形成的浆料涂覆到载体膜上并且干燥以制备多个陶瓷生片，从而形成介电层。

可通过混合陶瓷粉末、粘合剂和溶剂以制备浆料并且利用刮刀法将浆料形成为具有数微米的厚度的片来制造陶瓷生片。

陶瓷粉末包括在batio3中部分地应用ca、zr或sn的被表示为(ba,ca)(ti,ca)o3、(ba,ca)(ti,zr)o3、ba(ti,zr)o3和(ba,ca)(ti,sn)o3的母材主组分。母材主组分可按照粉末的形式被包括。

陶瓷粉末可包括作为副组分的镁(mg)。相对于100摩尔的钛(ti)，镁(mg)的含量大于0摩尔且小于等于1.0摩尔。

接下来，可提供包括具有0.1μm至0.2μm的平均粒径并且重量为40份至50份的镍粉末的内电极导电膏。

通过使用丝网印刷法在生片上涂覆内电极导电膏以形成内电极，并且堆叠其上布置有内电极图案的生片以形成陶瓷主体110。

接下来，可在陶瓷主体110的外部上设置包括导电金属和玻璃的外电极。

导电金属没有具体地限制，而可以是从由例如铜(cu)、银(ag)、镍(ni)及其合金组成的组中选择的至少一种。

玻璃没有具体地限制，并且可使用具有与用于制造一般多层陶瓷电容器的外电极的玻璃的组成相同的组成的材料。

外电极可设置在陶瓷主体110的外表面上并且分别电连接到第一内电极和第二内电极。

还可在外电极上形成镀层。

镀层没有具体地限制，而是可包括从由例如镍(ni)、锡(sn)及其合金组成的组中选择的至少一种。

如以上所阐述的，根据本公开中的示例性实施例，陶瓷主体中的有效部的介电层、覆盖部和边缘部可包括镁(mg)，并且镁(mg)的含量可调节，因此可控制电介质晶粒的晶粒生长，从而确保dc偏置特性，并且在高频和低电场条件下确保必要的电容。

虽然以上已经示出和描述了示例性实施例，但是对本领域技术人员将明显的是，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的范围的情况下，可以进行修改和变型。