用于内电极的导电粉末及电容器组件的制作方法

本申请要求于2018年9月18日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0111284号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。

本公开涉及一种用于内电极的导电粉末及电容器组件。

背景技术：

多层陶瓷电容器、片式电容器安装在各种类型的电子产品(包括诸如液晶显示器(lcd)、等离子体显示面板(pdp)等的显示装置、计算机、智能手机、移动电话等)的印刷电路板上，以用于充电或放电。

这样的多层陶瓷电容器因其诸如紧凑性、高电容和易于安装的优点而可用作各种类型的电子装置的组件。由于诸如计算机、移动装置等的小尺寸和高功率电子装置的趋势，因此对小尺寸和高电容的多层陶瓷电容器的需求增大。

最近，随着对电子部件的工业兴趣增加，需要多层陶瓷电容器具有高可靠性和高强度特性以用在汽车或信息娱乐系统中。

执行烧结工艺来制造多层陶瓷电容器。在烧结工艺期间，可将介电粉末添加到用于内电极的导电膏中，以控制介电层的收缩行为与内电极的收缩行为之间的差异。

然而，添加介电粉末可能导致设置在介电层与内电极之间的边界处的晶粒变得粗糙，并且粗糙的介电晶粒可能被集中地提供有电场，使得可靠性劣化。

技术实现要素：

本公开的一方面在于提供一种具有优异的可靠性的电容器组件以及用于制造该电容器组件的用于内电极的导电粉末。

根据本公开的一方面，一种用于内电极的导电粉末包括：金属颗粒；以及氧化石墨烯，设置在所述金属颗粒的表面的至少一部分上。基于所述金属颗粒的重量，所述氧化石墨烯的含量小于1.0重量百分比。

根据本公开的一方面，一种电容器组件包括：主体，包括介电层以及交替地设置为彼此面对的多个内电极，且所述介电层介于所述多个内电极之间，所述主体具有设置为彼此背对的第一表面和第二表面、连接到所述第一表面和所述第二表面并且设置为彼此背对的第三表面和第四表面以及连接到所述第一表面至所述第四表面并且设置为彼此背对的第五表面和第六表面；以及外电极，包括设置在所述主体的所述第三表面上或所述第四表面上的连接部以及从所述连接部延伸到所述第一表面的一部分和所述第二表面的一部分的带部。所述内电极包括金属晶粒以及设置在所述金属晶粒的边界处的氧化石墨烯。

附图说明

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

图1是根据本公开中的示例性实施例的用于内电极的导电粉末的示意图；

图2是在使用根据本公开中的示例性实施例的用于内电极的导电粉末来形成内电极时介电层和内电极的简要示意图；

图3是在使用包含导电粉末和介电粉末的现有技术的导电膏来形成内电极时介电层和内电极的简要示意图；

图4是比较根据设置在金属颗粒的表面上的氧化石墨烯的含量的烧结收缩行为的曲线图；

图5是根据本公开中的另一示例性实施例的电容器组件的简要透视图；

图6是沿图5中的线i-i’截取的简要截面图；

图7a示出了其上印刷有第一内电极的陶瓷生片，并且图7b示出了其上印刷有第二内电极的陶瓷生片；

图8是图6中区域“p1”的放大图；以及

图9是图6中区域“p2”的放大图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图如下描述本公开的实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式来实施，并且本公开不应被解释为限于在此阐述的实施例。更确切地说，提供这些实施例以使得本公开将是彻底的和完整的，并且将本公开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，可夸大元件的形状和尺寸，并且始终将使用相同的附图标记来表示相同或相似的组件。

此外，将通过使用相同的附图标记来描述在各个实施例的附图中示出的相同构思范围内具有相同功能的元件。在本说明书中使用的术语是用于解释实施例而不是用于限制本发明。在本说明书中，除非明确地描述为相反，否则单数形式包括复数形式。术语“包括”以及诸如“包含”或“包括……的”的变型将理解为意指包括所陈述的成分、步骤、操作和/或元件，但不排除任何其他成分、步骤、操作和/或元件。

在附图中，可将x方向定义为第二方向、l方向或长度方向，可将y方向定义为第三方向、w方向或宽度方向，并且可将z方向定义为第一方向或层叠方向、t方向或厚度方向。

用于内电极的导电粉末

图1是根据本公开中的示例性实施例的用于内电极的导电粉末的示意图。

图2是在使用根据本公开中的示例性实施例的用于内电极的导电粉末来形成内电极时介电层和内电极的简要示意图。

图3是在使用包含导电粉末和介电粉末的现有技术的导电膏来形成内电极时介电层和内电极的简要示意图。

图4是比较根据设置在金属颗粒的表面上的氧化石墨烯的含量的烧结收缩行为的曲线图。

在下文中，将参照图1至图4更充分地描述根据示例性实施例的用于内电极的导电粉末。

参照图1，用于内电极的导电粉末包括金属颗粒10以及设置在金属颗粒10的表面的至少一部分上的氧化石墨烯20。基于金属颗粒10的重量，氧化石墨烯20的含量小于1.0重量百分比(wt％)。

金属颗粒10可以是从由镍(ni)、铜(cu)、钴(co)、铁(fe)、铂(pt)、金(au)、铝(al)、铬(cr)、镁(mg)、锰(mn)、钼(mo)、铑(rh)、硅(si)、钽(ta)、钛(ti)、钨(w)、铀(u)、钒(v)和锆(zr)组成的组中选择的至少一种，并且金属颗粒10的材料不限于此。

金属颗粒10可具有球形形状，但金属颗粒10的形状不限于此。

氧化石墨烯20可设置在金属颗粒10的表面的至少一部分上。氧化石墨烯20可设置在金属颗粒10的整个表面上。

执行烧结工艺来制造多层陶瓷电容器。由于内电极的烧结起始温度低于介电层的烧结起始温度，因此可能由于内电极与介电层之间烧结收缩行为的差异而发生层间分层等。

在现有技术中，为了在烧结期间控制介电层与内电极之间收缩行为的差异，将介电粉末(用于使用于内电极的导电粉末的收缩延迟的陶瓷材料)添加到用于内电极的导电膏中，以延迟烧结起始时间。

然而，包括在用于内电极的导电膏中的介电粉末在烧结期间移动到内电极与介电层之间的边界，使得设置在内电极与介电层之间的边界上的介电晶粒粗糙。粗糙的介电晶粒被集中地施加有电场，使得可靠性劣化。

根据示例性实施例，由于当氧化石墨烯20被设置在金属颗粒10的表面的至少一部分上时可使烧结起始温度延迟，因此可减少介电粉末的含量或者可取代介电粉末。

图2是在使用根据本公开中的示例性实施例的用于内电极的导电粉末来形成内电极时介电层和内电极的简要示意图。

图3是在使用包含导电粉末和介电粉末的现有技术的导电膏来形成内电极时介电层和内电极的简要示意图。

参照图2，在使用根据示例性实施例的用于内电极的导电粉末(其中，氧化石墨烯20设置在金属颗粒10的表面的至少一部分上)的情况下，可不添加介电粉末或者可减少介电粉末的添加量。因此，可防止介电晶粒11a在烧结期间变粗糙。

因此，与内电极12相邻的介电层11的介电晶粒11a和介电晶粒边界11b的检查表明介电晶粒11a具有小且均匀的尺寸。

此外，通过氧化石墨烯20的石墨烯桥(graphenebridge)特性而提高内电极12的平滑度，并且提高了导电性。此外，可确保内电极的厚度更小。

另一方面，参照图3，在使用包含导电粉末和介电粉末的现有技术的导电膏来形成内电极的情况下，介电粉末在烧结期间移动到内电极12’与介电层11’之间的边界，使得设置在内电极12’与介电层11’之间的边界上的介电晶粒11a’粗糙。粗糙的介电晶粒11a’经受电场强化，这可能是可靠性劣化的主要因素。其中，介电层11’包括介电晶粒11a’和介电晶粒边界11b’。

与图2中的内电极12相比，图3中的内电极12’由于电极团聚而造成电极短路。此外，图3中的内电极12’的厚度大于图2中的内电极12的厚度。

图4是比较根据设置在金属颗粒的表面上的氧化石墨烯的含量的烧结收缩行为的曲线图。

使用镍(ni)粉末作为金属颗粒。比较示例1是未涂覆氧化石墨烯(氧化石墨烯的含量为0wt％)的示例。本示例1是基于镍(ni)粉末的含量，氧化石墨烯的含量为0.5wt％的示例。比较示例2是基于镍(ni)粉末的含量，氧化石墨烯的含量为1.0wt％的示例。比较示例3是基于镍(ni)粉末的含量，氧化石墨烯的含量为1.5wt％的示例。

在比较示例1的情况下，可以看出在收缩执行10％或更大时的收缩起始温度是最早的。

在比较示例2和比较示例3(其中，基于镍(ni)粉末的含量，氧化石墨烯的含量为1.0wt％或更大)的情况下，在高温下，膨胀率迅速增加，以具有与介电层的收缩行为不同的收缩行为。因此，可能发生层间分层等。

同时，在基于镍(ni)粉末的含量，氧化石墨烯的含量为0.5wt％的本示例1中，可看出收缩率和膨胀率是稳定的，具体地，即使在高温下收缩率和膨胀率也小于10％。

因此，基于金属颗粒的含量，氧化石墨烯的含量可小于1.0wt％，具体地，基于金属颗粒的含量，氧化石墨烯的含量可小于或等于0.9wt％(不包括0)。

不必限制基于金属颗粒的含量，氧化石墨烯的含量的下限。然而，在基于金属颗粒的含量，氧化石墨烯的含量小于0.1wt％的情况下，延迟烧结起始温度的效果可能不充分。因此，基于金属颗粒的含量，氧化石墨烯的含量可大于或等于0.1wt％。

根据示例性实施例的用于内电极的导电粉末可具有核-壳结构，其中，核包括金属颗粒10并且壳包括氧化石墨烯20。

在氧化石墨烯中，碳原子与氧原子之比(c/o)可以是1至1.2。

氧化石墨烯20可具有包括至少两个层的多层结构。多层结构可允许进一步改善导电性。

电容器组件

图5是根据本公开中的另一示例性实施例的电容器组件的简要透视图。

图6是沿图5中的线i-i’截取的简要截面图。

图7a示出了其上印刷有第一内电极的陶瓷生片，并且图7b示出了其上印刷有第二内电极的陶瓷生片。

图8是图6中区域“p1”的放大图。

图9是图6中区域“p2”的放大图。

在下文中，将参照图5至图9详细描述根据另一示例性实施例的电容器组件。

根据示例性实施例的电容器组件100包括主体110以及外电极131和132。主体110包括多个介电层111以及交替地设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，并且主体110具有设置为在z方向上彼此背对的第一表面1和第二表面2、连接到第一表面1和第二表面2并设置为在x方向上彼此背对的第三表面3和第四表面4以及连接到第一表面1至第四表面4并设置为在y方向上彼此背对的第五表面5和第六表面6。外电极131包括设置在主体110的第三表面3上的连接部c以及从连接部c延伸到第一表面1的一部分和第二表面2的一部分的带部b，外电极132包括设置在主体110的第四表面4上的连接部c以及从连接部c延伸到第一表面1的一部分和第二表面2的一部分的带部b。内电极121和122包括金属晶粒以及设置在金属晶粒的边界处的氧化石墨烯。

在主体110中，介电层111以及内电极121和122交替地层叠。

主体110在形状上没有限制，但可具有六面体形状或与六面体形状类似的形状。由于在烧结期间包括在主体110中的陶瓷粉末的收缩期间，使得主体110可具有大致上六面体形状，而不是具有完全直线的六面体形状。

主体110可具有设置为在厚度方向(z方向)上彼此背对的第一表面1和第二表面2、连接到第一表面1和第二表面2并设置为在长度方向(x方向)上彼此背对的第三表面3和第四表面4以及连接到第一表面1和第二表面2以及第三表面3和第四表面4并设置为在宽度方向(y方向)上彼此背对的第五表面5和第六表面6。

构成主体110的多个介电层111被烧结，并且可彼此一体化，使得在不使用扫描电子显微镜(sem)的情况下它们之间的边界可以不是显而易见的。

根据示例性实施例，介电层111的材料没有限制，只要可利用介电层111获得足够的电容即可。例如，介电层111的材料可以是钛酸钡基材料、铅复合钙钛矿基材料、钛酸锶基材料等。

根据本公开的目的，可将陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘合剂、分散剂等添加到作为介电层111的材料的诸如钛酸钡(batio3)的粉末中。

多个内电极121和122可设置为彼此面对，并且介电层111介于内电极121和122之间。

由于内电极121和122包括金属晶粒以及设置在金属晶粒的边界处的氧化石墨烯，因此可确保高导电性。如上所述，氧化石墨烯在烧结期间可通过石墨烯桥特性用于改善内电极121和122的平滑度，并且可用于进一步减小内电极121和122的厚度。

内电极121和122可包括交替地设置为彼此面对的第一内电极121和第二内电极122，且介电层介于第一内电极121和第二内电极122之间。

第一内电极121和第二内电极122可分别暴露于主体110的第三表面和第四表面。

参照图5和图6，第一内电极121可与第四表面4分开并通过第三表面3暴露，并且第二内电极122可与第三表面3分开并通过第四表面4暴露。第一外电极131可设置在主体110的第三表面3上以连接到第一内电极121，并且第二外电极132可设置在主体110的第四表面4上以连接到第二内电极122。

第一内电极121和第二内电极122可通过介于第一内电极121和第二内电极122之间的介电层111而彼此电分开。参照图7a和图7b，可通过在厚度方向(z方向)上交替层叠陶瓷生片a和陶瓷生片b并且烧结层叠的陶瓷生片a和陶瓷生片b而形成主体110，其中，在陶瓷生片a上印刷有第一内电极121，在陶瓷生片b上印刷有第二内电极122。

用于内电极的导电粉末可包括金属颗粒以及设置在金属颗粒的表面的一部分上的氧化石墨烯，并且可使用包括用于内电极的导电粉末(在导电粉末中，基于金属颗粒的重量，氧化石墨烯的含量小于1.0wt％)的导电膏形成第一内电极121和第二内电极122。

导电膏的印刷方法可以是丝网印刷法、凹版印刷法等，但不限于此。

根据另一示例性实施例的电容器组件100可包括电容形成部和覆盖部112。电容形成部设置在主体110内部，并且包括设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，以这种方式形成电容。覆盖部112设置在电容形成部的上方和下方。

覆盖部112不包括内电极121和122，并且可包括与介电层111的材料相同的材料。例如，覆盖部112可包括诸如钛酸钡基材料、铅复合钙钛矿基材料、钛酸锶基材料等的陶瓷材料。

可通过将单个介电层或者两个或更多个介电层分别垂直地层叠在电容形成部的顶表面上和底表面上而形成覆盖部112。覆盖部112可基本上用于防止内电极被物理或化学应力损坏。

根据另一示例性实施例的电容器组件100包括外电极131和132，外电极131包括设置在主体110的第三表面3上的连接部c以及从连接部c延伸到第一表面1的一部分和第二表面2的一部分的带部b，外电极132包括设置在主体110的第四表面4上的连接部c以及从连接部c延伸到第一表面1的一部分和第二表面2的一部分的带部b。

外电极131和132的带部b可分别从连接部c延伸到第一表面1的一部分和第二表面2的一部分以及第五表面5的一部分和第六表面6的一部分。

外电极131和132可包括第一外电极131和第二外电极132，第一外电极131包括设置在第三表面3上的连接部，第二外电极132包括设置在第四表面4上的连接部。

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可连接到与连接到第一外电极131的电势不同的电势。

外电极131可包括电极层131a以及设置在电极层131a上的导电树脂层131b，外电极132可包括电极层132a以及设置在电极层132a上的导电树脂层132b。

外电极131可包括设置在导电树脂层131b上的镍(ni)镀层131c以及设置在ni镀层131c上的锡(sn)镀层131d，外电极132可包括设置在导电树脂层132b上的镍(ni)镀层132c以及设置在ni镀层132c上的锡(sn)镀层132d。

在外电极131和132包括第一外电极131和第二外电极132的情况下，第一外电极131可包括第一电极层131a、第一导电树脂层131b、第一ni镀层131c和第一sn镀层131d，并且第二外电极132可包括第二电极层132a、第二导电树脂层132b、第二ni镀层132c和第二sn镀层132d。

在下文中，将主要描述第一外电极131，但是该描述将类似地应用于第二外电极132。

从主体110的端表面到电极层131a和132a的带部b的端部的长度可比从主体110的端表面到导电树脂层131b和132b的带部b的端部的长度短。

参照图8，l1表示从主体110的第三表面3到第一电极层131a的带部b的端部的长度，并且l2表示从主体110的第三表面3到第一导电树脂层131b的带部b的端部的长度。距离l1可比距离l2短。

因此，导电树脂层131b可设置为完全地覆盖并延伸超过电极层131a以与主体110直接接触，并且导电树脂层132b可设置为完全地覆盖并延伸超过电极层132a以与主体110直接接触。

电极层131a和132a可包括导电金属和玻璃。

用在电极层131a和132a中的导电金属没有限制，只要其可电连接到内电极以形成电容即可。例如，导电金属可以是从由铜(cu)、银(ag)、镍(ni)及它们的合金组成的组中选择的至少一种。

可通过涂覆通过将玻璃料添加到导电金属粉末而制备的导电膏并且烧结导电膏来形成电极层131a和132a。

导电树脂层131b可设置在电极层131a上以完全覆盖并延伸超过电极层131a以与主体110直接接触，并且导电树脂层132b可设置在电极层132a上以完全覆盖并延伸超过电极层132a以与主体110直接接触。

导电树脂层131b和132b可包括导电金属和基体树脂。

包括在导电树脂层131b和132b中的基体树脂没有限制，只要其可具有粘合和吸收振动的功能并且可与导电金属粉末混合来制备膏即可。例如，基体树脂可包括环氧基树脂。

包括在导电树脂层131b和132b中的导电金属没有限制，只要其可电连接到电极层131a和132a即可。例如，导电金属可包括从由铜(cu)、银(ag)、镍(ni)及它们的合金组成的组中选择的至少一种。

ni镀层131c可设置在导电树脂层131b上以完全覆盖并延伸超过导电树脂层131b以与主体110直接接触，并且ni镀层132c可设置在导电树脂层132b上以完全覆盖并延伸超过导电树脂层132b以与主体110直接接触。

sn镀层131d可设置在ni镀层131c上以完全覆盖并延伸超过ni镀层131c以与主体110直接接触，并且sn镀层132d可设置在ni镀层132c上以完全覆盖并延伸超过ni镀层132c以与主体110直接接触。

sn镀层131d和132d可用于改善安装特性。

图9是图6中区域“p2”的放大图。

参照图9，在根据另一示例性实施例的电容器组件中，介电层111的厚度td以及内电极121和122中的每个的厚度te可满足td>2×te。

例如，根据另一示例性实施例，介电层111的厚度td比内电极121和122中的每个的厚度te的两倍大。

通常，用于高电压电气部件的电子组件的重要问题是在高电压环境下由击穿电压下降引起的可靠性问题。

在根据另一示例性实施例的电容器组件中，介电层111设置为具有比内电极121和122中的每个的厚度te的两倍大的厚度td，以防止在高电压环境下击穿电压下降。因此，介电层的厚度(即，内电极之间的距离)可增大，以改善击穿电压特性。

在介电层111的厚度td至多是内电极121和122中的每个的厚度te的两倍的情况下，介电层的厚度(即，内电极之间的距离)可能太小以使击穿电压下降。

内电极121和122中的每个的厚度te可小于1微米(μm)，并且介电层111的厚度td可小于2.8μm，但其厚度不限于此。

如上所述，当使用根据示例性实施例的用于内电极的导电粉末(在导电粉末中，氧化石墨烯设置在金属颗粒的表面的至少一部分上)形成内电极时，与内电极相邻的介电层的介电晶粒可形成为具有均匀且小的尺寸，并且内电极的厚度可进一步减小。因此，当内电极的厚度te和介电层的厚度td减小时，可进一步提高本公开的效果。

根据示例性实施例，可控制设置在用于内电极的导电粉末的金属颗粒的表面上的氧化石墨烯的含量，以防止在介电层与内电极之间的边界上形成粗糙的介电晶粒，并且提高电容器组件的可靠性。

虽然以上已经示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可进行修改和变型。