多层电容器和其上安装有多层电容器的基板的制作方法

本申请要求于2019年7月15日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0084958号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用包含于此。

本公开涉及一种多层电容器和其上安装有多层电容器的基板。

背景技术：

使用陶瓷材料的电子组件包括电容器、电感器、压电元件、压敏电阻或热敏电阻。

在他们之中，由于多层电容器的小尺寸和高容量，其可用于各种电子装置中。

近来，多层电容器的应用范围已经从it产品扩展到电子产品。特别地，由于恶劣的驱动环境，用于电子产品的多层电容器需要高可靠性。

这样的多层电容器包括：电容器主体，利用陶瓷材料形成，内电极设置在电容器主体内部；以及外电极，安装在电容器主体的表面上以连接到内电极。

近来，由于电子装置的小型化和多功能化，还需要提供多层电容器作为具有小尺寸和大容量的产品。为此，使内电极暴露在电容器主体的宽度方向上，因此，制造了具有内电极的宽度方向上的面积显著增大的结构的多层电容器。

在具有这样的结构的多层电容器中，制造电容器主体，然后在烧结之前的操作中将侧部单独附接到电容器主体的在宽度方向上的两侧。因此，侧部覆盖内电极的暴露部分。

此外，也需要对具有内电极在电容器主体的宽度方向上暴露的结构的多层电容器进行研究以确保高可靠性，以便满足电子装置和电气设备的标准。

技术实现要素：

本公开的一方面在于提供一种多层电容器及其上安装有多层电容器的基板，在所述多层电容器中，侧部和电容器主体的覆盖部包括zr以提高可靠性。

根据本公开的一方面，一种多层电容器包括：电容器主体，包括交替地堆叠的第一内电极和第二内电极，且介电层介于所述第一内电极和所述第二内电极之间，所述电容器主体具有彼此相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彼此相对的第三表面和第四表面以及连接到所述第一表面和所述第二表面、连接到所述第三表面和所述第四表面并彼此相对的第五表面和第六表面。所述第一内电极通过所述第三表面、所述第五表面和所述第六表面暴露，所述第二内电极通过所述第四表面、所述第五表面和所述第六表面暴露；第一侧部和第二侧部分别设置在所述电容器主体的所述第六表面和所述第五表面上。所述多层电容器还包括第一外电极和第二外电极，所述第一外电极和所述第二外电极分别设置在所述电容器主体的所述第三表面和所述第四表面上，并且分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极。所述电容器主体包括上覆盖部和下覆盖部，所述上覆盖部和所述下覆盖部在所述第一内电极和所述第二内电极的堆叠方向上分别设置在最上面内电极的上表面和最下面内电极的下表面上。所述第一侧部和所述第二侧部以及所述上覆盖部和所述下覆盖部包括锆(zr)。

所述第一侧部和所述第二侧部以及所述上覆盖部和所述下覆盖部中的每个可包括与各自的总摩尔数相比小于或等于1mol％的zr含量。

所述第一侧部和所述第二侧部还可包括镁(mg)。

所述第一侧部和所述第二侧部中的每个与各自的batio3的摩尔数相比可包括10mol％至30mol％的mg含量。

所述上覆盖部和所述下覆盖部还可包括镁(mg)。

所述上覆盖部和所述下覆盖部中的每个与各自的batio3的摩尔数相比可包括10mol％至30mol％的mg含量。

所述第一内电极和所述第二内电极的平均厚度可小于或等于0.41μm。

所述介电层的平均厚度可小于或等于0.4μm。

所述多层电容器可具有1.0mm的长度以及0.5mm的宽度。

所述第一外电极可包括：第一连接部，设置在所述电容器主体的所述第三表面上并连接到所述第一内电极；以及第一带部，从所述第一连接部延伸到所述电容器主体的所述第一表面的一部分，所述第二外电极可包括：第二连接部，设置在所述电容器主体的所述第四表面上并连接到所述第二内电极；以及第二带部，从所述第二连接部延伸到所述电容器主体的所述第一表面的一部分。

所述电容器主体可包括有效区域，在所述有效区域中，所述第一内电极和所述第二内电极交替地堆叠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，并且所述有效区域布置在所述第一侧部和所述第二侧部之间以及所述上覆盖部和所述下覆盖部之间。

根据本公开的另一方面，一种其上安装有多层电容器的基板包括：基板，在一个表面上具有第一电极焊盘和第二电极焊盘；以及多层电容器，被安装为使所述第一外电极和所述第二外电极分别连接到所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘。

通过以下详细描述、附图和权利要求，其他特征和方面将是明显的。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，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是根据本公开的示例性实施例的多层电容器的示意性透视图；

图2是沿图1的线i-i'截取的截面图；

图3a和图3b是分别示出应用于图1的多层电容器的第一内电极和第二内电极中的每个的结构的截面图；

图4是沿图1的线ii-ii'截取的截面图；

图5是沿图1的线iii-iii'截取的截面图；

图6、图7和图8分别是根据比较示例、示例1和示例2的侧部的孔隙度被放大的sem图像；

图9是示出安装在基板上的图2的多层电容器的示意性截面图；以及

图10是示出根据侧部和覆盖部的zr含量的绝缘电阻(ir)的曲线图。

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例示，并且不应被解释为限于在此阐述的特定实施例。确切地说，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。

在整个说明书中，将理解的是，当诸如层、区域或晶圆(基板)的元件被称为“在”另一元件“上”、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件上、直接“连接到”或直接“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的其他元件。相比之下，当元件被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，可能没有介于它们之间的元件或层。同样的标号始终表示同样的元件。如在此所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任何和所有组合。

将显而易见的是，尽管在此可使用术语第一、第二、第三等来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分，但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下面讨论的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

为了易于描述，在此可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。将理解的是，空间相对术语意在除了包含附图中描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件“上方”或“上面”的元件于是将被定位为在所述其他元件或特征“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据附图中的特定方向可包括“上方”和“下方”两种方位。装置可以被另外定位(旋转90度或者处于其他方位)，并且可相应地解释在此使用的空间相对描述语。

在此使用的术语仅描述具体实施例，并且本公开不受此限制。如在此使用的，除非上下文另外清楚指出，否则单数形式也意图包括复数形式。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，列举存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组。

在下文中，将参照示出了本公开的实施例的示意图来描述本公开的实施例。在附图中，例如，由于制造技术和/或公差，可估计示出的形状的变型。因此，本公开的实施例不应被解释为限于在此示出的区域的特定形状，例如，本公开的实施例应包括制造中导致的形状的改变。以下实施例也可由实施例中的一个或组合构成。

以下描述的本公开的内容可具有各种构造，并且仅提出在此所需的构造，但不限于此。

当定义方向以清楚地描述本公开的示例性实施例时，附图上的x、y和z分别指示多层电容器的长度方向、宽度方向和厚度方向。

此外，在本公开的示例性实施例中，z方向可用作具有与其中介电层彼此堆叠的堆叠方向相同的含义。

图1是根据本公开的示例性实施例的多层电容器的示意性透视图，图2是沿图1的线i-i'截取的截面图，图3a和图3b是分别示出应用于图1的多层电容器的第一内电极和第二内电极中的每个的结构的截面图，图4是沿图1的线ii-ii'截取的截面图，并且图5是沿图1的线iii-iii'截取的截面图。

接下来，将参照图1至图5描述根据本公开的示例性实施例的多层电容器。

参照图1至图5，根据本公开的示例性实施例的多层电容器100包括电容器主体110、第一侧部141和第二侧部142以及第一外电极131和第二外电极132。

在这种情况下，第一侧部141和第二侧部142包括锆(zr)。

另外，电容器主体110包括有效区域以及上覆盖部112和下覆盖部113。

在这种情况下，上覆盖部112和下覆盖部113包括zr。

在本公开的示例性实施例中，有效区域不包括zr，而作为边缘部的上覆盖部和下覆盖部以及侧部包括zr。因此，侧部和覆盖部的密度增大并且击穿电压(bdv)增大，并且可靠性提高。此外，第一侧部141和第二侧部142以及上覆盖部112和下覆盖部113可包括batio3(bt)。

此外，根据本公开的示例性实施例，多层电容器100的在x方向上的长度是1.0mm，并且多层电容器100的在y方向上的宽度是0.5mm。

形成电容器主体110的多个介电层111在z方向上堆叠然后烧结，并且电容器主体110的相邻介电层111成为一体，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不容易明显。

另外，电容器主体110包括多个介电层111以及第一内电极121和第二内电极122，第一内电极121和第二内电极122具有不同的极性，并且第一内电极121和第二内电极122在z方向上交替地布置且介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间。

此外，电容器主体110可包括：有效区域，作为对形成电容器的容量有贡献的部分；以及上覆盖部112和下覆盖部113，作为边缘部。在有效区域中，第一内电极和第二内电极在z方向上交替地设置且介电层111介于第一内电极和第二内电极之间。上覆盖部和下覆盖部分别设置在有效区域的在z方向上的上表面和下表面上。

如上所述，电容器主体110具有不受限制的形状，并且可具有六面体形状，并且可包括在z方向上彼此相对的第一表面1和第二表面2、连接到第一表面1和第二表面2并且在x方向上彼此相对的第三表面3和第四表面4、以及连接到第一表面1和第二表面2、连接到第三表面3和第四表面4并且在y方向上彼此相对的第五表面5和第六表面6。在这种情况下，第一表面1可以是安装表面。

介电层111可包括陶瓷粉末，例如，batio3基陶瓷粉末等。

此外，batio3基陶瓷粉末可以是其中ca或zr部分溶解在batio3(bt)中的(ba1-xcax)tio3、ba(ti1-ycay)o3、(ba1-xcax)(ti1-yzry)o3、ba(ti1-yzry)o3等，但是本公开的实施例不限于此。

此外，还可将陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘合剂、分散剂等与陶瓷粉末一起添加到介电层111。

陶瓷添加剂可包括例如过渡金属氧化物或过渡金属碳化物、稀土元素、镁(mg)、铝(al)等。

第一内电极121和第二内电极122是施加有不同极性的电极，形成在介电层111上并在z方向上堆叠，并且可在电容器主体110内部在z方向上交替布置为彼此相对，且单个介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间。

在这种情况下，第一内电极121和第二内电极122可通过介于它们之间的介电层111彼此电隔离。

此外，第一内电极121通过电容器主体110的第三表面3、第五表面5和第六表面6暴露。在这种情况下，第一内电极121也可通过电容器主体110的将第三表面3连接到第五表面5的角部和电容器主体110的将第三表面3连接到第六表面6的角部暴露。

第二内电极122通过电容器主体110的第四表面4、第五表面5和第六表面6暴露。在这种情况下，第二内电极122也可通过电容器主体110的将第四表面4连接到第五表面5的角部和电容器主体110的将第四表面4连接到第六表面6的角部暴露。

在这种情况下，第一内电极121的端部和第二内电极122的端部通过电容器主体110的第三表面3和第四表面4交替地暴露，可与稍后将描述的设置在电容器主体110的在x方向上的两个端部上的第一外电极131和第二外电极132接触并电连接。

根据上述构造，当将预定电压施加到第一外电极131和第二外电极132时，电荷在第一内电极121和第二内电极122之间累积。

在这种情况下，多层电容器100的电容与在有效区域中在z方向上彼此叠置的第一内电极121和第二内电极122之间的叠置面积成比例。

如在本公开的示例性实施例中，当构造第一内电极121和第二内电极122时，不仅第一内电极121和第二内电极122的基本面积扩大，而且第一内电极121和第二内电极122竖直地叠置的面积也增大，因此可增大多层电容器100的容量。

此外，可减少由内电极引起的台阶部，因此可提高绝缘电阻的加速寿命。因此，可提供具有优异的容量特性和改善的可靠性的多层电容器。

在这种情况下，形成第一内电极121和第二内电极122的材料不受特别限制。例如，第一内电极和第二内电极可使用利用贵金属材料或镍(ni)和铜(cu)之中的至少一种形成的导电膏形成。

另外，可使用诸如丝网印刷或凹版印刷的印刷导电膏的方法，但是本公开的实施例不限于此。

第一侧部141设置在电容器主体110的第六表面6上，而第二侧部142设置在电容器主体110的第五表面5上。

第一侧部141和第二侧部142与第一内电极121和第二内电极122中的通过电容器主体110的第五表面5和第六表面6暴露的部分的前端接触，以覆盖所述前端。

第一侧部141和第二侧部142可用于保护电容器主体110以及第一内电极121和第二内电极122免受外部冲击的影响，并确保电容器主体110周围的绝缘特性和防潮可靠性。

为第一外电极131和第二外电极132提供具有不同极性的电压，并且第一外电极和第二外电极设置在电容器主体110的在x方向上的两个端部上，并与第一内电极121和第二内电极122中的通过电容器主体110的第三表面3和第四表面4暴露的部分接触并电连接。

第一外电极131可包括第一连接部131a和第一带部131b。

第一连接部131a设置在电容器主体110的第三表面3上，并且与第一内电极121中的通过电容器主体110的第三表面3向外暴露的端部接触，以将第一内电极121物理连接且电连接到第一外电极131。

第一带部131b是从第一连接部131a延伸到电容器主体110的第一表面1的一部分的部分。

在这种情况下，如果需要，第一带部131b进一步延伸到电容器主体110的第二表面2、第五表面5和第六表面6以提高粘合强度，从而覆盖第一侧部141和第二侧部142中的每个的一个端部。

第二外电极132可包括第二连接部132a和第二带部132b。

第二连接部132a设置在电容器主体110的第四表面4上，并与第二内电极122中的通过电容器主体110的第二表面4向外暴露的端部接触，以将第二内电极122物理连接且电连接到第二外电极132。

第二带部132b是从第二连接部132a延伸到电容器主体110的第一表面1的一部分的部分。

在这种情况下，如果需要，第二带部132b进一步延伸到电容器主体110的第二表面2、第五表面5和第六表面6以提高粘合强度，从而覆盖第一侧部141和第二侧部142中的每个的另一端部。

通常，在形成侧部的过程中，在电容器主体和侧部彼此接触的界面处产生大量的空隙，因此可靠性会劣化。

此外，由于在电容器主体和侧部彼此接触的界面处产生空隙，因此产生电场集中。因此，击穿电压(bdv)会降低。

另外，由于空隙，降低了外部烧结密度，因此会导致防潮可靠性的劣化。

根据本公开的示例性实施例，将zr添加到侧部和覆盖部。因此，可在电容器主体的有效区域与侧部和覆盖部彼此接触的界面处产生的空隙中形成氧化物层。

如上所述，当在电容器主体和侧部彼此接触的界面处产生的空隙中形成氧化物层时，获得绝缘性能以减轻电场集中。因此，击穿电压(bdv)增大并且短路缺陷可减少。

在本公开的示例性实施例中，第一侧部141和第二侧部142以及上覆盖部112和下覆盖部113中的每个与各自的总摩尔数相比包括小于或等于1mol％的zr含量。

图10是示出根据侧部和覆盖部的zr含量的绝缘电阻(ir)的曲线图。

在图10中，#1是在第一侧部和第二侧部以及上覆盖部和下覆盖部中不包括zr的情况，#2是在第一侧部和第二侧部以及上覆盖部和下覆盖部中分别包括0.5mol％的量的zr的情况，#3是在第一侧部和第二侧部以及上覆盖部和下覆盖部中分别包括1.0mol％的量的zr的情况。

在图10中，当包括zr时，确认的是，通过减少绝缘电阻(ir)的显著差异，防潮可靠性的分布提高。详细地，确认的是，随着zr含量增大，防潮可靠性的分布进一步提高。

此外，在第一侧部141和第二侧部142以及上覆盖部112和下覆盖部113中，如果zr含量与各自的总摩尔数相比超过1mol％，则bt的烧结性显著降低。因此，会难以在相同温度水平下实现多层电容器的电容特性。

另外，在烧结期间，介电层和内电极的烧结不匹配，因此多层电容器的电特性会劣化，并且强度和可靠性会降低。

此外，第一侧部141和第二侧部142还可包括镁(mg)。

如上所述，当第一侧部141和第二侧部142还包括镁时，可在电容器主体的有效区域与侧部和覆盖部彼此接触的界面处产生的空隙中形成氧化物层。

在这种情况下，第一侧部141和第二侧部142中的每个与各自的bt的摩尔数相比可包括10mol％至30mol％的mg含量。

当第一侧部141和第二侧部142包括mg时，可在侧部和电容器主体彼此接触的界面处形成的空隙中形成氧化物层。

当第一侧部141和第二侧部142中的mg含量增大时，氧化物层的长度增大。因此，氧化物层阻挡空隙以形成绝缘层。

此外，绝缘层防止电场集中以改善多层电容器的bdv，并且由于空隙的减少，可改善多层电容器的可靠性。

在第一侧部141和第二侧部142中的每个中，当mg含量与bt相比大于或等于10mol％时，可适当地获得上述效果。

此外，在第一侧部141和第二侧部142中的每个中，如果mg含量与bt相比超过30mol％，则烧结性劣化。因此，第一侧部141和第二侧部142中的孔显著增多，并且bdv的分布差，因此多层电容器的可靠性会劣化。

另外，上覆盖部112和下覆盖部113还可包括镁(mg)。

在这种情况下，上覆盖部112和下覆盖部113中的每个与各自的bt的摩尔数相比可包括10mol％至30mol％的mg含量。

当在上覆盖部112和下覆盖部113中包括mg时，可在上覆盖部112和下覆盖部113与电容器主体的有效区域彼此接触的界面处形成的空隙中形成氧化物层。

当上覆盖部112和下覆盖部113中的mg含量增大时，氧化物层的长度增大，因此，氧化物层阻挡空隙以形成绝缘层。

此外，绝缘层防止电场集中以改善多层电容器的bdv，并且由于空隙的减少，可改善多层电容器的可靠性。

在上覆盖部112和下覆盖部113中的每个中，仅当mg含量与bt相比大于或等于10mol％且小于等于30mol％时，可适当地获得上述效果。

此外，在上覆盖部112和下覆盖部113中的每个中，如果mg含量与bt相比超过30mol％，则烧结性劣化。因此，上覆盖部112和下覆盖部113中的孔显著增多，并且bdv的分布差，因此多层电容器的可靠性会劣化。

图6、图7和图8分别是根据比较示例、示例1和示例2的侧部的孔隙度被放大的sem图像。

这里，比较示例是侧部不包括zr的情况，示例1是侧部包括0.5mol％的zr(与侧部的总摩尔数相比)的情况，并且示例2是侧部包括1.0mol％的zr(与侧部的总摩尔数相比)的情况。

参照图6至图8，与比较示例相比，在包括zr的示例1和示例2的情况下，确认的是，在抑制了晶粒尺寸的增长的同时，烧结密度增大。

详细地，与示例1相比，在其中与侧部的总摩尔数相比包括1.0mol％的zr含量的示例2的情况下，确认的是，在进一步抑制晶粒尺寸的增长的同时，烧结密度进一步增大。

因此，与比较示例相比，在本公开的示例1和示例2的情况下，可进一步改善可靠性。与示例1相比，在示例2中，可进一步改善可靠性。

另外，尽管未示出，但是即使在上覆盖部和下覆盖部中，根据是否包括zr和zr含量，也可提供类似于侧部的趋势。

此外，在本公开的示例性实施例中，介电层111的平均厚度可小于或等于0.4μm。

另外，第一内电极121和第二内电极122的平均厚度可小于或等于0.41μm。

根据本公开的示例性实施例的多层电容器具有其中第一内电极121和第二内电极122通过电容器主体的第五表面和第六表面暴露的结构，因此内电极的在宽度方向上的端部的台阶可被改善。

在这方面，即使当如上所述减小介电层以及第一内电极和第二内电极的厚度并且形成多层薄膜时，就可靠性而言也不会出现重大问题。因此，在确保多层电容器的可靠性的同时，还可增大容量。

另外，当减小内电极的平均厚度时，烧结后的收缩率减小。因此，电容器主体的端部的空隙的直径变小，并且有利于改善多层电容器的可靠性。

因此，当介电层的平均厚度小于或等于0.4μm，并且第一内电极121和第二内电极122的平均厚度小于或等于0.41μm时，空隙的直径减小。因此，可容易地在电容器主体与侧部的界面以及有效区域与覆盖部的界面处形成氧化物层。

参照图9，根据本公开的示例性实施例的其上安装有多层电容器的基板包括：基板210，在一个表面上具有第一电极焊盘221和第二电极焊盘222；以及多层电容器100，被安装为将第一外电极131和第二外电极141分别连接到第一电极焊盘221和第二电极焊盘222，且位于基板210的上表面上。

在本公开的示例性实施例中，尽管将多层电容器100示出并描述为通过焊料231和232安装在基板210上，但是如果需要，可使用导电膏代替焊料。

如以上所阐述的，根据本公开的示例性实施例，内电极暴露于电容器主体的在宽度方向上的两侧，然后分别附接侧部。因此，内电极之间的叠置区域显著增大，因此多层电容器的容量可增大。此外，由于侧部和覆盖部包括zr，因此侧部和覆盖部的密度提高，因此可提高多层电容器的可靠性。

尽管上面已经示出和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，可在不脱离本发明的由所附权利要求限定的范围的情况下进行修改和改变。