多層陶瓷電子元件及其制備方法與流程

本申請是申請日為2012年11月6日，申請?zhí)枮?01210438916.6，題為“多層陶瓷電子元件及其制備方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。

本發(fā)明涉及一種多層陶瓷電子元件及其制備方法。

背景技術(shù)：

使用陶瓷材料的有代表性的電子元件可以包括諸如電容器、感應(yīng)器、壓電元件、變阻器、熱敏電阻等等。

在陶瓷電子元件中，多層陶瓷電容器(mlcc)能夠被小型化，能夠具有安全的高電容且能夠易于安裝。

多層陶瓷電容器可以是安裝在諸如計算機、個人數(shù)據(jù)助理(pdas)、移動電話等等各種電子產(chǎn)品的電路板上的片式(chiptype)電容器，用于充電或放電，并且根據(jù)使用目的和其電容，具有多種尺寸和層壓數(shù)。

最近，由于電子產(chǎn)品已經(jīng)小型化，所以要求用于電子產(chǎn)品上的多層陶瓷電容器的超電容量(super-capacitance)以及超小型化。

因此，可以減少內(nèi)電極以及介電層的厚度以易于使電子產(chǎn)品小型化，以及可以確保陶瓷電容器的多層數(shù)以便實現(xiàn)超大容量。

然而，由于多層陶瓷電容器中提供的多層介電層的數(shù)量的增加，覆蓋層的厚度以及片層上的邊界區(qū)域(marginarea)減少。由于多層陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)中覆蓋層的厚度以及片層上邊界區(qū)域的減少，因此，根據(jù)多層陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)乜刂仆怆姌O的尺寸是重要的。

也就是說，在外電極的電鍍過程中，由于過度減少了外電極的尺寸以易于小型化以及實現(xiàn)高電容，電鍍液可能會浸漬到片層中，這樣可能不能夠阻止電鍍液與內(nèi)電極接觸，從而引起產(chǎn)品的可靠性退化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一方面提供了一種在電鍍外電極時，沒有改變外電極的尺寸而能夠有效地防止電鍍液浸漬到片層中的新方法。

根據(jù)本發(fā)明的一方面提供了一種多層陶瓷電子元件，該多層陶瓷電子元件包括：多個介電層層壓于其中的陶瓷燒結(jié)體；在所述陶瓷燒結(jié)體內(nèi)部形成的第一內(nèi)電極以及第二內(nèi)電極；在所述陶瓷燒結(jié)體兩端形成同時覆蓋在所述陶瓷燒結(jié)體的環(huán)狀面(circumference)上且電連接到所述第一內(nèi)電極以及第二內(nèi)電極上的第一外電極以及第二外電極；以及含有玻璃組分(glasscomponent)且在介于所述陶瓷燒結(jié)體的外表面和所述第一外電極以及第二外電極末端之間的間隙上形成的密封部分。

所述第一外電極以及第二外電極可以具有作為主組分的銀(ag)以及具有向所述第一外電極以及第二外電極中添加的玻璃組分。

所述第一外電極以及第二外電極中的玻璃組分的含量可以為所有成分的14-30體積％。

所述玻璃組分可以為玻璃粉。

所述密封部分的厚度可以為0.1-2.0μm。

所述多層陶瓷電子元件可以進一步包括在所述第一外電極以及第二外電極上形成的鎳(ni)電鍍層。

所述多層陶瓷電子元件可以進一步包括在所述鎳電鍍層上形成的錫(sn)電鍍層。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面提供了一種多層陶瓷電子元件的制備方法，該方法包括：通過將第一導(dǎo)電膏添加到第一陶瓷片以及第二陶瓷片的至少一個表面上形成第一內(nèi)電極以及第二內(nèi)電極；通過將多個在其上形成有所述第一內(nèi)電極以及第二內(nèi)電極的第一陶瓷片以及第二陶瓷片交替地層壓形成層壓體；通過將所述層壓體燒結(jié)形成陶瓷燒結(jié)體；通過將含有玻璃組分的第二導(dǎo)電膏添加到所述陶瓷燒結(jié)體的兩端以便覆蓋所述第一內(nèi)電極以及第二內(nèi)電極的暴露表面形成第一外電極以及第二外電極；以及通過將在其上形成所述第一外電極以及第二外電極的陶瓷燒結(jié)體燒結(jié)且將包含在所述第一外電極以及第二外電極中的部分玻璃組分通過所述第一外電極以及第二外電極的末端擴散到外部在介于所述陶瓷燒結(jié)體的外表面和所述第一外電極以及第二外電極末端之間的間隙上形成密封部分。

在所述第一外電極以及第二外電極形成過程中，第二導(dǎo)電膏中添加有玻璃組分同時具有銀(ag)作為主組分。

在所述第一外電極以及第二外電極形成過程中，所述第二導(dǎo)電膏中的玻璃組分的含量可以為所有成分的14-30體積％。

在所述密封部分形成過程中，所述密封部分的厚度可以為0.1-2.0μm。

所述方法可以進一步包括在所述密封部分形成之后，將所述第一外電極以及第二外電極電鍍。

在所述第一外電極以及第二外電極的電鍍過程中，可以在所述第一外電極以及第二外電極上形成由鎳(ni)和錫(sn)中的至少一種形成的至少一種電鍍層。

附圖說明

以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將更加清楚地理解本發(fā)明的上述的以及其它方面、特征和其他優(yōu)點，其中：

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的多層陶瓷電容器(‘mlcc’)的結(jié)構(gòu)的示意性透視圖；

圖2是沿著圖1中的a-a'線的剖視圖；以及

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的多層陶瓷電容器(‘mlcc’)的主要部分的平面示意圖。

具體實施方式

下面，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式，以便本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以易于實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式。

本發(fā)明的實施方式可以以多種不同形式實施，且本發(fā)明的范圍不應(yīng)該受本發(fā)明所列舉的實施方式的限制。

更確切地說，提供這些實施方式以便全面和完整地公開本發(fā)明，并將本發(fā)明的范圍充分傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

在附圖中，為了清楚可能夸大了元件的形狀和尺寸，并且始終使用相同的參考數(shù)字表示相同或類似的元件。

另外，在所有的附圖中，相同的參考數(shù)字表明具有相似功能以及實施相似作用的零件。

另外，除非有明確地相反的描述，否則詞語“含有”任何組分將理解為表示包括其它的組分但不排除任何其他的組分。

本發(fā)明涉及一種陶瓷電子元件。作為根據(jù)本發(fā)明的實施方式的陶瓷電子元件有多層陶瓷電容器、感應(yīng)器、壓電元件、變阻器、片式電阻器、熱敏電阻等等。下面，將描述作為陶瓷電子元件的一個實例的多層陶瓷電容器。

參考圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的多層陶瓷電容器100包括多個介電層111層壓于其中的陶瓷燒結(jié)體110，在所述介電層111的至少一個表面上形成的且提供在所述陶瓷燒結(jié)體110內(nèi)部的每一對第一內(nèi)電極131以及第二內(nèi)電極132，以及在所述陶瓷燒結(jié)體110的兩端上形成的且同時覆蓋在所述陶瓷燒結(jié)體110的環(huán)狀面上的第一外電極121以及第二外電極122。

另外，在介于所述陶瓷燒結(jié)體110的外表面和所述第一外電極121以及第二外電極122末端之間的間隙上提供的密封部分140，所述密封部分140可以含有玻璃組分。

所述陶瓷燒結(jié)體110可以通過堆疊多個介電層111來形成。

在將構(gòu)成所述陶瓷燒結(jié)體110的多個介電層111燒結(jié)的狀態(tài)下，多個介電層111可能會結(jié)合為一體以致于不易看到相鄰的介電層之間的分界線。

另外，所述陶瓷燒結(jié)體110的形狀沒有特別限定。通常，所述陶瓷燒結(jié)體可以為長方體形狀。

另外，所述陶瓷燒結(jié)體110的尺寸沒有特別限定。例如，所述陶瓷燒結(jié)體110的尺寸可以為0.6mm×0.3mm等等，這樣形成的所述陶瓷燒結(jié)體110可以具有1.0μf以上的相對高的電容。

另外，如果需要，具有預(yù)定厚度的介電覆蓋層(沒有標(biāo)明)可以進一步在所述陶瓷燒結(jié)體110的外部表面形成，也就是說，依據(jù)圖2在所述陶瓷燒結(jié)體110的頂部和底部上形成。

所述介電覆蓋層指的是其上沒有內(nèi)電極的介電層。如果需要，可以垂直地層壓至少兩個介電覆蓋層，因而，能夠控制其厚度。

構(gòu)成所述陶瓷燒結(jié)體110的所述介電層111可以含有陶瓷粉末，例如，batio3-基陶瓷粉末等等。

例如，所述batio3-基陶瓷粉末可以包括(ba1-xcax)tio3、ba(ti1-ycay)o3、(ba1-xcax)(ti1-yzry)o3或ba(ti1-yzry)o3，其中，例如，ca或zr部分溶解在batio3中，但沒有限定于此。

另外，如果需要，所述介電層111可以進一步含有過渡金屬氧化物、碳化物、稀土元素、諸如鎂(mg)、鋁(al)等陶瓷添加物、有機溶劑、增塑劑、粘結(jié)劑、分散劑等等中的至少一種連同所述陶瓷粉末。

另外，所述介電層111的厚度可以根據(jù)所述多層陶瓷電容器100中所期望的電容而改變。

所述第一內(nèi)電極131以及第二內(nèi)電極132可以通過印刷方法例如絲網(wǎng)印刷方法、凹版印刷方法等等使用第一導(dǎo)電膏在形成所述介電層111的陶瓷生片(ceramicgreensheets)上印刷內(nèi)電極來形成。

所述陶瓷燒結(jié)體110可以通過將其上印刷有內(nèi)電極層的陶瓷生片交替地層壓并隨后燒結(jié)來形成。所述多層陶瓷電容器100的電容在所述第一內(nèi)電極131以及第二內(nèi)電極132重疊區(qū)域中形成。

在這種情況下，所述第一導(dǎo)電膏可以含有銅(cu)、鎳(ni)、鈀(pd)、鈀-銀(pd-ag)合金等等，所有的這些均具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，但本發(fā)明的實施方式?jīng)]有限定于此。

更進一步，所述第一內(nèi)電極131以及第二內(nèi)電極132被配置為具有不同的極性且可以在所述陶瓷燒結(jié)體110的長度方向上交替地暴露通過所述陶瓷燒結(jié)體110的兩端。

所述第一內(nèi)電極131以及第二內(nèi)電極132的厚度可以根據(jù)使用目的來決定。例如，鑒于所述陶瓷燒結(jié)體110的尺寸，所述第一內(nèi)電極131以及第二內(nèi)電極132的厚度可以被設(shè)定為在范圍0.2-1.0μm之間，但本發(fā)明沒有限定于此。

所述第一外電極121以及第二外電極122在所述陶瓷燒結(jié)體110的兩端上形成同時覆蓋在所述陶瓷燒結(jié)體110的環(huán)狀面上，且與所述第一內(nèi)電極131以及第二內(nèi)電極132的暴露部分電連接以充當(dāng)外部終端(externalterminals)。

所述第一外電極121以及第二外電極122可以是由導(dǎo)電金屬制成的。例如，所述第一外電極121以及第二外電極122可以含有作為主組分的具有優(yōu)良導(dǎo)電性的銀(ag)和銀(ag)合金中的至少一種且可以含有的玻璃組分為所有成分的14-30體積％。

在這種情況下，所述玻璃組分可以為例如玻璃粉等等，但本發(fā)明沒有限定于此。

更進一步，如果需要，所述第一外電極121以及第二外電極122可以進一步含有有機載體等等，其在有機溶劑例如堿性樹脂(baseresin)中制備。

所述密封部分140在介于所述陶瓷燒結(jié)體110的外表面和所述第一外電極121以及第二外電極122末端之間的間隙上形成，以及可以含有所述第一外電極121以及第二外電極122中包含的相類似的玻璃組分。

也就是說，所述玻璃組分用于密封介于所述陶瓷燒結(jié)體110的外表面和所述第一外電極121以及第二外電極122末端之間的間隙，從而防止電鍍液或濕氣浸漬通過其間的間隙。

在這種情況下，當(dāng)所述密封部分140的厚度不足時，某些數(shù)量的電鍍液可能會浸漬到所述陶瓷燒結(jié)體110中，這樣可能會在所述陶瓷燒結(jié)體110中、在所述第一內(nèi)電極131以及第二內(nèi)電極132中或所述第一外電極121以及第二外電極122中造成裂縫等等，這可能會促使在產(chǎn)品的可靠性方面退化。

為了解決該問題，所述密封部分140的厚度可以控制在至少0.1-2.0μm范圍內(nèi)。結(jié)果，包含在所述第一外電極121以及第二外電極122中的玻璃組分含量可以控制在如上所述的14-30體積％。

因此，所述密封部分140可以表現(xiàn)為99％以上的致密性以及電鍍液的可滲透性小于1％，這樣能夠有效地阻止電鍍液或濕氣的滲透。

另外，由鎳(ni)形成的第一電鍍層150可以在所述第一外電極121以及第二外電極122上形成以及由錫(sn)形成的第二電鍍層160可以進一步在所述第一電鍍層150上形成。

所述第一電鍍層150以及第二電鍍層160可以用于提高與布線襯底(wiringsubstrate)的導(dǎo)電連接盤(conductiveland)的電連接。

在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的多層陶瓷電容器的制備方法。

首先，準(zhǔn)備多個陶瓷生片。

提供的陶瓷生片用以形成所述陶瓷燒結(jié)體110的介電層111。在這種情況下，可以用刮刀法(doctorblademethod)或其它方法將陶瓷粉末、聚合物以及溶劑混合制備的漿料形成幾個μm厚的片式形狀。

接下來，通過將第一導(dǎo)電膏以預(yù)定厚度例如0.2-1.0μm印刷在各個陶瓷生片的至少一個表面上形成第一內(nèi)電極層以及第二內(nèi)電極層。

所述第一導(dǎo)電膏可以含有由銅(cu)、鎳(ni)、鈀(pd)，和銀(ag)及其合金中的至少一種制備的金屬粉末、陶瓷粉末、二氧化硅(sio2)等等。

可用使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的任何陶瓷粉末，但本發(fā)明的實施方式?jīng)]有限定于此。例如，可以使用纖維素基樹脂、環(huán)氧樹脂、芳基樹脂、丙烯酸類樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酰胺樹脂、醇酸樹脂、松香酯等等。

在這種情況下，所述第一內(nèi)電極層暴露在所述第一陶瓷片的一端并且所述第二內(nèi)電極層暴露在所述第二陶瓷片的另一端。

可以使用絲網(wǎng)印刷法、凹版印刷法或其它方法作為印刷第一導(dǎo)電膏的方法。

接下來，將多個分別在其上形成有所述第一內(nèi)電極以及第二內(nèi)電極的第一陶瓷片以及第二陶瓷片交替地層壓，以及通過將所層壓的陶瓷生片與在所述陶瓷生片上形成的導(dǎo)電膏在層壓方向上擠壓以形成層壓體。

結(jié)果，可以制備所述陶瓷生片和用于內(nèi)電極的導(dǎo)電膏交替地層壓的陶瓷層壓體。

在本發(fā)明中，可以進一步在所述層壓體的頂部和底部提供至少一種介電覆蓋層(沒有標(biāo)明)。

所述介電覆蓋層可以由與配置在層壓體中的介電層111相同的成分形成。所述介電覆蓋層與所述介電層111不同，所述介電覆蓋層上不包括內(nèi)電極。

接下來，通過將層壓體切割以與各個電容器相符，然后在例如1000℃至1300℃的溫度下灼燒，使所形成的層壓體作為片式層壓體，從而制備了陶瓷燒結(jié)體110。

然后，所述第一外電極121以及第二外電極122可以通過將第二導(dǎo)電膏添加到所述陶瓷燒結(jié)體110的兩端以覆蓋所述第一內(nèi)電極層以及第二內(nèi)電極層的暴露表面，所述第二導(dǎo)電膏具有向所述第一外電極121以及第二外電極122中添加的玻璃組分同時具有作為主組分的導(dǎo)電金屬。

在這種情況下，將所述第一外電極121以及第二外電極122彼此電連接通過所述第一內(nèi)電極層以及第二內(nèi)電極層的暴露表面以充當(dāng)外部終端。

更進一步，所述第二導(dǎo)電膏可以進一步含有有機粘結(jié)劑、溶劑等等，以及例如可以使用玻璃粉作為第二導(dǎo)電膏中的玻璃組分。

也就是說，在本發(fā)明的實施方式中，所述第一外電極121以及第二外電極122可以通過燒結(jié)導(dǎo)電金屬、有機粘結(jié)劑、玻璃粉以及有機溶劑混合的漿料來形成。在這種情況下，所述玻璃粉的含量可以為所有成分的14-30體積％。

用于所述第一外電極121以及第二外電極122的第二導(dǎo)電膏的燒結(jié)可以在例如約600℃至900℃下進行。

通過所述第二導(dǎo)電膏的燒結(jié)將所述第一外電極121以及第二外電極122與所述第一內(nèi)電極以及第二內(nèi)電極連接起來。

在這個過程中，過多地包含在所述第一外電極121以及第二外電極122中的玻璃組分可以通過所述第一外電極121以及第二外電極122的末端擴散，因而，可以形成配置在介于所述陶瓷燒結(jié)體的外表面和所述第一外電極121以及第二外電極122末端之間的間隙上具有預(yù)定厚度的密封部分140。

在這種情況下，所述密封部分140的厚度可以形成在0.1-2.0μm以防止電鍍液在如下所描述的電鍍過程中通過所述陶瓷燒結(jié)體100浸漬到所述第一內(nèi)電極以及第二內(nèi)電極中或防止?jié)駳馔ㄟ^相同的路徑浸漬到所述第一內(nèi)電極或第二內(nèi)電極中。

另外，所述密封部分140的暴露部分從所述第一外電極121以及第二外電極122的末端起可以達到至少2μm以上以便有效地防止?jié)駳饨n到所述元件體中。

接下來，所述第一外電極121以及第二外電極122的表面經(jīng)過使用例如銅(cu)、錫(sn)等金屬的電鍍過程以形成至少一層電鍍層(沒有標(biāo)明)，從而完成了多層陶瓷電容器100的制備。

例如，可以在所述第一外電極121以及第二外電極122的表面上形成使用銅(cu)作為主組分的第一電鍍層150，然后，可以在所述成第一電鍍層150上形成使用錫(sn)作為主組分的第二電鍍層160。

在這種情況下，可以使用化學(xué)鍍膜法以及電鍍法(electroplatingmethod)中的任何一種方法實施電鍍層的形成。

如上所列舉的，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，通過在介于所述陶瓷燒結(jié)體的外表面和所述第一外電極末端之間的間隙形成含有玻璃組分的密封部分可以有效地防止電鍍液浸漬到片層中而沒有改變外電極的尺寸。

盡管通過相關(guān)的實施方式對本發(fā)明進行了展示和描述，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說沒有背離本發(fā)明隨附的權(quán)利要求所限定的精神和范圍而做出的修改和變型將是顯而易見的。