具有緩衝層的積層陶瓷電容器的製造方法
2023-11-01 01:11:07 3
具有緩衝層的積層陶瓷電容器的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其包括堆棧體與分別設置於所述堆棧體的兩個端部的兩個外端電極組件，各外端電極組件包含電極層、樹脂緩衝層、電極保護層以及電極導接層；其中，樹脂緩衝層除了包含有熱固性樹脂及第一導電添加物之外，還包含有第二導電添加物；由此，使由電鍍方式包覆成形於所述樹脂緩衝層的表面的電極保護層的厚度降低，可使本發明對於外部應力具備優良的抵抗力，並且有良好的焊錫特性，以解決電容器因承受外部應力所產生的破損，也避免各層之間因熱膨脹係數的差異而造成產品著火或失效的缺點。
【專利說明】具有緩衝層的積層陶瓷電容器 【技術領域】
[〇〇〇1] 本發明涉及一種積層陶瓷電容器，尤其是一種具有樹脂緩衝層的結構，以適應於 應用套件後因外部環境或加工所產生的應力，避免產生所述組件的外觀破損或內部離裂而 造成應用套件的功能或信賴性喪失。 【背景技術】
[0002] 請參閱圖2所示，傳統的積層陶瓷電容器包括堆棧體30及包覆於所述堆棧體30 兩端的外端電極組件40,所述堆棧體30是由多介電層31與多內電極層32交互堆棧所構 成，各相鄰的內電極層32分別露出於堆棧體30兩端，各外端電極組件40分別與對應的內 電極層32接觸，且自堆棧體30朝外的方向分別設有電極層41、電極保護層42以及電極導 接層43,通過電極層41與內電極層32之間的接觸而形成並聯電路，所述電極保護層42包 覆在電極層41相對於堆棧體30的另側，以避免電極層41在之後焊接電極導接層43的過 程中被融蝕，而所述電極導接層43以電鍍的方式包覆於所述電極保護層42相對於電極層 41的另一側，其與基板上其它電子組件作電性連接。
[0003] 在電子組件封裝的過程中，先將所述積層陶瓷電容器安裝在基板上，再將其它電 子組件安裝在所述基板上，然而，在安裝其它電子組件的過程中會使基板彎曲變形，使得積 層陶瓷電容器承受外部應力而導致堆棧體30產生破裂，從而破壞內電極層32,或者使得外 端電極組件40和堆棧體30之間產生離裂而導致斷路，造成產品著火或失效。
[0004] 為了避免產生上述問題，如圖3所示，臺灣專利第M381157號提供一種具有緩衝層 以增加其外端電極組件50的延展性和彈性，並適應基板彎曲而避免產生斷裂或瑕疵的積 層陶瓷電容器。所述外端電極組件50自其堆棧體60朝外的方向分別設有電極層51、樹脂 緩衝層52、電極保護層53以及電極導接層54 ;其中，樹脂緩衝層52作為電極層51與電極 保護層53的連接媒介而使積層陶瓷電容器設置在應用套件上，所述應用套件的材質可為 鋁質基板、環氧玻璃纖維基板（如FR-4)等。
[0005] 由於樹脂緩衝層52為導電性或非導電性熱固性樹脂混合導電添加物所成的膏狀 或膠狀物經適當的熱處理而固化形成，因此可使積層陶瓷電容器對於外部應力具備良好的 抵抗力，並且有良好的焊錫特性，以解決電容器因承受外部應力所產生的破損，也避免各層 之間因熱膨脹係數的差異而造成產品著火或失效的缺點。
[0006] 然而，所述專利案中，其外端電極組件50中的電極保護層53與電極導接層54若 以電鍍方式施行時，因為樹脂緩衝層52的電導率相比於傳統積層陶瓷電容器的電極層41 較差，因此在其電極保護層53與電極導接層54形成時，其電極保護層53及電極導接層54 的厚度需比傳統積層陶瓷電容器的電極保護層42及電極導接層43的厚度更厚，以避免焊 錫特性不良的問題，但是，較厚的電極保護層53與電極導接層54反倒使所述專利案的結構 對於應力的緩衝性能下降，難以適應外部應力，如基板彎曲或溫度改變等現象，易產生斷裂 或瑕疵。
[0007] 其中，利用降低熱固性樹脂比例或改變金屬種類，以改善由電鍍方式施行所得的 所述專利結構對於應力的緩衝性能，都是目前已知的可行技術，但是反而使所述電容器的 焊錫特性劣化。
[0008] 是以，亟待一種解決目前技術的困境的方式。
【發明內容】
[0009] 有鑑於上述現有技術的具有樹脂緩衝層的結構的積層陶瓷電容器，其於外端電極 組件中的電極保護層與電極導接層以電鍍方式施行時，電極保護層與電極導接層的厚度較 厚，而造成此結構對於應力的緩衝性能下降的缺點。
[〇〇1〇] 本發明的目的在於提供一種具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其在無須更動樹脂緩 衝層的導電添加物種類的前提下，可具有更佳的導電性，而得以降低外端電極組件的電極 保護層與電極導接層厚度，以適應外部應力如基板彎曲或溫度改變等現象，進而避免產生 斷裂或瑕疵。
[〇〇11] 為了達到前述的發明目的，本發明所採取的技術手段為提供一種具有緩衝層的積 層陶瓷電容器，其中包含：
[0012] 堆棧體，其是由至少三個介電層與至少二個內電極層交互堆棧所構成，而各相鄰 的內電極層分別露出於所述堆棧體兩端；以及，
[0013] 兩個外端電極組件，所述兩個外端電極組件分別設置於所述堆棧體的兩個端部， 各外端電極組件包含電極層、樹脂緩衝層、電極保護層以及電極導接層；
[0014] 所述電極層至少包覆於所述堆棧體的端部，與露出於所述堆棧體相對端的內電極 層接觸；
[0015] 所述樹脂緩衝層包覆於所述電極層的外表面，其包含有熱固性樹脂、第一導電添 加物及第二導電添加物，所述第二導電添加物為金屬，所述熱固性樹脂的固化溫度高於所 述第二導電添加物的熔點；
[0016] 所述電極保護層包覆成形於所述樹脂緩衝層的外表面；
[0017] 所述電極導接層包覆成形於所述電極保護層的外表面。
[0018] 優選地，所述熱固性樹脂的含量為12至50重量百分比（wt%)，以樹脂緩衝層總重 量為基礎。
[0019] 優選地，以所述第一導電添加物及所述第二導電添加物的重量總和為基礎，所述 第一導電添加物的含量介於50至95wt%。
[0020] 優選地，所述第二導電添加物的尺寸介於0. 1微米（μ m)至100微米（μ m)之間。
[0021] 優選地，所述第二導電添加物的熔點介於100至300°C之間。
[0022] 優選地，所述樹脂緩衝層的厚度介於0. 1微米（μπι)至100微米（μπι)之間。
[0023] 優選地，所述電極保護層的厚度介於0. 1微米（μπι)至30微米（μπι)之間。
[0024] 優選地，所述熱固性樹脂為導電性樹脂，所述導電性樹脂包含至少一種選自於由 聚乙炔類、聚噻吩類、聚吡咯類、聚苯胺類以及聚芳香烴乙烯所組成的群組的熱固性樹脂。
[0025] 可選擇地，所述熱固性樹脂為非導電性樹脂，所述非導電性樹脂系包含至少一種 選自於由環氧樹脂類、酚醛類樹脂、尿素樹脂、美耐皿樹脂、不飽和聚脂樹脂、矽脂樹脂以及 聚胺基甲酸脂所組成的群組的熱固性樹脂。
[0026] 優選地，所述第一添加物選自於由金屬類粉末、金屬類箔片、金屬類纖維、碳類纖 維和碳類形態的導電添加物所組成的群組；其中金屬類粉末、金屬類箔片、金屬類纖維包含 至少一種選自於由鎳、銀、銅、鈀、其混合物及其合金所組成的群組中的物質；其中碳類纖維 和碳類形態的導電添加物包含至少一種選自於由活性碳、碳纖維以及碳納米管所組成的群 組中的物質。
[0027] 優選地，所述第二導電添加物包含至少一種選自由金屬類粉末、金屬類箔片、金屬 類纖維所組成的群組中的導電物；其中金屬類粉末、金屬類箔片、金屬類纖維的組成物選自 於由錫、鉍、鉛、銦、其混合物及其合金所組成的群組中的至少一種物質。
[0028] 優選地，所述內電極層選自於由鎳、銅、銀、鈀的粉末、合金、化合物以及其組合所 組成的群組。
[0029] 優選地，所述介電層為陶瓷材料所組成。
[0030] 優選地，所述電極層為玻璃與銅、銀、鎳的金屬粉末或其混合物所組成。
[0031] 優選地，所述電極保護層是由鎳所組成。
[0032] 優選地，所述電極導接層是由錫所組成。
[0033] 本發明通過在樹脂緩衝層中加入第二種添加物，可降低外端電極組件的電極保護 層的厚度，由此使根據本發明的積層陶瓷電容器對於外部應力具備較為良好的抵抗力，並 且有良好的焊錫特性，以解決電容器因承受外部應力所產生的破損，也避免各層之間因熱 膨脹係數的差異而造成產品著火或失效的缺點。 【專利附圖】
【附圖說明】
[〇〇34] 圖1為本發明的具有緩衝層的積層陶瓷電容器的局部側視剖面示意圖。
[0035] 圖2為現有技術的積層陶瓷電容器的局部側視剖面示意圖。
[0036] 圖3為現有技術的具有緩衝層的積層陶瓷電容器的局部側視剖面示意圖。
[0037] 符號說明
[0038] 10堆棧體 11介電層
[0039] 12內電極層 20外端電極組件
[0040] 21電極層 22樹脂緩衝層
[0041] 23電極保護層 24電極導接層
[0042] 30堆棧體 31介電層
[0043] 32內電極層 40外端電極組件
[0044] 41電極層 42電極保護層
[0045] 43電極導接層 50外端電極組件
[0046] 51電極層 52樹脂緩衝層
[0047] 53電極保護層 54電極導接層
[0048] 60堆棧體。 【具體實施方式】
[0049] 請參閱圖1所示，其為本發明的積層陶瓷電容器的優選實施例，其包括堆棧體10 以及設置於所述堆棧體10的兩個端部的外端電極組件20。
[0050] 請參閱圖1所示，所述堆棧體10是由至少三個介電層11與至少二個內電極層12 交互堆棧所構成，而各相鄰的內電極層12分別露出於所述堆棧體10的兩端，所述介電層11 是由陶瓷材料所組成，所述內電極層12的金屬組成的群組選自由鎳、含鎳的合金、含鎳化 合物以及含鎳的有機複合材料所組成的群組；或選自由銅、含銅的合金、含銅化合物以及含 銅的有機複合材料所組成的群組；或選自由鈀、含鈀的合金、含鈀化合物以及含鈀的有機復 合材料所組成的群組。優選地，所述內電極層12的材質為陶瓷粉末與鎳金屬粉末混合的膏 狀物。優選地，所述電極層21為銅所組成。
[0051] 請參閱圖1所示，所述外端電極組件20包括電極層21、樹脂緩衝層22、電極保護 層23以及電極導接層24的四層結構。
[0052] 請參閱圖1所示，所述電極層21至少包覆於所述堆棧體10的端部，與露出於所述 堆棧體10相對端的內電極層12接觸，所述電極層21的組成物包含至少一種選自於由銅、 銀、鉬、鈀和金所組成的群組中的金屬；進一步而言，所述電極層21為玻璃與銅、銀、鎳的金 屬粉末或其混合物所組成。
[0053] 請參閱圖1所示，所述樹脂緩衝層22包覆於所述電極層21的外表面，其是由熱固 性樹脂混合第一導電添加物及第二導電添加物所組成。所述熱固性樹脂為導電性樹脂或非 導電性樹脂，優選地，其以印刷或沾附等形式所形成，其厚度為〇. 1微米（μ m)?100微米 (μ m)。
[0054] 所述導電性樹脂包含至少一種選自由聚乙炔類、聚噻吩類、聚吡咯類、聚苯胺類以 及聚芳香烴乙烯所組成的群組的熱固性樹脂。所述非導電性樹脂包含至少一種選自由環氧 樹脂類、酚醛類樹脂、尿素樹脂、美耐皿樹脂、不飽和聚脂樹脂、矽類樹脂以及聚胺基甲酸脂 所組成的群組的熱固性樹脂。
[0055] 所述第一導電添加物選自由金屬類粉末、金屬類箔片、金屬類纖維、碳類纖維及碳 形態的導電物所組成的群組；其中金屬類粉末、金屬類箔片、金屬類纖維包含至少一種選自 由鎳、銀、銅、鈀、其混合物及其合金所組成的群組中的物質；其中碳類纖維和碳形態的導電 物包含至少一種選自於由活性碳、碳纖維以及碳納米管所組成的群組中的物質。
[0056] 所述第二導電添加物為一種低熔點金屬，其包含至少一種選自由金屬類粉末、金 屬類箔片、金屬類纖維的導電物所組成的群組；其中金屬類粉末、金屬類箔片、金屬類纖維 包含至少一種選自由錫、鉍、鉛、銦、其混合物及其合金所組成的群組中的物質，進一步而 言，所述第二導電添加物的特性要求為熔點範圍為1〇〇至300°C之間，其中優選的第二導電 添加物的熔點範圍為130?250°C ;尺寸大小為0. 1微米（μ m)?100微米（μ m)，為符合 外端電極的尺寸規格，其中優選的尺寸大小為1.0微米（μ m)?60微米（μ m)。
[0057] 優選地，所述樹脂緩衝層22是由12至50重量百分比的熱固性樹脂、25至83. 6重 量百分比的第一導電添加物，以及4. 4至63. 0重量百分比的第二導電添加物所組成；所述 熱固性樹脂是由環氧樹脂類與酚醛類樹脂所製成；所述第一導電添加物為金屬類箔片且為 銅，所述第二導電添加物為金屬類粉末且為錫鉍合金。更優選地，以所述第一導電添加物及 所述第二導電添加物的重量總和為基礎，所述第一導電添加物的含量介於50至95wt%。
[0058] 請參閱圖1所示，所述電極保護層23包覆成形於所述樹脂緩衝層22的外表面，其 厚度為〇. 1微米（μ m)?30微米（μ m)，最佳厚度為2微米（μ m)?20微米（μ m)。優選 地，所述電極保護層23選自於由鎳、含鎳的合金、含鎳化合物以及含鎳的有機複合材料所 組成的群組。
[0059] 請參閱圖1所示，所述電極導接層24包覆成形於所述電極保護層23的外表面，其 厚度為〇. 1微米（μ m)?10微米（μ m)，最佳厚度為3微米（μ m)?8微米（μ m)。優選 地，所述金屬導接層選自於由錫、含錫的合金、含錫化合物以及含錫的有機複合材料所組成 的群組。
[0060] 下列實施例用以說明本發明，但不用以對本發明作任何實質上的限制。
[0061] 實施例一
[0062] 本實施例比較使用電鍍方式分別製作如圖3中所示的現有技術的具有緩衝層的 積層陶瓷電容器；以及如圖2中所示的現有技術的積層陶瓷電容器，前者的樹脂緩衝層52 的導電率、後者的電極層41的電導率、兩者的電極保護層42、53的厚度，以及兩者的應力緩 衝性能；其中，應力緩衝性能以彎折測試失敗率表示，且前者的樹脂緩衝層52是由環氧樹 脂（epoxy)及銅（Cu)所製成。上述測試結果分別示於表1、表2及表3中，表1至表3中， 現有品指現有技術的具有緩衝層的積層陶瓷電容器；傳統品則為現有技術的積層陶瓷電容 器。
[0063] 根據測試結果，當現有技術的具有緩衝層的積層陶瓷電容器的電極保護層53以 電鍍的方式包覆在其樹脂緩衝層52的外表面時，因為其電導率相比於現有技術的積層陶 瓷電容器的電極層41較差（如表1)，因此當前者的電極保護層53以電鍍方式形成時，其厚 度需比後者的電極保護層42更厚（如表2)，使得前者結構對於應力的緩衝性能雖然能比後 者更好（如表3)，並符合規格要求而屬於可接受範圍，但仍有所不足，使產品仍有著火或失 效的風險。
[〇〇64] 表1現有技術的積層陶瓷電容器與現有技術的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，兩 者的電導率比較
[0065]
【權利要求】
1. 一種具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中包含： 堆棧體，其是由至少三個介電層與至少二個內電極層交互堆棧所構成，而各相鄰的內 電極層分別露出於所述堆棧體兩端；以及， 兩個外端電極組件，所述兩個外端電極組件分別設置於所述堆棧體的兩個端部，各外 端電極組件包含電極層、樹脂緩衝層、電極保護層以及電極導接層； 所述電極層至少包覆於所述堆棧體的端部，與露出於所述堆棧體相對端的內電極層接 觸； 所述樹脂緩衝層包覆於所述電極層的外表面，其包含有熱固性樹脂、第一導電添加物 及第二導電添加物，所述第二導電添加物為金屬，所述熱固性樹脂的固化溫度高於所述第 二導電添加物的熔點； 所述電極保護層包覆成形於所述樹脂緩衝層的外表面； 所述電極導接層包覆成形於所述電極保護層的外表面。
2. 根據權利要求1所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述熱固性樹脂的含量 為12至50重量百分比（wt%)，以樹脂緩衝層總重量為基礎。
3. 根據權利要求1所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中以所述第一導電添加物 及所述第二導電添加物的重量總和為基礎，所述第一導電添加物的含量介於50至95wt%。
4. 根據權利要求1所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述第二導電添加物的 尺寸介於〇. 1微米（μ m)至100微米（μ m)之間。
5. 根據權利要求1所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述第二導電添加物的 熔點介於l〇〇°C至300°C之間。
6. 根據權利要求1所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述樹脂緩衝層的厚度 介於〇. 1微米（μ m)至100微米（μ m)之間。
7. 根據權利要求1所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述電極保護層的厚度 介於〇. 1微米（μ m)至30微米（μ m)之間。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述熱固 性樹脂為導電性樹脂，所述導電性樹脂包含至少一種選自於由聚乙炔類、聚噻吩類、聚吡咯 類、聚苯胺類以及聚芳香烴乙烯所組成的群組的熱固性樹脂。
9. 根據權利要求1至7中任一項所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述熱固 性樹脂為非導電性樹脂，所述非導電性樹脂包含至少一種選自於由環氧樹脂類、酚醛類樹 月旨、尿素樹脂、美耐皿樹脂、不飽和聚脂樹脂、矽脂樹脂以及聚胺基甲酸脂所組成的群組的 熱固性樹脂。
10. 根據權利要求1至7中任一項所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述第 一添加物選自於由金屬類粉末、金屬類箔片、金屬類纖維、碳類纖維和碳類形態的導電添加 物所組成的群組；其中金屬類粉末、金屬類箔片、金屬類纖維包含至少一種選自於由鎳、銀、 銅、鈀、其混合物及其合金所組成的群組中的物質；其中碳類纖維和碳類形態的導電添加物 包含至少一種選自於由活性碳、碳纖維以及碳納米管所組成的群組中的物質。
11. 根據權利要求1至7中任一項所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述第 二導電添加物包含至少一種選自由金屬類粉末、金屬類箔片、金屬類纖維的導電物所組成 的群組中的物質；其中金屬類粉末、金屬類箔片、金屬類纖維的組成物包含至少一種選自由 錫、鉍、鉛、銦、其混合物及其合金所組成的群組中的物質。
12. 根據權利要求1至7中任一項所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述內電 極層選自於由鎳、銅、銀、鈀的粉末、合金、化合物以及其組合所組成的群組。
13. 根據權利要求1至7中任一項所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述介電 層為陶瓷材料所組成。
14. 根據權利要求1至7中任一項所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述電極 層的材質為玻璃與銅、銀、鎳的金屬粉末或其混合物所組成。
15. 根據權利要求1至7中任一項所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述電極 保護層是由鎳所組成。
16. 根據權利要求1至7中任一項所述的具有緩衝層的積層陶瓷電容器，其中所述電極 導接層是由錫所組成。
【文檔編號】H01G4/232GK104103421SQ201310127521
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月12日 優先權日:2013年4月12日
【發明者】許武州, 陳曉筠 申請人:華新科技股份有限公司