多層陶瓷電容器及其製造方法
2023-07-11 16:20:21
專利名稱：多層陶瓷電容器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種多層陶瓷電容器及其製造方法，更具體地講，涉及一種能夠防止 因熱膨脹係數的差異而導致的裂紋和脫層同時能夠穩定地確保電容量的多層陶瓷電容器 及其製造方法。
背景技術：
通常，多層陶瓷電容器包括多個陶瓷介電片和設置在多個陶瓷介電片之間的內電 極。多層陶瓷電容器能夠利用小尺寸來實現高電容量，並能夠被容易地安裝在基底上，從而 多層陶瓷電容器已被廣泛地作為用於各種電子設備的電容部件。目前，隨著小型多功能電子產品的發展，晶片元件變得更小並具有更高的性能。因 此，對小型的高電容的多層陶瓷電容器的需求增加。因此，近來已經製造了具有2μπι的厚 度和500層或更多層的堆疊的多層陶瓷電容器。然而，因陶瓷介電層的薄化和高度層壓而導致由內電極佔據的體積比增加，從而 在安裝工藝等過程中，因燒結、回流焊等施加到電路板的熱衝擊而導致在陶瓷層壓中產生 裂紋或介電擊穿。具體地說，當因在形成陶瓷層的材料和內電極層的材料之間的熱膨脹係數的差異 而產生的應力施加到陶瓷層壓時，產生裂紋。具體地講，裂紋主要產生在多層陶瓷電容器的 上部和下部的邊緣處。
發明內容
本發明的一方面提供一種夠有效地防止因熱膨脹係數的差異而導致的在陶瓷層 壓中的裂紋和脫層同時能夠穩定地確保電容量的多層陶瓷電容器及其製造方法。根據本發明的一方面提供了一種多層陶瓷電容器，所述多層陶瓷電容器包括電 容器主體，通過將具有厚度td的介電層以及多於一對的相對的具有厚度、的第一內電極和 具有與第一內電極的厚度相同的厚度的第二內電極交替堆疊來形成，在所述第一內電極和 所述第二內電極之間具有所述介電層；保護層，通過在電容器主體的上表面和下表面中的 至少一個上堆疊介電材料層來形成為具有厚度t。，其中，當從彼此相對的第一內電極與第 二內電極的區域的端到電容器主體的端表面和側表面的厚度為a時，所述多層陶瓷電容器 滿足下面的式1 10 < tc/(te+td) < 30 式 1。這裡，多層陶瓷電容器可滿足下面的式2 0. 2 < tc/a < 0. 8 式 2。這裡，堆疊的介電層的數量可以為100至1000。
根據本發明的另一方面提供了一種多層陶瓷電容器，所述多層陶瓷電容器包括 電容器主體，通過將具有厚度td的介電層以及多於一對的相對的具有厚度、的第一內電極 和具有與第一內電極的厚度相同的厚度的第二內電極交替堆疊來形成，在所述第一內電極 和所述第二內電極之間具有所述介電層；保護層，通過在電容器主體的上表面和下表面中 的至少一個上堆疊介電材料層來形成為具有厚度t。，其中，當從彼此相對的第一內電極與 第二內電極的區域的端到電容器主體的端表面和側表面的厚度為a時，所述多層陶瓷電容 器滿足下面的式2 0. 2 < tc/a < 0. 8 式 2。 這裡，堆疊的介電層的數量可以為100至1000。根據本發明的另一方面提供了一種製造多層陶瓷電容器的方法，所述方法包括以 下步驟通過將具有厚度td的介電層以及多於一對的相對的具有厚度、的第一內電極和 具有與第一內電極的厚度相同的厚度的第二內電極交替堆疊來形成電容器主體，在所述第 一內電極和所述第二內電極之間具有所述介電層；通過在電容器主體的上表面和下表面中 的至少一個上堆疊介電材料層來形成保護層，使得介電材料層具有厚度t。；壓制電容器主 體；燒結電容器主體，其中，當從彼此相對的第一內電極與第二內電極的區域的端到電容器 主體的端表面和側表面的厚度為a時，所述多層陶瓷電容器滿足下面的式1 :10 < tc/(te+td) < 30 式 1。這裡，所述製造多層陶瓷電容器的方法可滿足下面的式2 0. 2 < tc/a < 0. 8 式 2。在形成電容器主體的步驟中，堆疊的介電層的數量可以為100至1000。所述製造多層陶瓷電容器的方法還可包括在壓制步驟和燒結步驟之間的切割電 容器主體以形成獨立的單元。根據本發明的另一方面提供了一種製造多層陶瓷電容器的方法，所述方法包括以 下步驟通過將具有厚度td的介電層以及多於一對的相對的具有厚度、的第一內電極和具 有與第一內電極的厚度相同的厚度的第二內電極交替堆疊來形成電容器主體，在所述第一 內電極和所述第二內電極之間具有所述介電層；通過在電容器主體的上表面和下表面中的 至少一個上堆疊介電材料層來形成保護層，以使保護層具有厚度t。；壓制電容器主體；燒結 電容器主體，其中，當從彼此相對的第一內電極與第二內電極的區域的端到電容器主體的 端表面和側表面的厚度為a時，所述多層陶瓷電容器滿足下面的式2 0. 2 < tc/a < 0. 8 式 2。在形成電容器主體的步驟中，堆疊的介電層的數量可以為100至1000。所述製造多層陶瓷電容器的方法還可包括在壓制步驟和燒結步驟之間的切割電 容器主體以形成獨立的單元。
通過下面結合附圖進行的詳細描述，本發明的上述和其它方面、特徵和其它優點 將會被更加清楚的理解，附圖中圖1是示意性地示出根據本發明示例性實施例的多層陶瓷電容器的透視圖；圖2是沿圖1的A-A'線截取的剖視圖3是沿 圖1的B-B'線截取的剖視圖；圖4A至圖4C是示意性地示出根據本發明示例性實施例的多層陶瓷電容器的主要 製造工藝的剖視圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖來詳細描述示例性實施例，使得本發明所屬領域的技術人 員能夠容易地實施示例性實施例。然而，在描述的本發明的示例性實施例中，省略了對眾所 周知的功能或結構的詳細描述，從而不至於因不必要的贅述而使得對本發明的描述變得費解。此外，在附圖中，同樣的標號始終表示執行相似的功能和動作的部件。應該理解，當元件被稱為「與」另一元件「連接」時，它可以直接與另一元件連接，或 者它可以在它們之間設置元件而與另一元件間接連接。相反，除非明確描述，否則詞語「包 括」將被理解為意味包括所述元件而不排除任意其它元件。在下文中，將參照圖1至圖4C來描述根據本發明示例性實施例的多層陶瓷電容器 和主要製造工藝。圖1是示意性地示出根據本發明示例性實施例的多層陶瓷電容器的透視圖，圖2 是沿圖IWA-A'線截取的剖視圖，圖3是沿圖1的B-B'線截取的剖視圖，圖4A至圖4C 是示意性地示出根據本發明示例性實施例的多層陶瓷電容器的主要製造工藝的剖視圖。參照圖1，根據本發明實施例的多層陶瓷電容器可包括電容器主體1和外電極2。電容器主體1包括多個介電層6，具有厚度td並堆疊在電容主體1中；第一內電 極4a和第二內電極4b，具有厚度te並可交替地堆疊成彼此相對，在第一內電極4a和第二 內電極4b之間具有介電層6。介電層6可由鈦酸鋇(Ba2TiO3)製成，第一內電極4a和第二 內電極4b可由鎳(Ni)、鎢(W)、鈷(Co)製成，然而，不限於此。外電極2可形成在電容器主體1的兩端。外電極2形成為電連接到暴露到電容器 主體1的外表面的第一內電極4a和第二內電極4b，從而使得能夠執行外部端子的作用。外 電極2可由銅(Cu)製成，然而，不限於此。參照圖2和圖3，根據本發明一個實施例的多層陶瓷電容器包括有效層20，在有效 層20處，介電層6以及第一內電極4a和第二內電極4b交替地堆疊。堆疊的介電層的數量 可以為100至1000。此外，多層陶瓷電容器可包括通過將介電材料層堆疊在有效層20的上 表面和下表面上而形成的保護層10。保護層10通過連續堆疊多個介電材料層而形成，使得多個介電材料層在有效層 20的上表面和下表面的至少一個上(優選地，在有效層20的上表面和下表面兩者上)具有 相同的厚度，從而能夠保護有效層20免受外部衝擊等的影響。當有效層20的第一內電極4a和第二內電極4b由鎳(Ni)製成時，其熱膨脹係數 大約為13X10_6/°C，由陶瓷製成的介電層6的熱膨脹係數大約為8X10_6/°C。在安裝工藝 過程中，當由燒結、回流焊等產生的熱衝擊施加到電路板時，因介電層6與第一內電極4a和 第二內電極4b之間的熱膨脹係數的差異，應力施加到介電層6。因此，因來自熱衝擊的應力 而導致諸如裂紋、脫層等內部結構缺陷出現在介電層6中，從而降低耐熱特性和耐溼特性 並會降低產品的可靠性。
這裡，因熱膨脹係數的差異而導致的燒結收縮率的差異變大，並且與第一內電極 4a和第二內電極4b的厚度相比，隨著保護層10的厚度比增加，可能增加內部結構缺陷的出 現。
因此，如圖2所示，在根據本發明的實施例的多層陶瓷電容器中，由於保護層10與 包括第一內電極4a或第二內電極4b和介電層6的單層的厚度比(t。/(te+td))為10至30， 所以保護層10製成比現有技術的保護層更薄。如上所述，由於保護層10比現有技術中普 通的保護層更薄，所以也增加了堆疊層的數量，從而能夠增加多層陶瓷電容器的電容量。此外，由於保護層10與多層陶瓷電容器的側表面和端表面的厚度比為0. 2至0. 8， 所以保護層10製成比現有技術更薄。如上所述，由於保護層10比現有技術中普通的保護 層更薄，所以也增加了堆疊層的數量，從而能夠增加多層陶瓷電容器的電容量。同時，由於多層陶瓷電容器的電容量與位於第一內電極4a和第二內電極4b之間 的介電層6的厚度成反比，所以隨著外部的介電材料層的厚度t。相對變薄，多層陶瓷電容 器的電容量增加。此外，隨著介電層6的外部形成的厚度量「a」相對變薄，多層陶瓷電容器 的電容量因而增加。由於防止因熱衝擊而導致的裂紋和脫層同時穩定地確保電容量是重要的，所以可 通過實驗確定形成保護層10的介電材料層與由第一內電極4a或第二內電極4b與充當有 效層20的部件的單個介電層形成的單層相比的厚度量t。，或者可通過實驗確定形成保護層 10的介電材料層與外部的厚度相比的厚度量t。。[表 1]
權利要求
1.一種多層陶瓷電容器，所述多層陶瓷電容器包括電容器主體，通過將具有厚度td的介電層以及多於一對的相對的具有厚度、的第一內 電極和具有與第一內電極的厚度相同的厚度的第二內電極交替堆疊來形成，在所述第一內 電極和所述第二內電極之間具有所述介電層；保護層，通過在電容器主體的上表面和下表面中的至少一個上堆疊介電材料層來形成 為具有厚度t。，其中，當從彼此相對的第一內電極與第二內電極的區域的端到電容器主體的端表面和 側表面的厚度為a時，所述多層陶瓷電容器滿足下面的式1 : 式 1 :10 < tc/(te+td) < 30。
2.如權利要求1所述的多層陶瓷電容器，其中，多層陶瓷電容器滿足下面的式2 式 2 :0· 2 < tc/a < 0. 8。
3.如權利要求1所述的多層陶瓷電容器，其中，堆疊的介電層的數量為100至1000。
4.一種多層陶瓷電容器，所述多層陶瓷電容器包括電容器主體，通過將具有厚度td的介電層以及多於一對的相對的具有厚度、的第一內 電極和具有與第一內電極的厚度相同的厚度的第二內電極交替堆疊來形成，在所述第一內 電極和所述第二內電極之間具有所述介電層；保護層，通過在電容器主體的上表面和下表面中的至少一個上堆疊介電材料層來形成 為具有厚度t。，其中，當從彼此相對的第一內電極與第二內電極的區域的端到電容器主體的側表面的 厚度為a時，所述多層陶瓷電容器滿足下面的式2 式 2 :0· 2 < tc/a < 0. 8。
5.如權利要求4所述的多層陶瓷電容器，其中，堆疊的介電層的數量為100至1000。
6.一種製造多層陶瓷電容器的方法，所述方法包括以下步驟通過將具有厚度td的介電層以及多於一對的相對的具有厚度、的第一內電極和具有 與第一內電極的厚度相同的厚度的第二內電極交替堆疊來形成電容器主體，在所述第一內 電極和所述第二內電極之間具有所述介電層；通過在電容器主體的上表面和下表面中的至少一個上堆疊介電材料層來形成保護層， 使得介電材料層具有厚度t。； 壓制電容器主體；燒結電容器主體，其中，當從彼此相對的第一內電極與第二內電極的區域的端到電容 器主體的端表面和側表面的厚度為a時，所述多層陶瓷電容器滿足下面的式1 : 式 1 :10 < tc/(te+td) < 30。
7.如權利要求6所述的製造多層陶瓷電容器的方法，其中，所述製造多層陶瓷電容器 的方法滿足下面的式2:式 2 :0· 2 < tc/a < 0. 8。
8.如權利要求6所述的製造多層陶瓷電容器的方法，其中，在形成電容器主體的步驟 中，堆疊的介電層的數量為100至1000。
9.如權利要求6所述的製造多層陶瓷電容器的方法，所述方法還包括在壓制步驟和燒 結步驟之間的切割電容器主體以形成獨立的單元。
10.一種製造多層陶瓷電容器的方法，所述方法包括以下步驟通過將具有厚度td的介電層以及多於一對的相對的具有厚度、的第一內電極和具有 與第一內電極的厚度相同的厚度的第二內電極交替堆疊來形成電容器主體，在所述第一內 電極和所述第二內電極之間具有所述介電層；通過在電容器主體的上表面和下表面中的至少一個上堆疊介電材料層來形成保護層， 以使保護層具有厚度t。； 壓制電容器主體； 燒結電容器主體，其中，當從彼此相對的第一內電極與第二內電極的區域的端到電容器主體的端表面和 側表面的厚度為a時，所述多層陶瓷電容器滿足下面的式2 式 2 :0· 2 < tc/a < 0. 8。
11.如權利要求10所述的製造多層陶瓷電容器的方法，其中，在形成電容器主體的步 驟中，堆疊的介電層的數量為100至1000。
12.如權利要求10所述的製造多層陶瓷電容器的方法，所述方法還包括在壓制步驟和 燒結步驟之間的切割電容器主體以形成獨立的單元。
全文摘要
本發明提供了一種多層陶瓷電容器及其製造方法，所述多層陶瓷電容器包括電容器主體，通過堆疊具有厚度td的介電層以及交替堆疊多於一對的相對的具有厚度te的第一內電極和具有與第一內電極的厚度相同的厚度的第二內電極來形成，在所述第一內電極和所述第二內電極之間具有所述介電層；保護層，通過在電容器主體的上表面和下表面中的至少一個上堆疊第二介電層來形成，使得介電材料層具有厚度tc，其中，當從彼此相對的第一內電極與第二內電極的區域的端到電容器主體的端表面和側表面的厚度為a時，所述多層陶瓷電容器滿足下面的式1，式110＜tc/(te+td)＜30。
文檔編號H01G4/002GK102110529SQ201010238259
公開日2011年6月29日 申請日期2010年7月23日 優先權日2009年12月23日
發明者張東翼, 鄭志勳, 金孝貞, 金鬥永 申請人:三星電機株式會社