專(zhuān)利名稱(chēng)：多層陶瓷電子元件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)提高芯片氣密性(chip air-tightness)而具有增強(qiáng)的可靠性的多層陶瓷電子元件及其制備方法。
背景技術(shù)：
近來(lái)，隨著電子產(chǎn)品的小型化，多層陶瓷電子元件同樣被要求小型化，同時(shí)要求具
有高容量。根據(jù)多層陶瓷電子元件要具有小尺寸和高容量的要求，多層陶瓷電子元件的外部電極也日益變薄。外部電極衆(zhòng)料(external electrode paste)可以使用導(dǎo)電金屬如銅(Cu)作為主要材料以保證芯片氣密性、芯片內(nèi)的電連接性；且可以使用玻璃作為輔助材料以在金屬被燒結(jié)而壓縮時(shí)填充空隙并為外部電極和芯片提供結(jié)合力。但是，在外部電極漿料中的玻璃含量不足的情況下，芯片氣密性會(huì)存在缺陷。假如添加過(guò)量的玻璃來(lái)彌補(bǔ)該缺陷，玻璃可能會(huì)從表面被洗脫而導(dǎo)致鍍層存在缺陷。

尤其是隨著外部電極日益變薄，獲得理想緊密度(或密度)的產(chǎn)品變得艱難，而且根據(jù)玻璃的高溫性能特征，玻璃的缺少或者過(guò)量都會(huì)導(dǎo)致缺陷產(chǎn)品增加的可能性。另外，在應(yīng)用外部電極的小型多層陶瓷電子元件是薄的的情況下，由于其邊緣部分(corner portion)的外部電極厚度比較薄,邊緣覆蓋(corner coverage)不好,導(dǎo)致電鍍液滲入其中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面提供一種通過(guò)提高芯片氣密性而具有增強(qiáng)的可靠性的多層陶瓷電子元件及其制備方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)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包括電介質(zhì)層的陶瓷主體；在陶瓷主體中彼此相對(duì)設(shè)置并且之間插入有電介質(zhì)層的第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極；以及與第一內(nèi)部電極電連接的第一外部電極和與第二內(nèi)部電極電連接的第二外部電極，其中，所述第一外部電極和第二外部電極包括導(dǎo)電金屬和玻璃，且當(dāng)?shù)谝煌獠侩姌O和第二外部電極中的至少一個(gè)在厚度方向上被分成三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積占中間部分總面積的35-80%。所述玻璃的含量與導(dǎo)電金屬的含量的比值可以在0. 3-2. 0范圍內(nèi)。所述第一外部電極和第二外部電極可以通過(guò)漿料的施用來(lái)形成，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述漿料包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為0. 3 y m以下的導(dǎo)電金屬顆粒。所述導(dǎo)電金屬可以為選自由銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)和銀-鈀(Ag-Pd)組成的組中的一種或多種。所述玻璃可以在第一外部電極和第二外部電極中的至少一個(gè)中均勻地分布。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)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包括電介質(zhì)層的陶瓷主體；在陶瓷主體中彼此相對(duì)設(shè)置并且之間插入有電介質(zhì)層的第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極；以及與第一內(nèi)部電極電連接的第一外部電極和與第二內(nèi)部電極電連接的第二外部電極，其中，所述第一外部電極和第二外部電極包括導(dǎo)電金屬和玻璃，所述玻璃的含量與導(dǎo)電金屬的含量的比值在0. 3-2.0范圍內(nèi)，且所述第一外部電極和第二外部電極通過(guò)漿料的施用來(lái)形成，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述漿料包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為0. 3 y m以下的導(dǎo)電金屬顆粒。當(dāng)?shù)谝煌獠侩姌O和第二外部電極中的至少一個(gè)在厚度方向上被分成三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積可以占中間部分總面積的35-80%。導(dǎo)電金屬可以為選自由銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)和銀-鈀(Ag-Pd)組成的組中的一種或多種。所述玻璃可以在第一外部電極和第二外部電極中的至少一個(gè)中均勻地分布。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，該方法包括制備陶瓷主體，所述陶瓷主體包括電介質(zhì)層、彼此相對(duì)設(shè)置的第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極，而所述電介質(zhì)層插入在所述第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極之間；制備含有導(dǎo)電金屬和玻璃的外部電極漿料，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述導(dǎo)電金屬包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為0. 3 以下的導(dǎo)電金屬顆粒，所述玻璃的含量與所述導(dǎo)電金屬的含量的比值在0. 3-2. 0范圍內(nèi)；在陶瓷主體上施用外部電極漿料以與第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極電連接；并燒結(jié)陶瓷主體以形成第一外部電極和第二外部電極。當(dāng)?shù)谝煌獠侩姌O和第二外部電極中的至少一個(gè)在厚度方向上被分成三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積可以占中間部分總面積的35-80%。所述導(dǎo)電金屬可以為選自由銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)和銀-鈀(Ag-Pd)組成的組中的一種或多種。所述玻璃可以在第一外部電極和第二外部電極中的至少一個(gè)中均勻地分布。所述陶瓷主體的燒結(jié)可以在750°C以下進(jìn)行。
以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將使本發(fā)明的上述和其它方面、特征和其它優(yōu)點(diǎn)能夠更清晰地被理解，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的多層陶瓷電容(MLCC)的示意圖；圖2為沿圖1中的A-A’線(xiàn)的MLCC的橫截面示圖；圖3為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的MLCC的制備方法的工藝流程圖；以及圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電容橫截面的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明可以呈現(xiàn)多種不同的形式，且不應(yīng)該理解成受限于此處提出的實(shí)施方式。相反，提供這些實(shí)施方式以便使得本發(fā)明全面和完整地公開(kāi)，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，可以擴(kuò)大形狀和尺寸，并且全文中以相同的參考數(shù)字表示相同的或相似的元件。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地描述。圖1為表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電容(MLCC)的示意圖。圖2為沿圖1中的A-A’線(xiàn)的MLCC的橫截面示圖。參考圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電子元件可以包括包括電介質(zhì)層I的陶瓷主體10 ;在陶瓷主體10中彼此相對(duì)設(shè)置并且之間插入有電介質(zhì)層I的第一內(nèi)部電極21和第二內(nèi)部電極22 ；以及與第一內(nèi)部電極21電連接的第一外部電極31和與第二內(nèi)部電極22電連接的第二外部電極32，其中，所述第一外部電極31和第二外部電極32包括導(dǎo)電金屬和玻璃，且當(dāng)?shù)谝煌獠侩姌O31和第二外部電極32中的至少一個(gè)在厚度方向上被分成三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積占中間部分總面積的 35-80%。以下，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電子元件進(jìn)行詳細(xì)地描述，且在這種情況下，以多層陶瓷電容(MLCC)作為多層陶瓷電子元件的實(shí)例，但是本發(fā)明并不限于此。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電容(MLCC)，在圖1中，定義“長(zhǎng)度方向”是“L”方向，“寬度方向”是“W”方向，且“厚度方向”是“T”方向。在此，使用的“厚度方向”可以與堆疊電介質(zhì)層的“層壓方向”的概念相同。
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根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，對(duì)用于形成電介質(zhì)層I的原料并沒(méi)有特別限制，只要能夠獲得足夠的電容即可。例如，電介質(zhì)層I的原料可以是粉末如鈦酸鋇(BaTiO3X對(duì)于電介質(zhì)層I的材料,根據(jù)本發(fā)明的目的,可以將各種材料如陶瓷添加劑、有機(jī)溶劑、可塑劑、粘接劑、分散劑等添加到粉末如鈦酸鋇(BaTiO3)等中。對(duì)用于形成第一內(nèi)部電極21和第二內(nèi)部電極22的材料并沒(méi)有特別限制。例如，所述第一內(nèi)部電極21和第二內(nèi)部電極22可以通過(guò)使用包括銀(Ag)、鉛(Pb)、鉬(Pt)、鎳(Ni)和銅(Cu)中的一種或多種的導(dǎo)電漿料而形成。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的MLCC可以包括與第一內(nèi)部電極21電連接的第一外部電極31和與第二內(nèi)部電極22電連接的第二外部電極32。所述第一外部電極31和第二外部電極32可以分別與第一內(nèi)部電極21和第二內(nèi)部電極22電連接，從而形成電容，且所述第二外部電極32可以與不同于第一外部電極31的電位(potential)相連。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述第一外部電極31和第二外部電極32包括導(dǎo)電金屬和玻璃，且當(dāng)?shù)谝煌獠侩姌O31和第二外部電極32中的至少一個(gè)在厚度方向上被分為三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積可以占中間部分總面積的35-80%。所述導(dǎo)電金屬可以為，例如，選自由銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)和銀-鈀(Pd)中的一種或多種，但是本發(fā)明并不限于此。
測(cè)量玻璃面積的位置可以為，例如，當(dāng)?shù)谝煌獠侩姌O31和第二外部電極32在厚度方向上被分為三個(gè)相等的部分時(shí)的中間部分31b和32b，但是本發(fā)明并不特別限于此。在此，第一外部電極和第二外部電極的厚度可以指在長(zhǎng)度方向上從陶瓷主體10兩端到第一外部電極和第二外部電極的距離，或在厚度方向陶瓷主體10上下表面到第一外部電極和第二外部電極的距離。對(duì)所述玻璃面積的測(cè)量并沒(méi)有特別限制。然而，例如，可以測(cè)量中間部分31b和32b的150 ii mX 10 ii m(寬X長(zhǎng))區(qū)域的玻璃面積與中間部分31b和32b的150iimX10iim(寬X長(zhǎng))區(qū)域面積的比值。例如，當(dāng)?shù)谝煌獠侩姌O31和第二外部電極32在厚度方向上被分為三個(gè)相等的部分時(shí)，中間部分31b和32b的玻璃面積相比于中間部分31b和32b的總面積可以通過(guò)使用掃描電子顯微鏡(SEM)在其長(zhǎng)度方向上掃描MLCC的橫截面圖像而測(cè)量，如圖2所示。具體地，通過(guò)SEM，在寬度(W)方向上的中間部分?jǐn)嗝娴拈L(zhǎng)度和厚度方向(L-T)上，掃描MLCC橫截面圖像提取的外部電極面積,如圖2所不,夕卜部電極橫截面中的玻璃面積相比于外部電極橫截面的總面積可以被測(cè)量。因?yàn)樗霾ＡУ拿娣e滿(mǎn)足35-80%，盡管玻璃的含量過(guò)快增加會(huì)使外部電極變薄，陶瓷主體10還能夠擁有良好的 氣密性。特別地，玻璃可以加速導(dǎo)電金屬的燒結(jié)，并在陶瓷主體10和外部電極之間具有黏合劑的作用，特別地，未被導(dǎo)電金屬填充的空隙可以被玻璃填充，以彌補(bǔ)芯片氣密性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，由于第一外部電極31和第二外部電極32中包括的玻璃的面積急劇增大，陶瓷主體10能夠擁有良好的氣密性。因此，能夠改善根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的MLCC的高溫絕緣電阻(IR)特征，從而獲得
可靠性。同時(shí)，按照外部電極的變薄，外部電極邊緣部分的厚度減小，使得緊密度降低，造成電鍍液滲入陶瓷主體中。然而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，雖然外部電極邊緣部分的厚度減小，但由于玻璃的面積增加，因此邊緣部分的緊密度增強(qiáng)，從而防止了由電鍍液滲入引起的可靠性的降低。當(dāng)玻璃的面積低于35%時(shí)，由于玻璃的含量低，不能獲得根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的陶瓷主體的氣密性而導(dǎo)致可靠性的降低。同時(shí)，當(dāng)玻璃的面積超過(guò)80%時(shí)，由于玻璃的含量過(guò)多，導(dǎo)電金屬被轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致外部電極的邊緣部分被破壞，并由于玻璃洗脫(glass elution)導(dǎo)致非鍍層缺陷或者由于內(nèi)外電極間連接性的退化導(dǎo)致容量觸點(diǎn)(capacitor contact)的退化。在此，至于可靠性的檢測(cè)，當(dāng)在高溫和高濕度條件下以額定電壓(或高于額定電壓的電壓)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，在高溫條件下改變額定電壓來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，且在芯片(如以電容作為絕緣體)中，可以基于絕緣電阻值的變化測(cè)量可靠性。當(dāng)缺陷如裂痕等產(chǎn)生時(shí)，絕緣電阻值增加，從而引起缺陷。同時(shí)，可以通過(guò)將多層陶瓷電容浸泡在能熔化錫(Sn)的焊接罐(solder pot)中來(lái)確定缺陷性非鍍層(defective non-plating),將多層陶瓷電容從焊接罐中移出，然后觀察錫(Sn)層被除去以及未形成鍍鎳層的部分。也可以通過(guò)使用X-射線(xiàn)熒光光譜(XRF)來(lái)確定缺陷性非鍍層。
容量觸點(diǎn)是確定內(nèi)部電極和外部電極間的連接性的標(biāo)準(zhǔn)。每一個(gè)多層陶瓷電容都有額定的電容，且在此，基于連接性的確定，當(dāng)內(nèi)部電極和外部電極之間的連接性下降時(shí)，電容可能低于額定電容。一般地，當(dāng)非導(dǎo)體(nonconductor)包括大量的玻璃時(shí),會(huì)阻礙內(nèi)部電極和外部電極之間的連接。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，玻璃含量與導(dǎo)電金屬含量的比值在0. 3-2. 0范圍內(nèi)，但是本發(fā)明并不特別限于此。由于第一外部電極31和第二外部電極32包括含量與導(dǎo)電金屬含量比值在0. 3-2. 0范圍內(nèi)的玻璃，盡管玻璃的含量過(guò)快增加會(huì)導(dǎo)致外部電極變薄，陶瓷主體10還能夠擁有良好的氣密性。因此，能夠改善根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的MLCC的高溫絕緣電阻(IR)特征，從而獲得
可靠性。同時(shí)，盡管外部電極邊緣部分的厚度減小，但由于玻璃的含量增加，因此邊緣部分的緊密度增強(qiáng)，從而防止了由電鍍液的滲入引起的可靠性的降低。當(dāng)玻璃含量與導(dǎo)電金屬含量的比值低于0. 3時(shí)，由于玻璃含量低，不能獲得根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的陶瓷主體的氣密性。同時(shí)，當(dāng)玻璃含量與導(dǎo)電金屬含量的比值超過(guò)2. 0時(shí)，由于玻璃成分過(guò)多，導(dǎo)電金屬被轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致外部電極的邊緣部分被破壞，并由于玻璃洗脫導(dǎo)致非鍍層缺陷或者由于內(nèi)外電極間連接性的退化導(dǎo)致容量觸點(diǎn)的退化。可以通過(guò)漿料的施用形成第一外部電極31和第二外部電極32，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述漿料包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為0. 3 y m以下的導(dǎo)電金屬顆粒，但本 發(fā)明并不特別限于此。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，為了防止由第一外部電極31和第二外部電極32包括的玻璃的含量增加引起的連接性缺陷，可以通過(guò)施用包括不同尺寸的金屬顆粒的漿料而形成第一外部電極31和第二外部電極32。由于通過(guò)衆(zhòng)料的施用形成第一外部電極31和第二外部電極32,以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述漿料包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為0. 3 y m以下的導(dǎo)電金屬顆粒，盡管玻璃的含量增加，但并不會(huì)引起可靠性的降低。同時(shí)，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述漿料可以包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為0.1ym以上的導(dǎo)電金屬顆粒，但是導(dǎo)電顆粒的平均顆粒直徑和含量并不特別限于此。詳細(xì)地，由于以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述漿料可以含有10-90重量份的具有平均顆粒直徑為0.3pm以下的導(dǎo)電金屬顆粒，可以在燒結(jié)外部電極過(guò)程中軟化玻璃之前形成銅鎳(Cu-Ni )合金。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，盡管第一外部電極31和第二外部電極32包括含量增加的玻璃，在外部電極和內(nèi)部電極之間并不會(huì)產(chǎn)生缺陷性連接。當(dāng)含有的平均顆粒直徑為0. 3 以下的導(dǎo)電金屬顆粒低于10重量份時(shí)，與達(dá)到外部電極和內(nèi)部電極的金屬粉末間的合金形成溫度下的速度相比，玻璃被軟化轉(zhuǎn)移到接口(interface)的速度增加,從而導(dǎo)致了外部電極和內(nèi)部電極間的連接性缺陷。同時(shí)，當(dāng)含有的平均顆粒直徑為0. 3 y m以下的導(dǎo)電金屬顆粒高于90重量份時(shí)，具有平均顆粒直徑為0. 3 以下的金屬粉末會(huì)被過(guò)度燒結(jié)，引起玻璃從表面洗脫，從而產(chǎn)生缺陷性鍍層和缺陷性芯片結(jié)合(defective chip bonding)。所述玻璃可以在第一外部電極31和第二外部電極32中的至少一個(gè)中均勻地分布。因此，外部電極的緊密度或密度增強(qiáng)，陶瓷主體10的氣密性增強(qiáng)。所以，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以獲得具有良好可靠性的多層陶瓷電容。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電子元件包括包括電介質(zhì)層I的陶瓷主體10 ；在陶瓷主體10中彼此相對(duì)設(shè)置并且之間插入有電介質(zhì)層I的第一內(nèi)部電極21和第二內(nèi)部電極22 ；以及與第一內(nèi)部電極21電連接的第一外部電極31和與第二內(nèi)部電極22電連接的第二外部電極32,其中,所述第一外部電極31和第二外部電極32包括導(dǎo)電金屬和玻璃，玻璃含量與導(dǎo)電金屬含量的比值在0. 3-2. 0范圍內(nèi)，且通過(guò)漿料的施用形成第一外部電極31和第二外部電極32，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述漿料包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為0. 3 以下的導(dǎo)電金屬顆粒。當(dāng)?shù)谝煌獠侩姌O和第二外部電極中的至少一個(gè)在厚度方向上被分成三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積可以占中間部分總面積的35%-80%。所述導(dǎo)電金屬可以為選自由銅(Cu )、鎳(Ni )、銀(Ag)和銀-鈀(Ag-Pd)組成的組中的至少一種。所述玻璃可以在第一外部電極和第二外部電極中的至少一個(gè)中均勻地分布。關(guān)于多層陶瓷電子元件的特征描述，將省略與根據(jù)上述實(shí)施方式的多層陶瓷電子元件重疊的部分。 圖3為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的MLCC的制備方法的工藝流程圖。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的多層陶瓷電子元件的制備方法可以包括制備陶瓷主體，所述陶瓷主體包括電介質(zhì)層、彼此相對(duì)設(shè)置的第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極，而所述電介質(zhì)層插入在所述第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極之間；制備含有導(dǎo)電金屬和玻璃的外部電極漿料，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述導(dǎo)電金屬包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為0.3 以下的導(dǎo)電金屬顆粒，所述玻璃的含量與所述導(dǎo)電金屬含量的比值在0. 3-2. 0范圍內(nèi)；在陶瓷主體上施用外部電極漿料以與第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極電連接；并燒結(jié)陶瓷主體以形成第一外部電極和第二外部電極。在描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的多層陶瓷電子兀件的制備方法時(shí)，將省略關(guān)于與根據(jù)上述實(shí)施方式的多層陶瓷電子元件重復(fù)的描述。下文中，將以多層陶瓷電容器(MLCC)為例子更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的多層陶瓷電子元件的制備方法，但是本發(fā)明并不限于此。首先，包括電介質(zhì)層1、彼此相對(duì)設(shè)置的第一內(nèi)部電極21和第二內(nèi)部電極22的陶瓷主體10，而所述電介質(zhì)層I插入在第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極間?？梢詫⑺鲭娊橘|(zhì)層I形成為陶瓷生片(ceramic green sheet),且在這種情況下，按照以下方式制備陶瓷生片。通過(guò)使用籃式砂磨機(jī)(basket mill)將粉末如鈦酸鋇(BaTiO3)等與陶瓷添加劑、有機(jī)溶劑、可塑劑、粘接劑和分散劑混合以形成漿液(slurry)，并將漿液施用至載體膜上，然后干燥而形成幾個(gè)微米(Pm)厚的陶瓷生片。將導(dǎo)電漿料分散在陶瓷生片上，且在導(dǎo)電漿料上橡膠滾軸(squeegee)以一個(gè)方向移動(dòng)，從而形成內(nèi)部電極層。其中，所述導(dǎo)電漿料可以由貴重金屬如銀(Ag)、鉛(Pb)、鉬(Pt)等，以及金屬如鎳(Ni)或銅(Cu)中的一種或者至少兩種組合制得。在這種方式中，在內(nèi)部電極層形成之后，將陶瓷生片與載體膜分開(kāi)，并可以層壓多個(gè)陶瓷生片以形成生片疊層(green sheet lamination)。然后，在高溫和高壓下壓縮生片疊層，接著通過(guò)剪切步驟將壓縮的生片疊層剪切成特定的尺寸，從而制得陶瓷主體。接著，制備包括導(dǎo)電金屬和玻璃的外部電極漿料，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述導(dǎo)電金屬包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為0. 3 y m以下的導(dǎo)電金屬顆粒，所述玻璃的含量與所述導(dǎo)電金屬的含量的比值在0. 3-2.0范圍內(nèi)。以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述外部電極漿料可以包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為1. Oym以上的導(dǎo)電金屬顆粒。所述導(dǎo)電金屬可以為選自由銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)和銀-鈀(Ag-Pd)組成的組中的一種或多種。然后，可以將外部電極漿料施用于陶瓷主體10上以與第一內(nèi)部電極21和第二內(nèi)部電極22電連接。最后，所述陶瓷主體10被燒 結(jié)而形成第一外部電極31和第二外部電極32。陶瓷主體10的燒結(jié)可以在750°C以下的溫度下進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，盡管第一外部電極31和第二外部電極32包括增加含量的玻璃，陶瓷主體10可以在750°C以下的溫度下燒結(jié)，從而防止內(nèi)外電極之間的連接性缺陷。尤其，以100重量份的導(dǎo)電金屬為基準(zhǔn)，所述外部電極漿料可以包括10-90重量份的導(dǎo)電金屬，所述導(dǎo)電金屬包括具有平均顆粒直徑為0.3pm以下的導(dǎo)電金屬顆粒，且由于優(yōu)良顆粒(fine particles)的使用，為了防止導(dǎo)電金屬的低溫?zé)Y(jié),陶瓷主體10可以在低溫下被燒結(jié)。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以在燒結(jié)外部電極過(guò)程中軟化玻璃之前形成銅鎳(Cu-Ni)合金。因此，盡管第一外部電極31和第二外部電極32包括含量增加的玻璃，在外部電極和內(nèi)部電極之間并不會(huì)產(chǎn)生缺陷性連接。下文中，將通過(guò)實(shí)施例更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，而本發(fā)明并不限于此。實(shí)施例用來(lái)測(cè)試關(guān)于多層陶瓷電容(MLCC)的電極連接性、缺陷性鍍層、缺陷性芯片結(jié)合和可靠性，所述多層陶瓷電容包括第一外部電極和第二外部電極，其中，通過(guò)使用包括導(dǎo)電金屬和玻璃的外部電極漿料形成第一外部電極和第二外部電極，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述導(dǎo)電金屬包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為0. 3 i! m以下的導(dǎo)電金屬顆粒，所述玻璃的含量與所述導(dǎo)電金屬的含量的比值在0. 3-2. 0范圍內(nèi)，且當(dāng)各第一外部電極和第二外部電極在厚度方向上被分成三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積占中間部分總面積的35-80%。根據(jù)實(shí)施例的MLCC通過(guò)以下步驟制得。首先，將含有粉末如鈦酸鋇(BaTiO3)等的漿液施用于載體膜上，然后干燥以制備多個(gè)陶瓷生片，從而形成多個(gè)電介質(zhì)層。接下來(lái)，制備用于內(nèi)部電極的導(dǎo)電漿料，該導(dǎo)電漿料包括平均尺寸在0. 05-0. 2 u m的鎳顆粒。通過(guò)絲網(wǎng)印刷方法將用于內(nèi)部電極的導(dǎo)電漿料施用于多個(gè)陶瓷生片上以形成內(nèi)部電極，且將50個(gè)內(nèi)部電極層壓而形成疊層。此后，疊層被壓縮和剪切而生成具有2012規(guī)格尺寸的芯片，并在1050-1200°C的溫度范圍內(nèi)和等于或少于0. 1%的H2還原性氣氛下燒結(jié)芯片。然后，形成外部電極，使得當(dāng)各外部電極在厚度方向上被分成三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積占中間部分總面積的20-90%，接著進(jìn)行如電鍍等過(guò)程，從而制得MLCC。在下表I中，根據(jù)MLCC外部電極中包括的玻璃含量和銅(Cu)金屬含量的比值，對(duì)陶瓷主體和外部電極間的連接性、缺陷性鍍層、缺陷性芯片結(jié)合和可靠性進(jìn)行比較。[表I]
權(quán)利要求
1.一種多層陶瓷電子元件，該多層陶瓷電子元件包括包括電介質(zhì)層的陶瓷主體；在陶瓷主體中彼此相對(duì)設(shè)置并且之間插入有電介質(zhì)層的第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極；和與第一內(nèi)部電極電連接的第一外部電極和與第二內(nèi)部電極電連接的第二外部電極；其中，所述第一外部電極和第二外部電極包括導(dǎo)電金屬和玻璃，且當(dāng)?shù)谝煌獠侩姌O和第二外部電極中的至少一個(gè)在厚度方向上被分成三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積占中間部分總面積的35%_80%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述玻璃的含量與導(dǎo)電金屬的含量的比值在O. 3-2. O范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述第一外部電極和第二外部電極通過(guò)漿料的施用來(lái)形成，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述漿料包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為O. 3μπι以下的導(dǎo)電金屬顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述導(dǎo)電金屬為選自由銅、鎳、銀和銀-鈀組成的組中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述玻璃在第一外部電極和第二外部電極中的至少一個(gè)中均勻地分布。
6.一種多層陶瓷電子元件，該多層陶瓷電子元件包括包括電介質(zhì)層的陶瓷主體；在陶瓷主體中彼此相對(duì)設(shè)置并且之間插入有電介質(zhì)層的第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極；和與第一內(nèi)部電極電連接的第一外部電極和與第二內(nèi)部電極電連接的第二外部電極；其中，所述第一外部電極和第二外部電極包括導(dǎo)電金屬和玻璃，所述玻璃的含量與導(dǎo)電金屬的含量的比值在O. 3-2. O范圍內(nèi)，且所述第一外部電極和第二外部電極通過(guò)漿料的施用來(lái)形成，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述漿料包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為O. 3μπι以下的導(dǎo)電金屬顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多層陶瓷電子元件，其中，當(dāng)所述第一外部電極和第二外部電極中的至少一個(gè)在厚度方向上被分成三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積占中間部分總面積的35%-80%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述導(dǎo)電金屬為選自由銅、鎳、銀和銀-鈀組成的組中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多層陶瓷電子元件，其中，所述玻璃在第一外部電極和第二外部電極中的至少一個(gè)中均勻地分布。
10.一種多層陶瓷電子元件的制備方法，該方法包括制備陶瓷主體，所述陶瓷主體包括電介質(zhì)層、彼此相對(duì)設(shè)置的第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極，而所述電介質(zhì)層插入在所述第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極之間；制備含有導(dǎo)電金屬和玻璃的外部電極漿料，以100重量份的導(dǎo)電金屬顆粒為基準(zhǔn)，所述導(dǎo)電金屬包括10-90重量份的具有平均顆粒直徑為O. 3 μ m以下的導(dǎo)電金屬顆粒，所述玻璃的含量與所述導(dǎo)電金屬的含量的比值在O. 3-2. O范圍內(nèi)；在陶瓷主體上施用外部電極漿料，以與第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極電連接；和燒結(jié)陶瓷主體以形成第一外部電極和第二外部電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，當(dāng)所述第一外部電極和第二外部電極中的至少一個(gè)在厚度方向上被分成三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積占中間部分總面積的35%-80%。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述導(dǎo)電金屬為選自由銅、鎳、銀和銀-鈀組成的組中的一種或多種。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述玻璃在第一外部電極和第二外部電極中的至少一個(gè)中均勻地分布。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述陶瓷主體的燒結(jié)在750°C以下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多層陶瓷電子元件及其制備方法。所述多層陶瓷電子元件包括包括電介質(zhì)層的陶瓷主體；在陶瓷主體中彼此相對(duì)設(shè)置的第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極；以及第一外部電極和第二外部電極，其中，所述第一外部電極和第二外部電極包括導(dǎo)電金屬和玻璃，且當(dāng)?shù)谝煌獠侩姌O和第二外部電極中的至少一個(gè)在厚度方向上被分成三個(gè)相等的部分時(shí)，三個(gè)相等的部分的中間部分中玻璃的面積占中間部分總面積的35%-80%。本發(fā)明能夠獲得通過(guò)提高芯片氣密性而具有增強(qiáng)的可靠性的多層陶瓷電子元件。
文檔編號(hào)H01G4/008GK103035404SQ20121026904
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者樸明俊, 權(quán)祥勛, 樸財(cái)瑩, 李圭夏, 全炳俊, 崔多榮, 具賢熙, 金昶勛 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社