陶瓷電子組件及其制造方法
【專利摘要】提供一種陶瓷電子組件及其制造方法。所述陶瓷電子組件包括：陶瓷主體；內電極，設置在陶瓷主體中；外電極，設置在陶瓷主體的外表面上并電連接到內電極；錫鍍層，設置在外電極上。
【專利說明】陶瓷電子組件及其制造方法
[0001]本申請要求于2015年2月26日在韓國知識產權局提交的第10-號韓國專利申請的優先權的權益，所述申請的全部內容通過引用被包含于此。
技術領域
[0002]本公開涉及一種電子組件，更具體地說，涉及一種由陶瓷材料形成的陶瓷電子組件及其制造方法。
【背景技術】
[0003]通常，使用陶瓷材料的電子組件(諸如電容器、電感器、壓電元件、壓敏電阻和熱敏電阻)包括由陶瓷材料形成的陶瓷主體、形成在陶瓷主體內的內電極以及設置在陶瓷主體的表面上以連接到內電極的外電極。
[0004]在陶瓷電子組件之中，多層陶瓷電容器包括多個層疊的介電層、設置為彼此面對并使介電層置于其間的多個內電極以及電連接到內電極的外電極。
[0005]多層陶瓷電容器由于自身尺寸小、高電容和易于安裝，因此是移動通信裝置(諸如計算機、個人數字助理(PDA)和移動電話)中廣泛使用的組件。由于電子產品已經變得越來越緊湊且多功能化，因此電子產品也趨向于變得越來越緊湊且高功能化。根據這種趨勢，需要具有小尺寸和高電容的多層陶瓷電容器。
[0006]對于制造多層陶瓷電容器的一般的方法，制造陶瓷生片，并將導電膏印刷在陶瓷生片上，從而形成內電極層。然后，層疊數十個至數百個這樣的設置有內電極層的陶瓷生片，以制造生陶瓷層壓件。接下來，在高溫和高壓下對生陶瓷層壓件進行壓制以形成硬的生陶瓷層壓件(hard green ceramic laminate)，并對生陶瓷層壓件進行切割制造生片。然后，對生片進行塑化、燒結和拋光，然后在其上形成外電極，從而形成多層陶瓷電容器。
[0007]如上形成的多層陶瓷電容器在將其安裝在接線板上的狀態下使用。對外電極的表面執行鍍鎳或鍍錫，以將多層陶瓷電容器容易地安裝在布線板上。
[0008]具體地講，在制造電子組件的一個方法中，使用銅(Cu)形成外電極，在外電極上形成鎳(Ni)鍍層，并在鎳鍍層上形成錫(Sn)鍍層。這里，設置鎳鍍層以防止構成外電極的銅擴散到錫鍍層并增大耐熱性。
[0009]通常通過電鍍形成鎳鍍層。在這種情況下，電鍍液會滲透到電子組件中，或者在執行鍍覆時會產生氫氣，因此電子組件的可靠性會降低。因此，為了提高電子組件的可靠性并簡化工藝，正在研究開發省略鍍覆的制造電子組件的方法。

【發明內容】

[0010]本公開的示例性實施例可提供一種陶瓷電子組件及其制造方法，其中，即使當省略鎳鍍層的形成且在外電極上直接形成錫鍍層時，也可使所述陶瓷電子組件的可靠性不劣化。
[0011]根據本公開的示例性實施例，一種陶瓷電子組件包括:陶瓷主體；內電極，設置在陶瓷主體中；外電極，設置在陶瓷主體的外表面上并電連接到內電極；錫鍍層，設置在外電極上。
[0012]外電極可包括導電樹脂。
[0013]導電樹脂可包括金屬粉末，所述金屬粉末包含從由鎳(Ni)、鋁(Al)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)、鈀(Pd)、鉑(Pt)和它們的合金組成的組中選擇的至少一種。
[0014]錫鍍層和導電樹脂中所包含的金屬粉末可由相同的材料制成。
[0015]所述陶瓷電子組件還包括設置在陶瓷主體的形成有外電極的外表面上的金屬層。
[0016]金屬層可設置在形成所述外電極的區域上。
[0017]金屬層可包括從由鎳(Ni)、鋁(Al)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)、鈀(Pd)、鉑(Pt)和它們的合金組成的組中選擇的至少一種。
[0018]內電極可包括交替地堆疊的第一內電極和第二內電極，外電極可包括電連接到第一內電極的第一外電極和電連接到第二內電極的第二外電極。
[0019]根據本公開的另一示例性實施例，一種制造陶瓷電子組件的方法包括以下步驟:在介電片上形成內電極；堆疊多個介電片以形成陶瓷主體；在陶瓷主體的外表面上形成外電極；在外電極上形成錫鍍層。
[0020]所述方法還可包括:在形成外電極的步驟之前，在陶瓷主體的外表面上形成金屬層的步驟。
[0021]形成金屬層的步驟可包括將陶瓷主體浸在導電膏中然后對陶瓷主體進行干燥。
[0022]形成外電極的步驟可包括將聚合樹脂與金屬粉末一起混合以形成用于形成外電極的導電樹脂膏。
【附圖說明】
[0023]通過下面結合附圖進行的詳細描述，本公開的以上和其它方面、特征和優點將被更清楚地理解。
[0024]圖1是根據本公開的示例性實施例的陶瓷電子組件的透視圖。
[0025]圖2是沿圖1的1-1’線截取的剖視圖。
[0026]圖3是通過掃描電子顯微鏡(SEM)獲取的圖2的A區域的照片。
[0027]圖4是示意性地示出根據本公開的示例性實施例的制造陶瓷電子組件的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]在下文中，將參照附圖詳細地描述本公開的實施例。
[0029]然而，本公開可按照多種不同的形式實施，并不應解釋為局限于在此提出的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底的和完整的，并將把本公開的范圍充分地傳達給本領域的技術人員。
[0030]在附圖中，為了清晰起見會夸大元件的形狀和尺寸，相同的標號將始終用來代表相同或相似的元件。
[0031]圖1是根據示例性實施例的陶瓷電子組件的透視圖。圖2是沿圖1的1-1’線截取的剖視圖。圖3是通過掃描電子顯微鏡(SEM)獲取的圖2的A區域的照片。
[0032]參照圖1至圖3，根據示例性實施例的陶瓷電子組件100可包括陶瓷主體110、堆疊在陶瓷主體I1中的內電極121和122、形成在陶瓷主體110的外表面上的外電極131和132以及錫鍍層140。
[0033]可通過堆疊由高k陶瓷材料(諸如鈦酸鋇(BaT13)基材料、鉛復合鈣鈦礦基材料、鈦酸鍶(SrT13)基材料等)形成的多個介電片，然后在預定條件下燒結多個介電片來形成陶瓷主體110。相鄰的介電片可彼此一體化，從而相鄰的介電片之間的邊界不是那么明顯。
[0034]這里，當形成外電極131和132的方向為“長度方向”(圖1中的L方向)，堆疊內電極121和122的方向為“厚度方向”(T方向)且與長度方向和厚度方向垂直的方向為“寬度方向”(W方向)時，陶瓷主體110可具有矩形平行六面體形狀，其中，長度大于厚度和寬度，厚度和寬度彼此相同，例如，陶瓷主體110可具有諸如2012 (2.0mmX 1.2mmX 1.2mm)、1005 (1.0mmX 0.5mmX 0.5mm)、0603 (0.6mmX 0.3mmX 0.3mm)、0402 (0.4mmX0.2mmX0.2mm)等的尺寸。
[0035]內電極121和122可進行堆疊，并使每個介電片置于內電極121和122之間，內電極121和122可由從由具有良好導電性的銀(Ag)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、金(Au)、銅(Cu)和鉑(Pt)組成的組中選擇的一種或更多種形成。
[0036]根據示例性實施例的陶瓷電子組件的作用可根據內電極121和122的形狀和連接結構而改變。例如，如果內電極121和122呈薄膜狀，則根據示例性實施例的陶瓷電子組件可用作在內電極121和122之間產生電容的電容器。相反地，如果內電極121和122呈螺旋線圈狀，則根據示例性實施例的陶瓷電子組件可用作電感器。另外，根據示例性實施例的陶瓷電子組件可以是壓電元件、壓敏電阻、電子組件電阻器、熱敏電阻等。在下文中，將通過示例的方式描述多層陶瓷電容器。
[0037]當根據示例性實施例的陶瓷電子組件100用作電容器時，內電極121和122可以是大體上呈矩形平面形狀的金屬薄膜，并可包括分配有不同電極性的第一內電極121和第二內電極122。
[0038]這里，第一內電極121的端部和第二內電極122的端部可交替地暴露于陶瓷主體110的外表面，更具體地講，暴露于陶瓷主體110的在長度方向上的端表面。例如，第一內電極121的端部可暴露于陶瓷主體110的左端表面，第二內電極122的端部可暴露于陶瓷主體110的右端表面。
[0039]外電極131和132可形成在陶瓷主體110的暴露有內電極121和122的外表面上，并且可分別電連接到內電極121和122。由于上述連接結構，外部電流可通過外電極131和132施加到內電極121和122。
[0040]這里，由于外電極131和132需要將相反的電極性分別分配到第一內電極121和122，因此外電極131和132可包括電連接到第一內電極121的第一外電極131和電連接到第二內電極122的第二外電極132。
[0041]第一外電極131和第二外電極132可分別形成在陶瓷主體110的左端表面和右端表面上。因此，第一外電極131可電連接到暴露于陶瓷主體110的左端表面的第一內電極121，以將正⑴極性或負㈠極性分配給第一內電極121，第二外電極132可電連接到暴露于陶瓷主體110的右端表面的第二內電極122，以將與由第一外電極131分配的極性相反的極性分配給第二內電極122。
[0042]這里，外電極131和132可分別由金屬粉末顆粒131b和132b分散在聚合樹脂131a和132a中的導電樹脂形成。從由鎳(Ni)、鋁(Al)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)、鈀(Pd)、鉑(Pt)和它們的合金組成的組中選擇的至少一種可用作金屬粉末顆粒131b和132b的材料。然而，金屬粉末顆粒131b和132b的材料不必受此限制，而是可以是具有導電性的任何材料。
[0043]另外，熱固性環氧基樹脂可用作聚合樹脂131a和132a。除了熱固性環氧基樹脂之夕卜，例如熱塑性樹脂的另一種聚合物(諸如，聚乙烯(PE)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或聚酰胺(PA))也可用作聚合樹脂131a和132a，只要其為外電極131和132提供彈性即可。這里，考慮到安裝元件時的回流溫度為大約300°C，可使用在300°C或更高的溫度下不發生改變的樹脂作為熱固性樹脂。
[0044]如上所述，當外電極131和132由具有彈性的導電樹脂形成時，它們可阻擋由于電介質的壓電現象而導致的振動傳遞到板，從而減小聲學噪聲。另外，外電極可保護陶瓷主體免受在對電子組件焙燒或拋光時或者在將電子組件安裝在板上時施加的外部沖擊，從而提高陶瓷電子組件的耐久性，例如，抑制剝離或裂紋的產生。
[0045]可沿外電極131和132的外表面鍍覆并形成錫鍍層140。
[0046]由于在將電子組件安裝在板上時，通常將外電極焊接到板的焊盤，可設置錫鍍層140以確保可焊性和電連接性。設置錫鍍層的原因為在熱阻比其它金屬的熱阻大的多的錫(Sn)中不容易出現由于回流焊、流焊(flow soldering)等導致的缺陷。
[0047]在現有技術中，當將錫鍍在由銅(Cu)形成的外電極上時，由于銅與錫之間的反應會形成諸如(^^叫等的合金，這造成可焊性的劣化。因此，在現有技術中，在將錫鍍在外電極上之前將鎳鍍在外電極上以防止可焊性的劣化。然而，在根據示例性實施例的陶瓷電子組件100中，由于使用由導電樹脂形成的外電極131和132，因此可省略形成鎳鍍層。
[0048]也就是說，由于導電樹脂(外電極131和132的材料)具有使金屬顆粒131b和132b分別分散在聚合樹脂131a和132a中的形式，因此接觸外電極131和132的大部分錫鍍層140會接觸聚合樹脂131a和132a。結果，可防止由于現有技術中的兩種金屬之間的反應而導致形成合金。
[0049]這里，具有良好導電性的任意金屬(如上所述)可用作分別分散在聚合樹脂131a和132a中的金屬粉末顆粒131b和132b的材料。在一個實施例中，錫可用作金屬粉末顆粒131b和132b的材料，以防止與錫不同的金屬擴散到錫鍍層140。
[0050]同時，由于從陶瓷主體110向外暴露的內電極121和122的端表面具有非常小的面積，因此內電極121和122與金屬粉末顆粒131b和132b之間的電連接性會存在問題。為了解決這種問題，根據示例性實施例的陶瓷電子組件還可包括接觸外表面(即，陶瓷主體110的其上形成有外電極131和132的左端表面和右端表面)的金屬層150以直接連接到內電極121和122的向外暴露的端部。
[0051]金屬層150可沿形成外電極131和132的區域形成。也就是說，由于外電極131或132形成在陶瓷主體110的左端表面(或右端表面)并延伸到陶瓷主體110的在厚度方向和寬度方向上的四個表面，因此金屬層150也可形成在陶瓷主體110的左端表面(或右端表面)并可延伸到與左端表面(或右端表面)相鄰的四個表面。由于金屬層150按照如上所述的結構形成，因此可增大與金屬粉末顆粒131b和132b的接觸面積，從而可確保電連接性。另外，因為金屬層150覆蓋內電極121和122的兩個暴露的表面，因此金屬層150可防止電鍍液的滲透，從而可提高陶瓷電子組件的耐潮性。
[0052]接下來，將描述根據示例性實施例的制造陶瓷電子組件的方法。
[0053]圖4是示按順序示出根據本公開的示例性實施例的制造陶瓷電子組件的方法的流程圖。
[0054]參照圖4，為了制造陶瓷電子組件100，根據示例性實施例，可首先制造構成陶瓷主體110的介電片(S100) ο
[0055]可通過以下步驟來制造介電片:將添加劑(諸如乙醇、粘結劑等)與高k陶瓷粉末(諸如，鈦酸鋇(BaT13)等)混合，對混合物進行球磨以制備陶瓷粉末均勻地分散的陶瓷漿料，通過刮刀法將陶瓷漿料涂敷在載體膜上，對涂敷的陶瓷漿料進行干燥，然后對干燥的陶瓷漿料進行燒結。
[0056]可將包含金屬粉末顆粒和粘結劑的內電極膏印刷、鍍覆、沉積或濺射在如上所述形成的介電片上，以形成內電極121和122 (SllO)。這里，由于將要制造的目標電子組件為多層陶瓷電容器，因此內電極121和122可為薄膜形式。
[0057]然后，可對通過堆疊其上形成有內電極121和122的多個介電片形成的層壓件進行等靜壓制，然后可對其進行切割以制備具有預定尺寸的陶瓷主體110(S120)。
[0058]然后，可將陶瓷主體110浸在導電膏中，然后可對其進行干燥以在陶瓷主體110的外表面上形成金屬層150 (S130)。如上所述，可通過浸漬法而不使用電鍍液形成金屬層150，從而防止陶瓷電子組件由于電鍍液的滲透而導致的劣化。
[0059]接下來，可在預定條件的還原氣氛下燒結其上形成有金屬層150的陶瓷主體110，以對金屬層150以及第一內電極121和第二內電極122進行共燒，可通過浸漬法將由錫-環氧樹脂形成的導電樹脂膏涂敷到陶瓷主體110的外表面以覆蓋金屬層150，從而形成外電極 131 和 132(S140)。
[0060]這里，除了浸漬法之外，還可使用諸如噴涂法、印刷法等的各種方法作為形成外電極131和132的方法。
[0061]另外，錫-環氧樹脂(導電樹脂膏的材料)僅僅是示例。也就是說，可使用通過將具有良好導電性的金屬粉末顆粒131b和132b與具有彈性的聚合樹脂131a和132a (諸如PE、ABS、PA等)混合而制備的任何材料作為導電樹脂膏的材料。然而，錫可用作金屬粉末顆粒131b和132b的材料，以防止與錫不同的金屬擴散到錫鍍層140 (如上所述)。
[0062]當形成外電極131和132時，可通過電鍍最終在外電極131和132上形成錫鍍層140，從而形成根據示例性實施例的陶瓷電子組件(S150)。
[0063]如上所述，可在外電極131和132上直接形成錫鍍層140，而不執行用于形成鎳鍍層的鍍覆，從而可減少鍍覆所需的時間。結果，可防止電鍍液滲透到陶瓷電子組件中，并可提高陶瓷電子組件的可靠性。另外，由于省略了形成鎳鍍層的鍍覆，因此可減少制造成本并可提尚生廣率。
[0064]如上所述，根據本公開的示例性實施例，由導電樹脂形成的外電極可用于保護陶瓷主體免受外部因素影響，可僅使用錫鍍層形成外電極的外層，而無需形成鎳鍍層，因此可減少鍍覆所需的時間。因此，可防止電鍍液滲透到陶瓷電子組件中，從而提高了耐潮性，并且可減少陶瓷電子組件的制造成本。
[0065]雖然上面已經示出并描述了示例性實施例，但是對本領域技術人員來說明顯的是，在不脫離由權利要求限定的本公開的精神和范圍的情況下，可以作出修改和變型。
【主權項】
1.一種陶瓷電子組件，包括: 陶瓷主體； 內電極，設置在陶瓷主體中； 外電極，設置在陶瓷主體的外表面上并電連接到內電極； 錫鍍層，設置在外電極上。2.根據權利要求1所述的陶瓷電子組件，其中，外電極包括導電樹脂。3.根據權利要求2所述的陶瓷電子組件，其中，導電樹脂包括金屬粉末，所述金屬粉末包含從由鎳、鋁、銅、金、銀、錫、鈀、鉑和它們的合金組成的組中選擇的至少一種。4.根據權利要求2所述的陶瓷電子組件，其中，錫鍍層和導電樹脂中所包含的金屬粉末由相同的材料制成。5.根據權利要求1所述的陶瓷電子組件，所述陶瓷電子組件還包括金屬層，金屬層設置在陶瓷主體的形成有所述外電極的所述外表面上。6.根據權利要求5所述的陶瓷電子組件，其中，金屬層設置在形成所述外電極的區域上。7.根據權利要求5所述的陶瓷電子組件，其中，金屬層包括從由鎳、鋁、銅、金、銀、錫、鈀、鉑和它們的合金組成的組中選擇的至少一種。8.根據權利要求1所述的陶瓷電子組件，其中，內電極包括交替地堆疊的第一內電極和第二內電極，外電極包括電連接到第一內電極的第一外電極和電連接到第二內電極的第二外電極。9.一種制造陶瓷電子組件的方法，所述方法包括以下步驟: 在介電片上形成內電極； 堆疊多個介電片以形成陶瓷主體； 在陶瓷主體的外表面上形成外電極； 在外電極上形成錫鍍層。10.根據權利要求9所述的方法，所述方法還包括:在形成外電極的步驟之前，在陶瓷主體的外表面上形成金屬層的步驟。11.根據權利要求10所述的方法，其中，形成金屬層的步驟包括將陶瓷主體浸在導電膏中然后對陶瓷主體進行干燥。12.根據權利要求9所述的方法，其中，形成外電極的步驟包括將聚合樹脂與金屬粉末一起混合以形成用于形成外電極的導電樹脂膏。
【文檔編號】H01G4/12GK105931839SQ201510778044
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年11月13日
【發明人】李京魯, 李圭夏, 庾勝熙, 崔恩柱, 金俊亨, 全炳俊
【申請人】三星電機株式會社