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多層陶瓷器件的制作方法與工藝

文檔序號:12007385閱讀:322來源:國知局
多層陶瓷器件的制作方法與工藝
多層陶瓷器件相關申請的引用本申請要求于2013年2月18日提交的題為“MultilayerCeramicDevice”的韓國專利申請系列號10-2013-0017016的外國優先權權益,由此通過引用將其全部內容結合于本申請。技術領域本發明涉及多層陶瓷器件,并且更加具體地,涉及能夠防止由于產生裂紋導致的其功能退化的多層陶瓷器件。

背景技術:
諸如一般薄膜型多層陶瓷電容器(MLCC)的芯片組件被配置為包括器件主體、內部電極、外部電極等。器件主體具有以下結構,其中稱為生片的多個介質片是多層的,并且內部電極被分別提供至介質片。此外,外部電極具有以下結構,其中外部電極在被電連接至內部電極的同時覆蓋器件主體外部的兩端部分。通常,由于多層陶瓷器件被設計成集中于改善其特性,因而比較容易受外部的物理壓力或沖擊、熱沖擊、其他振動等的影響。因此,當物理或熱沖擊施加于多層陶瓷器件時,在器件主體中會產生裂紋。裂紋主要在接近于外部電極的末端部分的器件主體表面中產生然后發展至器件主體的內部。當裂紋發展至器件主體的有源區時,多層陶瓷器件難以執行其功能。為了防止由于裂紋導致的對芯片組件損壞,已經提出了允許外部電極具有能夠吸收外部沖擊的結構的技術。為此,外部電極可具有以下結構,其中包括直接覆蓋器件主體的內部金屬層、暴露于外側的外部金屬層、以及插入內部金屬層和外部金屬層之間的中間層。然而,由于中間層是由金屬和聚合樹脂的混合材料制成的,因而在安裝芯片組件的回流焊接或波峰焊接過程中聚合樹脂熱分解,使得內部金屬層和中間層彼此隔開,從而產生內部間隙。如以上描述的間隙和分層現象,是芯片組件本身的問題而不是由于其中安裝芯片組件的電子設備的驅動導致的問題,這使得芯片組件的功能退化。作為另一個方法,存在在鄰近經常產生裂紋的點的器件主體中提供加強圖案以阻擋裂紋發展的方法。然而,由于在器件主體中應當增加多層圖案的數目以便應用如以上描述的加強圖案,因而增加了制造器件需要的成本并且相對減少了電介質的厚度,使得難以實現高電容。[相關技術文獻][專利文獻](專利文獻1)韓國專利申請公開號10-2006-0047733

技術實現要素:
本發明的一個目的是提供即使在由于外部沖擊導致裂紋產生的時候也能保持其功能的多層陶瓷器件。根據本發明的示例性實施方式,提供一種多層陶瓷器件,包括:器件主體,具有彼此間隔開的側表面和將側表面連接至彼此的圓周表面;內部電極,沿器件主體的長度方向布置在器件主體中;外部電極,具有覆蓋側表面的前表面部分和從前表面部分延伸并且覆蓋圓周表面部分的帶狀部分;以及裂紋引導圖案,布置在器件主體中并且引導從圓周表面產生的裂紋的發展方向以使得向著側表面引導裂紋,其中裂紋引導圖案包括:第一金屬圖案;以及第二金屬圖案,布置為與第一金屬圖案相比更靠近圓周表面并且具有間隙。多個間隙可以在第二金屬圖案的長度方向上被布置為彼此間隔開。多個間隙可以在第二金屬圖案的長度方向上被布置為彼此間隔開,并且布置在長度方向上的間隙的總長度與第二金屬圖案的總長度的比例可以大于0.02。多個間隙可以在第二金屬圖案的長度方向上被布置為彼此間隔開,并且布置在長度方向上的間隙的總長度與第二金屬圖案的總長度的比例可以小于0.51。多個間隙可以在第二金屬圖案的長度方向上被布置為彼此間隔開,并且布置在長度方向上的間隙的總長度與第二金屬圖案的總長度的比例可以大于0.02并且小于0.51。裂紋引導圖案可以從側表面向著器件主體的內部延伸,并且裂紋引導圖案的延伸長度可以等于或長于帶狀部分的長度。器件主體可包括:有源區,具有布置在其中的內部電極;無源區,相應于除有源區以外的區域,并且裂紋引導圖案可以布置在無源區中。根據本發明的另一示例性實施方式,提供一種多層陶瓷器件,包括:器件主體,具有有源區和無源區;內部電極,布置在有源區中;外部電極,覆蓋器件主體的兩端部分的同時電連接至內部電極;以及裂紋引導圖案,布置在無源區中并且引導無源區中產生的裂紋保持在無源區中,其中裂紋引導圖案包括:第一金屬圖案;以及第二金屬圖案,布置為與第一金屬圖案相比更靠近圓周表面并且具有間隙。多個間隙可以在第二金屬圖案的長度方向上被布置為彼此間隔開。多個間隙可以在第二金屬圖案的長度方向上被布置為彼此間隔開,并且布置在長度方向上的間隙的總長度與第二金屬圖案的總長度的比例可以大于0.02。多個間隙可以在第二金屬圖案的長度方向上被布置為彼此間隔開,并且布置在長度方向上的間隙的總長度與第二金屬圖案的總長度的比例可以小于0.51。多個間隙可以在第二金屬圖案的長度方向上被布置為彼此間隔開,并且布置在長度方向上的間隙的總長度與第二金屬圖案的總長度的比例可以大于0.02并且小于0.51。附圖說明圖1是示出根據本發明的示例性實施方式的多層陶瓷器件的視圖;圖2是圖1中所示的區域A的放大圖;以及圖3是示出了根據本發明的示例性實施方式的引導多層陶瓷器件的裂紋發展方向的形式的視圖。具體實施方式參照附圖從以下示例性實施方式的描述中,本發明及其實現方法的各種優點和特征將變得顯而易見。然而,本發明可以以許多不同的形式修改且其不應當限于在本文中闡述的示例性實施方式。相反地,提供這些示例性實施方式是為了使得本公開詳盡和完整,并且將本發明的范圍充分傳達給本領域技術人員。貫穿整個說明書的相同的參考標號表示相同的元件。本說明書中使用的術語是用于解釋示例性實施方式的而不是限制本發明。在本說明書中,單數形式包括復數形式,除非明確地描述并非如此。詞匯“包括”以及諸如“包含”或者“含有”將被理解為暗示包括所述成分、步驟、操作和/或元件,并不排除任何其它的成分、步驟、操作和/或元件。此外,在說明書中描述的示例性實施方式將參考作為理想范例圖的截面圖和/或平面圖來進行描述。在附圖中,層的厚度和區域為了對技術內容的有效描述而被放大。因此,舉例說明的形式可由制造技術和/或容許誤差改變。因此,本發明的示例性實施方式不限于特定的形式,而是可以包括根據制造工藝產生的形式變化。例如,垂直示出的蝕刻區域可以是圓形或者可以具有預定的彎曲。在下文中,將參考附圖詳細地描述根據本發明的示例性實施方式的多層陶瓷器件和制造該多層陶瓷器件的方法。圖1是示出根據本發明的示例性實施方式的多層陶瓷器件的視圖;并且圖2是在圖1中所示的區域A的放大圖。此外,圖3是示出了根據本發明的示例性實施方式的引導多層陶瓷器件的裂紋發展方向的形式的視圖。參照圖1至圖3,根據本發明示例性實施方式的多層陶瓷器件100可以被配置為包括器件主體110、內部電極120、外部電極130、以及裂紋引導圖案140。器件主體110可具有其中多個片材是多層的多層結構。稱為生片的介質片111可以用作片材,并且通過積層介質片形成的產品可具有大致的六面體形狀。因此,器件主體110可具有彼此間隔開的兩個側表面112和將側表面連接至彼此的四個圓周表面114。器件主體110可以被分成有源區和無源區。有源區通常可以設置在器件主體110的內部的中心并且可以是設置內部電極120的區域。無源區是除有源區以外的區域,無源區可以是沒有設置內部電極120的區域。內部電極120可以被布置為大致平行于器件主體110的長度方向。內部電極120可以是形成在每個片材上的電路圖案。內部電極120可以是接觸外部電極130的金屬圖案。內部電極120可以形成于每個片材上并且具有以下結構,其中內部電極是從側表面112向器件主體110的內部延伸的。可選地,內部電極120還可以包括懸浮圖案。懸浮圖案可以被布置在側表面112之間而不接觸外部電極130。外部電極130可覆蓋器件主體110兩端部分。外部電極130可包括前表面部分131a和帶狀部分131b,其中前表面部分131a覆蓋側表面112并且帶狀部分131b可以從前表面部分131a延伸并且覆蓋圓周表面114的一部分。帶狀部分131b可以是用于將多層陶瓷器件100結合至諸如電路板的外部裝置(未示出)的結合部分。裂紋引導圖案140可引導從圓周表面114產生的裂紋C的發展方向以使裂紋C被引導為朝向器件主體110的無源區中的側表面112。例如,在多層陶瓷器件100被安裝在預定電子設備(未示出)以形成結構的情況下,當沖擊被施加于結構時,在多層陶瓷器件100中可能產生裂紋C,如圖3所示。如以上描述的裂紋C可主要在帶狀部分131b的端部和圓周表面的邊界部分產生并且發展至器件主體110的有源區。當裂紋C發展至器件主體110的有源區時,在多層陶瓷器件100中會產生故障。因此,改變裂紋C的發展方向以防止裂紋C發展至有源區,從而使得可以保持多層陶瓷器件100的功能。裂紋引導圖案140是為了即使在產生如以上描述的裂紋C的情況下仍保持多層陶瓷器件的功能,裂紋引導圖案可將圓周方向114上產生的裂紋C的發展方向引導至側表面112。為此,裂紋引導圖案140可以被布置在器件主體110的無源區中以允許裂紋C在沒有發展至有源區的情況下被處理。例如,裂紋引導圖案140可包括第一金屬圖案142和與第一金屬圖案142相比布置為更靠近圓周表面114第二金屬圖案144。第一金屬圖案142和第二金屬圖案144可以在器件主體110的無源區中被布置為大致平行于彼此。第一金屬圖案142和第二金屬圖案144可以是由各種金屬制成的圖案并且包括其表面上形成的氧化膜(未示出)。更優選地為裂紋引導圖案140的長度(在下文中,稱作‘第一長度’L1)等于或長于帶狀部分131b的長度(在下文中,稱作‘第二長度’L2)。具體地,更優選地為第二金屬圖案144的長度等于或長于第二長度L2。在第一長度L1比第二長度L2短的情況下,裂紋引導圖案140處理裂紋C的區域小,使得裂紋C可能避開裂紋引導圖案140進入器件主體110的有源區。此外,第一金屬圖案142和第二金屬圖案144可具有不同的結構。例如,第一金屬圖案142可具有沒有斷開部分的平板結構。另一方面,第二金屬圖案144可具有斷開部分以允許形成間隙144a。間隙144a的數目可以是多個。在這種情況下,間隙144a可以布置在第二金屬圖案144的長度方向上的預定間隔處。在每個間隙144a具有大致垂直于第二金屬圖案144的長度方向的線性形狀,第二金屬圖案144可以被設置為以下結構,其中具有多個線性形狀的圖案被布置為平行于彼此??商娲?,在每個間隙144a具有島狀形狀的情況下,第二金屬圖案144可以設置為網狀結構,其中局部地或者有規律地形成多個孔。在第二金屬圖案144中形成的間隙144a可以提供第二金屬圖案144和作為介質片111的材料的BaTaO3層之間的結合力。第二金屬圖案144中形成的間隙144a的比例(在下文中,稱作‘間隙比例’)可以計算為通過用與每個間隙144a的長度的總合相應的間隙的總長度Tg除以第二金屬圖案144的總長度Tt而獲得的值,即,Tg/Tt。其中間隙比例(Tg/Tt)過小的情況下,由于結合力變得過大,因而裂紋引導圖案140的功能會失去。就是說,盡管裂紋C通過裂紋引導圖案140和BaTaO3層之間的分離在裂紋引導圖案140的表面方向上發展,在結合力過大的情況下難以實現這個效果。另一方面,在間隙比例Tg/Td過大的情況下,如以上描述的結合力過弱,使得在制造多層陶瓷器件100的過程中會產生第二金屬圖案144和BaTaO3層彼此分離的分層現象。同時,盡管在本實施方式中已經通過實例的方式描述了第二金屬圖案144具有的結構與第一金屬圖案142的結構的不同的情況,就是說,間隙144a只在第二金屬圖案144中形成,但諸如以上提及的間隙144a的間隙同樣可形成于第一金屬圖案。在這種情況下,第一金屬圖案142和第二金屬圖案144可具有與彼此相同或者相似的結構??商娲?,在每個第一金屬圖案142和第二金屬圖案144中形成的間隙的形狀、布置等等不同的情況下,第一金屬圖案142和第二金屬圖案144同樣可具有不同的結構。此外,盡管在本實施方式中已經通過實例的方式描述了每個間隙144a具有大致垂直于第二金屬圖案144的長度方向的線性形狀并且間隙比例Tg/Tt是沿著第二金屬圖案布置的間隙144a的總長度,但由于間隙比例Tg/Tt意味著在第二金屬圖案144的總區域中由間隙144a占據的區域,因而第二金屬圖案144中的間隙144a的比例可以是通過各種方法計算的。此外,盡管裂紋C以沿著第二金屬圖案144朝向側表面112來引導的方式處理,如圖3所示出的,但裂紋C同樣可以以通過第二金屬圖案144的間隙144a并且然后沿著第一金屬圖案142朝向側表面112來引導的方式處理。如上所述,根據本發明的示例性實施方式的多層陶瓷器件100可包括:器件主體110,具有形成在其中的內部電極120;外部電極130,覆蓋器件主體110的兩端部分;以及裂紋引導圖案140,引導由器件主體110中的圓周表面114產生的裂紋的發展方向以向著無源區中的側表面112引導裂紋C。在這種情況下,即使器件主體110中產生裂紋,裂紋的發展方向也可以被改變成器件主體中除有源區以外的區域,使得可以保持多層陶瓷器件110的功能。因此,在根據本發明示例性實施方式的多層陶瓷器件和以及制造其的方法中,提供了裂紋引導圖案,該裂紋引導圖案引導器件主體中產生的裂紋的發展方向以使裂紋不會發展至有源區,從而可以防止由于裂紋的產生導致的多層陶瓷器件的功能的退化。[實施例]制造具有1.6mm×0.8mm×0.8mm的尺寸和1nF電容的五百個多層陶瓷器件。在這種情況下,在制造器件主體的過程中兩個鎳金屬圖案被形成為形成器件主體的多層薄片主體的單個介質層上的裂紋引導圖案。在這種情況下,器件主體的內側處布置的鎳金屬圖案被制造為沒有斷開的平板形狀,并且器件主體的外側處布置的鎳金屬圖案被制造為具有如表1所示的間隙比例(Tg/Tt)的間隙。就翹曲強度評估來說,上達至5mm的翹曲以1mm/s的速度被施加至各種條件下的50個樣本,通過內部破壞拋光分析(DPA)確定其中最終裂紋路徑是沿著裂紋引導圖案引導的樣本的數目。就分層評估來說,對于各種條件將一百個樣本浸入保持在約290℃的溫度下的焊料槽中五秒,進行DPA以確認分層。表1示出了根據上述氧化膜的厚度分類的樣本的翹曲強度評估和分層評估。[表1]如以上表1所示,在間隙比例大于0.02的情況下,在翹曲強度評估之后進行DPA的時候,確定了所有器件主體的圓周表面中產生的裂紋被沿著裂紋引導圖案引導或者保持在裂紋引導圖案中。另一方面,間隙比例Tg/Tt是0.02或更小的情況下,裂紋沒有被裂紋引導圖案引導,而是發展至樣本中的有源區。因此,裂紋被沿著裂紋引導圖案引導的樣本數目減少了。因此,確定了間隙被設置在裂紋引導圖案之中的最外面的金屬圖案中并且裂紋引導圖案的間隙比例大于0.02的情況下,即使器件主體的圓周表面中產生了裂紋,裂紋的發展是由裂紋引導圖案來引導的,使得裂紋被引導至器件主體的側表面,從而保持多層陶瓷器件的功能。同時,確定了在間隙比例Tg/Tt是0.51或更大的情況下,盡管保持了裂紋引導圖案的功能,但會產生介質層與裂紋引導圖案分離開的現象。原因是最外面的金屬圖案和介質片之間的結合力過弱,使得最外面的金屬圖案和介質層彼此分離。在這種情況下,盡管器件的特性不會由于裂紋而劣化,但是由于在制造步驟中產生了器件缺陷,因而優選間隙比例Tg/Tt小于0.51。因此,當考慮到制造缺陷時,優選間隙比例Tg/Tt大于0.02并且小于0.51。對于根據本發明示例性實施方式的多層陶瓷器件,提供了裂紋引導圖案,該裂紋引導圖案引導器件主體中產生的裂紋的發展方向以使裂紋不會發展至有源區,從而可以防止由于裂紋的產生導致的多層陶瓷器件的功能退化。使用根據本發明示例性實施方式的制造多層陶瓷器件的方法,可以制造出具有以下結構的多層陶瓷器件,其中即使器件主體中產生裂紋依然能夠通過允許裂紋不發展至器件主體的有源區防止由于裂紋的產生導致的功能退化。已經結合目前考慮的實踐示例性實施方式對本發明進行了描述。此外,以上提及的描述僅公開了本發明的示例性實施方式。因此,應當認識到,在不背離在本說明書公開的本發明的范圍和其等價形式前提下,本領域中的技術人員可以進行修改和改變。已經提供了上述示例性實施方式以解釋實施本發明的最佳狀態。因此,在其他發明如本發明的使用中,它們可以以本發明涉及領域已知的其他狀態被實施并且還可以以在本發明具體應用領域和使用中所需的各種形式修改。因此,應當理解的是,本發明不限于所公開的實施方式。應當理解的是其他實施方式也包括在隨附權利要求的精神和范圍內。
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