專利名稱：電子元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括電子元件主體和在其外表面形成的外部電極的電子元件，以及制造該電子元件的方法。特別地，本發(fā)明涉及具有燒結(jié)電極層的多層結(jié)構(gòu)的外部電極的電子元件，以及制造該電子元件的方法。
背景技術(shù)：
在制造諸如單片陶瓷電容器的電路元件中，通常，在外部電極在其上形成之前就準(zhǔn)備好電子元件主體。該類型的外部電極通常由燒結(jié)電極層組成，該燒結(jié)電極層是通過烘烤導(dǎo)電糊膏來形成，并且例如鍍有Sn。
在另一方面，使用導(dǎo)電黏合劑代替焊接將電子元件安裝在，例如印刷電路板上，作為一種無引線安裝方法最近已經(jīng)引起了關(guān)注。當(dāng)使用導(dǎo)電黏合劑將電子元件安裝在，例如印刷電路板上時(shí)，外部電極與導(dǎo)電黏合劑相粘接，如果外部電極的表面是由，例如Sn鍍層制成的，則在將導(dǎo)電黏合劑固化的熱處理期間它們易于被氧化。這樣的外部電極將不利地展示出接觸電阻增加以及電氣連接中的可靠性降低。
下面的專利文獻(xiàn)1揭示了包括用層積燒結(jié)電極層代替Sn鍍層的外部電極的電子元件。特別地，根據(jù)專利文獻(xiàn)1的多層陶瓷電子元件包括具有由Ni或Ni合金制成的內(nèi)部電極的陶瓷薄片、以及在陶瓷薄片的兩端表面上形成的外部電極。每個(gè)外部電極包括主要包含Cu或Cu合金的第一燒結(jié)電極層以及主要包含Ag或Ag合金的第二燒結(jié)電極層。根據(jù)該公開，通過應(yīng)用包含Cu或Cu合金以及玻璃料的第一導(dǎo)電糊膏(paste)，又使用包含主要包括Ag或Ag-Pd合金以及玻璃料的金屬粉末的第二導(dǎo)電糊膏，并在700℃中同時(shí)烘烤第一和第二糊膏，可形成外部電極。
專利文獻(xiàn)1日本未審查專利申請(qǐng)公開號(hào)2002-158137發(fā)明內(nèi)容根據(jù)專利文獻(xiàn)1揭示的方法，外部電極具有第一和第二燒結(jié)電極層的多層結(jié)構(gòu)。特別地，外部層，第二燒結(jié)電極層的主要包含Ag或Ag合金。因此，外部電極層可抗氧化，從而它們適于用導(dǎo)電黏合劑安裝。
主要包含在第一燒結(jié)電極層中的金屬，Cu或Cu合金較之主要包含在第二燒結(jié)電極層中的金屬，Ag或Ag合金，前者有較高的燒結(jié)溫度，如果第一和第二燒結(jié)電極層是通過共烘烤(co-firing)而形成的，則其主要包含的金屬之間燒結(jié)溫度的差異將導(dǎo)致實(shí)際操作中極難控制燒結(jié)溫度和周圍環(huán)境(atmosphere)。因此，如果外部電極是由共烘烤而形成的，第一燒結(jié)電極層或第二燒結(jié)電極層將易于不利地展示出密度不足和可靠性降低。
本發(fā)明的目的之一是要克服相關(guān)領(lǐng)域的這些缺點(diǎn)，并提供一種具有包括具有足夠密度的層積第一和第二燒結(jié)電極層的外部電極的高度可靠電子元件，以及制造該電子元件的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有抗氧化并適于用導(dǎo)電黏合劑安裝的外部電極的電子元件，以及制造該電子元件的方法。
本發(fā)明提供一種包含電子元件主體和在其上形成的外部電極的電子元件。每個(gè)外部電極都包括第一燒結(jié)電極層以及設(shè)置其上的第二燒結(jié)電極層。第一和第二燒結(jié)電極層主要包含不同的金屬。第一燒結(jié)電極層包括包含堿金屬的第一硅硼酸鹽玻璃。根據(jù)用波長(zhǎng)散射X射線微分析儀的分析，基于除硼之外的所包含的元素的重量比為100％，第一硅硼酸鹽玻璃包括85％到95％重量比的硅以及0.5％到1.5％重量比的堿金屬。第二燒結(jié)電極層包括包含堿金屬的第二硅硼酸鹽玻璃。根據(jù)用波長(zhǎng)散射X射線微分析儀的分析，基于除硼之外的所包含的元素的重量比為100％，第二硅硼酸鹽玻璃包括65％到80％重量比的硅以及3.5％到8.0％重量比的堿金屬。
在根據(jù)本發(fā)明的電子元件特別方面，包含在第一硅硼酸鹽玻璃中的堿金屬是鉀，以及包含在第二硅硼酸鹽玻璃中的堿金屬是鈉。
在根據(jù)本發(fā)明的電子元件另一特別方面，主要包含在第二燒結(jié)電極層中的金屬是貴金屬。所用的貴金屬最好是銀-鈀。
在根據(jù)本發(fā)明的電子元件另一特別方面，電子元件主體包括內(nèi)部電極，并且包含在第一燒結(jié)電極層中的金屬是與內(nèi)部電極熔合的金屬。在根據(jù)本發(fā)明電子元件的更特別的一方面，內(nèi)部電極主要包含鎳，并且與內(nèi)部電極熔合的金屬是銅。
在根據(jù)本發(fā)明的電子元件一特別方面，使用通過將金屬填充物分散在樹脂中而準(zhǔn)備的導(dǎo)電黏合劑將電子元件外部電極連接到安裝襯底上的形成圖形(patterned)的電極。
本發(fā)明還提供一種用于生產(chǎn)包括電子元件主體及其上形成的外部電極的電子元件的方法。外部電極每一個(gè)都包括第一燒結(jié)電極層及設(shè)置其上的第二燒結(jié)電極層。第一和第二燒結(jié)電極層主要包括不同的金屬。該方法包括如下步驟通過將包含作為主要成分的第一金屬、以及包括堿金屬并具有第一軟化溫度的第一硅硼酸鹽玻璃的第一導(dǎo)電糊膏施加到電子元件主體，并在高于第一軟化溫度的第一燒結(jié)溫度下燒結(jié)第一導(dǎo)電糊膏，來形成第一燒結(jié)電極層；并通過將包含不同于第一金屬的第二金屬的第二導(dǎo)電糊膏、以及包括堿金屬并具有低于第一軟化溫度的第二軟化溫度的第二硅硼酸鹽玻璃的第二導(dǎo)電糊膏施加到第一燒結(jié)電極層，并在低于第一軟化溫度且高于第二軟化溫度的第二燒結(jié)溫度下燒結(jié)第二導(dǎo)電糊膏，來形成第二燒結(jié)電極層。
在用于制造根據(jù)本發(fā)明的電子元件的方法的特別方面，使用第二硅硼酸鹽玻璃在第二燒結(jié)溫度下燒結(jié)第二金屬，該溫度低于第二金屬的熔化溫度，且第二燒結(jié)溫度比第一燒結(jié)溫度低50℃。
在用于制造根據(jù)本發(fā)明的電子元件的方法的另一特別方面，使用第一硅硼酸鹽玻璃在第一燒結(jié)溫度下燒結(jié)第一金屬，該溫度低于第一金屬的熔化溫度。此外，使用第二硅硼酸鹽玻璃在第二燒結(jié)溫度下燒結(jié)第二金屬，該溫度低于第二金屬的熔化溫度。還有，相對(duì)于第二金屬的熔化溫度，第二燒結(jié)溫度中的降幅相對(duì)于第一金屬的熔化溫度，要大于第一燒結(jié)溫度中的降幅。
在用于制造根據(jù)本發(fā)明的電子元件的方法的另一特別方面，包含在第一硅硼酸鹽玻璃中的堿金屬是鉀，且包含在第二硅硼酸鹽玻璃中的堿金屬是鈉。
在用于制造根據(jù)本發(fā)明的電子元件的方法的另一特別方面，第二金屬是貴金屬，所用的貴金屬最好是銀-鈀。
在用于制造根據(jù)本發(fā)明的電子元件的方法的另一特別方面，電子元件主體包括內(nèi)部電極，且第一金屬是與內(nèi)部電極熔合的金屬。
在用于制造根據(jù)本發(fā)明的電子元件的方法的另一特別方面，內(nèi)部電極主要包含鎳，并且與內(nèi)部電極熔合的金屬是銅。
根據(jù)本發(fā)明的電子元件包括電子元件主體，其上設(shè)有第一和第二燒結(jié)電極以形成外部電極。第一燒結(jié)電極層包括第一金屬和包含堿金屬的第一硅硼酸鹽玻璃。根據(jù)用波長(zhǎng)散射X射線微分析儀的分析，基于除硼之外的所包含的元素的重量比為100％，第一硅硼酸鹽玻璃包括85％到95％重量比的硅以及0.5％到1.5％重量比的堿金屬。另一方面，第二燒結(jié)電極層包括不同于第一金屬的第二金屬和包含堿金屬的第二硅硼酸鹽玻璃。根據(jù)用波長(zhǎng)散射X射線微分析儀的分析，基于除硼之外的所包含的元素的重量比為100％，第二硅硼酸鹽玻璃包括65％到80％重量比的硅以及3.5％到8.0％重量比的堿金屬。
相應(yīng)地，包含在第二燒結(jié)電極層中的第二硅硼酸鹽玻璃的第二軟化點(diǎn)要低于包含在第一燒結(jié)電極層中的第一硅硼酸鹽玻璃的第一軟化點(diǎn)。因此，如果先后依次分開燒結(jié)第一燒結(jié)電極層和第二燒結(jié)電極層，第二燒結(jié)電極層可在相對(duì)較低的第二燒結(jié)溫度下形成。因此，包含在第一燒結(jié)電極層中的第一硅硼酸鹽玻璃在第二燒結(jié)電極層的燒結(jié)期間并沒有軟化，即便是在第二燒結(jié)電極層成形之前、第一燒結(jié)電極層在足夠的燒結(jié)條件下濃密地成形，第一硅硼酸鹽玻璃也不會(huì)軟化。這樣就可形成包括濃密第一和第二燒結(jié)電極層的外部電極。
因此本發(fā)明能夠有效地提高包括第一和第二燒結(jié)電極層的外部電極的可靠性。
如果分別包含在第一和第二硅硼酸鹽玻璃中的堿金屬是鉀和鈉，包含鈉的第二硅硼酸鹽玻璃的第二軟化點(diǎn)將穩(wěn)定地下降到低于第一硅硼酸鹽玻璃的第一軟化點(diǎn)。
如果包含在第二燒結(jié)電極層中的金屬是諸如Ag或Ag合金的貴金屬，由于貴金屬的抗氧化性，外部電極的表面抗氧化。因此，本發(fā)明可提供一種適于用導(dǎo)電黏合劑安裝的電子元件。特別地，如果所用的貴金屬是銀-鈀，則外部電極具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和抗氧化性。
如果電子元件主體包括內(nèi)部電極，并且主要包含在第一燒結(jié)電極層中的金屬是與內(nèi)部電極熔合的金屬，該金屬可增強(qiáng)第一燒結(jié)電極層和內(nèi)部電極之間的電氣連接的可靠性以及其間的粘合強(qiáng)度。
如果內(nèi)部電極主要包含鎳，并且與內(nèi)部電極熔合的金屬是銅，則這兩種金屬可形成合金以增強(qiáng)第一燒結(jié)電極層和內(nèi)部電極之間的電氣連接的可靠性以及其間的粘合強(qiáng)度。
如果使用通過將金屬填充物分散在樹脂中而準(zhǔn)備的導(dǎo)電黏合劑將電子元件外部電極連接到安裝襯底上的形成圖案的電極，可用導(dǎo)電黏合劑將外部電極可靠地連接到形成圖案的電極。例如，不同于Sn涂層，外部電極具有優(yōu)良的抗氧化性，是由于它們?cè)谕獠堪说诙Y(jié)電極層。
用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的電子元件的方法包括通過將包含第一金屬、以及具有第一軟化溫度的第一硅硼酸鹽玻璃的第一導(dǎo)電糊膏應(yīng)用到電子元件主體，并在高于第一軟化溫度的第一燒結(jié)溫度下燒結(jié)第一導(dǎo)電糊膏，來形成第一燒結(jié)電極層；并通過將包含作為主要組分的第二金屬、以及具有低于第一軟化溫度的第二軟化溫度的第二硅硼酸鹽玻璃的第二導(dǎo)電糊膏應(yīng)用到第二燒結(jié)電極層，并在低于第一軟化溫度且高于第二軟化溫度的第二燒結(jié)溫度下燒結(jié)第二導(dǎo)電糊膏，來形成第二燒結(jié)電極層。相應(yīng)地，溫度和周圍環(huán)境的控制較之在共烘烤第一和第二燒結(jié)電極層中要容易。該方法還可增加第一和第二燒結(jié)電極層的密度。
根據(jù)專利文獻(xiàn)1的方法，如上所述，由于第一和第二燒結(jié)電極層是由共烘烤而形成的，在實(shí)際中控制燒結(jié)的溫度和周圍環(huán)境很困難。因此該方法要濃密地形成第一和第二燒結(jié)電極層是有困難的。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在另一方面，第一和第二燒結(jié)電極層在不同的步驟中被燒結(jié)。因此可通過單獨(dú)地控制單個(gè)燒結(jié)步驟中的周圍環(huán)境可濃密地形成這些層。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，此外，第二燒結(jié)電極層成形其間的第二燒結(jié)溫度要低于第一軟化溫度且高于第二軟化溫度。因此形成第二燒結(jié)電極層的步驟不會(huì)軟化包含在已經(jīng)預(yù)先燒結(jié)的第一燒結(jié)電極層中的第一硅硼酸鹽玻璃。結(jié)果，在第二燒結(jié)電極層成形之后，包含在第一燒結(jié)電極層中的玻璃形變幾乎不會(huì)發(fā)生。該方法可靠地提供一種具有較高可靠性的電子元件。
如果使用第二硅硼酸鹽玻璃在低于第二金屬的熔化溫度的第二燒結(jié)溫度下燒結(jié)第二金屬，且第二燒結(jié)溫度比第一燒結(jié)溫度至少要低50℃，根據(jù)本發(fā)明的電子元件的外部電極具有較小的導(dǎo)致缺陷的可能性。
如果使用第一硅硼酸鹽玻璃在低于第一金屬的熔化溫度的第一燒結(jié)溫度下燒結(jié)第一金屬，使用第二硅硼酸鹽玻璃在低于第二金屬的熔化溫度的第二燒結(jié)溫度下燒結(jié)第二金屬，并且相對(duì)于第二金屬的熔化溫度的第二燒結(jié)溫度中的降幅將大于相對(duì)于第一金屬的熔化溫度的第一燒結(jié)溫度中的降幅，則第一燒結(jié)電極層具有較少的導(dǎo)致缺陷(諸如在形成第二燒結(jié)電極層步驟中第一硅硼酸鹽玻璃的形變)的可能性。上述條件還可更有效地增加第一和第二燒結(jié)電極層的密度。
如果包含在第一和第二硅硼酸鹽玻璃中的堿金屬分別是鉀和鈉，所包含的堿金屬類型中的差異有助于第二硅硼酸鹽玻璃的第二軟化溫度中的降低。
如果第二金屬是貴金屬，則外部電極的表面是抗氧化的。因此根據(jù)本發(fā)明的方法可提供適于導(dǎo)電黏合劑安裝的電子元件。如果所用的金屬是銀-靶，則外部電極具有更高的導(dǎo)電性和抗氧化性。
如果電子元件包括內(nèi)部電極并且第一金屬是與內(nèi)部電極熔合的金屬，則該金屬可增強(qiáng)外部和內(nèi)部電極之間的電極連接的可靠性以及其間的機(jī)械粘合強(qiáng)度。特別地，如果內(nèi)部電極主要包括鎳，且與內(nèi)部電極熔合的金屬是銅，這兩種金屬可被可靠地形成合金以有效地增強(qiáng)外部和內(nèi)部電極之間的電氣連接的可靠性。


圖1是作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例而制造出的用作電子元件的單片陶瓷電容器的前截面圖；圖2是部分前截面圖，用于圖示出當(dāng)包含在第一燒結(jié)電極層中的第一硅硼酸鹽玻璃在烘烤第二燒結(jié)電極層其間軟化時(shí)所出現(xiàn)的問題。
標(biāo)號(hào)1單片陶瓷電容器(電子元件)2燒結(jié)陶瓷薄片2a第一端表面2b第二端表面3到6內(nèi)部電極7到8外部電極7a到8a第一燒結(jié)電極層7b到8b第二燒結(jié)電極層具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參照附圖對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行描述以澄清本發(fā)明。
圖1是作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例而制造出的用作電子元件的單片陶瓷電容器的前截面圖。單片陶瓷電容器1包括由合適的介電陶瓷材料(諸如鈦酸鋇陶瓷材料)制成的燒結(jié)陶瓷薄片2。
燒結(jié)陶瓷薄片2包括彼此面對(duì)的內(nèi)部電極3到6，同時(shí)陶瓷層介于其間。內(nèi)部電極3和5導(dǎo)通至燒結(jié)陶瓷薄片2的第一端表面2a，同時(shí)內(nèi)部電極4到6導(dǎo)通至與第一端表面2a相對(duì)的表面2b。
在該實(shí)施例中，內(nèi)部電極3到6是通過在煅燒燒結(jié)陶瓷薄片2其間烘烤主要包含Ni的導(dǎo)電糊膏來形成的。因此，內(nèi)部電極3到6主要包含Ni。
外部電極7和8形成，以分別覆蓋2a和2b的端表面。外部電極7包括第一燒結(jié)電極層7a及其上形成的第二燒結(jié)電極層7b，同時(shí)外部電極8包括第一燒結(jié)電極層8a及其上形成的第二燒結(jié)電極層8b。在該實(shí)施例中，通過在第一燒結(jié)溫度下烘烤包含作為主要組分的Cu粉、以及第一硅硼酸鹽玻璃的導(dǎo)電糊膏來形成第一燒結(jié)電極層7a和8a。
第一硅硼酸鹽包括堿金屬。根據(jù)用波長(zhǎng)散射X射線微分析儀的分析，基于除硼之外的所包含的元素的重量比為100％，第一硅硼酸鹽玻璃包括85％到95％重量比的硅以及0.5％到1.5％重量比的堿金屬。
在該實(shí)施例中，另一方面，通過在第二燒結(jié)溫度下烘烤包含作為主要組分金屬的Ag-Pd合金粉末的導(dǎo)電糊膏，以及第二硅硼酸鹽玻璃來形成第二燒結(jié)電極層7b和8b。
第二硅硼酸鹽包括堿金屬。根據(jù)用波長(zhǎng)散射X射線微分析儀的分析，基于除硼之外的所包含的元素的重量比為100％，第一硅硼酸鹽玻璃包括65％到80％重量比的硅以及3.5％到8.0％重量比的堿金屬。
Cu的熔點(diǎn)是1,083℃，同時(shí)該實(shí)施例中所用的Ag-Pd合金的熔點(diǎn)是960℃到1,050℃。由于第二硅硼酸鹽玻璃較之第一硅硼酸鹽玻璃有較多量的堿金屬，第二硅硼酸鹽玻璃的軟化點(diǎn)，第二軟化點(diǎn)要低于第一硅硼酸鹽玻璃的第一軟化點(diǎn)。特別地，第一硅硼酸鹽玻璃的第一軟化點(diǎn)大約為760℃到810℃，同時(shí)第二硅硼酸鹽玻璃的第二軟化點(diǎn)為580℃到630℃。
因此，在該實(shí)施例中的單片陶瓷電容器1的制造中，第一燒結(jié)電極層7a和8a是在大約為860℃到910℃的第一燒結(jié)溫度中形成的，同時(shí)第二燒結(jié)電極層7b和8b是在低于第一燒結(jié)溫度的680℃到730℃的第二燒結(jié)溫度中形成的。
使用具有第一軟化點(diǎn)的第一硅硼酸鹽玻璃，Cu是在低于Cu的熔點(diǎn)且高于第一軟化點(diǎn)，即860℃到910℃的第一燒結(jié)溫度下燒結(jié)的，以濃密地形成第一燒結(jié)電極層7a和8a。此外，包含在第一燒結(jié)電極層7a和8a中的第一硅硼酸鹽玻璃在第二燒結(jié)電極層7b和8b的成形期間并不軟化，因?yàn)樗鼈兪窃?80℃到730℃的第二燒結(jié)溫度中形成的。相應(yīng)地，可以形成第二燒結(jié)層7b和8b，而不會(huì)軟化包含在第一燒結(jié)電極層7a和8a中的第一硅硼酸鹽玻璃。此外，由于第二硅硼酸鹽玻璃具有580℃到630℃的第二軟化點(diǎn)，Ag-Pd合金可在低于該合金熔點(diǎn)且高于第二軟化點(diǎn)的溫度下濃密地?zé)Y(jié)。
較佳地，使用具有第二軟化點(diǎn)的第二硅硼酸鹽玻璃在低于第二金屬的熔點(diǎn)的第二燒結(jié)溫度下燒結(jié)第二金屬，并且第二燒結(jié)溫度比第一軟化溫度至少低50℃。這樣就確保了在第二燒結(jié)電極層成形期間第一燒結(jié)電極層中包含的硅硼酸鹽玻璃不會(huì)軟化。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，相對(duì)于包含在第二燒結(jié)電極層中的Ag-Pd合金的熔化溫度，第二燒結(jié)電極層7b和8b的第二燒結(jié)溫度中的降幅，即230℃到280℃，將大于相對(duì)于Cu的熔化溫度，第一燒結(jié)電極層的第一燒結(jié)溫度中的降幅，即173℃到223℃。因此可濃密地形成第二燒結(jié)電極層。
如果第二燒結(jié)電極層溫度要高于第一硅硼酸鹽玻璃的第一軟化點(diǎn)，則在第二燒結(jié)電極層7b和8b成形期間第一硅硼酸鹽玻璃會(huì)軟化，從而導(dǎo)致，例如如圖2所述的凸出17c。圖2是部分前截面圖，用于圖示出當(dāng)?shù)谝缓偷诙Y(jié)電極層在本發(fā)明范圍之外的條件下形成時(shí)所出現(xiàn)的問題。在圖2中，第一和第二燒結(jié)電極層17a和17b形成在燒結(jié)陶瓷薄片2的外部表面上。第一燒結(jié)電極層17a具有凸出17c，它是在第二燒結(jié)電極層17b成形期間軟化和擴(kuò)展的部分。作為凸出17c的結(jié)果，外部電極17外觀劣質(zhì)，并且在第一和第二燒結(jié)電極層17a和17b之間的電氣連接可靠性降低。
在用于產(chǎn)生根據(jù)該實(shí)施例的單片陶瓷電容器1的方法中，另一方面，第一和第二燒結(jié)電極層依次分別在第一和第二燒結(jié)溫度下形成。相應(yīng)地，如上所述，第一燒結(jié)電極層7a和8a以及第二燒結(jié)電極層7b和8b可被濃密地?zé)Y(jié)以提供高度可靠的單片陶瓷電容器1。可以用下面特定的實(shí)驗(yàn)示例來示出這一點(diǎn)。
由鈦酸鋇陶瓷材料制成，且長(zhǎng)度1.0mm、寬度0.5mm、厚度0.5mm的燒結(jié)陶瓷薄片用作為燒結(jié)陶瓷薄片2。該燒結(jié)薄片每一個(gè)都包含大約50個(gè)由Ni制成的內(nèi)部電極層。
通過應(yīng)用和烘烤含Cu導(dǎo)電糊膏來形成第一燒結(jié)電極層7a和8a以分別覆蓋上述每個(gè)燒結(jié)陶瓷薄片2的端表面2a和2b，所用的含Cu導(dǎo)電糊膏包括100份質(zhì)量的Cu粉和15份質(zhì)量的第一硅硼酸鹽玻璃。在該糊膏中加入溶劑從而該糊膏具有20％體積比的固體含量。根據(jù)在燒結(jié)之后用波長(zhǎng)散射X射線微分析儀的分析，基于除硼之外的所包含的元素的重量比為100％，所用的硅硼酸鹽玻璃包含90％重量比的硅以及1.0％重量比的堿金屬鉀。第一硅硼酸鹽玻璃的玻璃軟化點(diǎn)為750℃。
應(yīng)用上述組分的Cu導(dǎo)電糊膏被應(yīng)用，從而在干燥之后，端表面2a和2b上糊膏的厚度為25μm，并且在圖1中電極覆蓋部分的長(zhǎng)度e是50μm。隨后，通過將850℃的最高溫度保持10分鐘，在氧氣濃度為0到5ppm的氧氣環(huán)境下烘烤糊膏以形成第一燒結(jié)電極層7a和8a。
其次，準(zhǔn)備好包含Ag-Pd合金粉末的導(dǎo)電糊膏以形成第二燒結(jié)電極層7b和8b。這些導(dǎo)電糊膏包括Ag-Pd合金粉末，重量比為0.85∶0.15、第二硅硼酸鹽玻璃以及溶劑。第二硅硼酸鹽玻璃的質(zhì)量含量是15份，基于Ag-Pd合金粉末的質(zhì)量為100份。導(dǎo)電糊膏的固體體積比含量是20％。
具有第二軟化點(diǎn)分別為800℃、750℃、600℃的三種硅硼酸鹽玻璃將準(zhǔn)備為上述第二硅硼酸鹽玻璃。根據(jù)烘烤之后用波長(zhǎng)散射X射線微分析儀的分析，三種第二硅硼酸鹽玻璃具有如下組分。
(a)基于除硼之外的所有包含的元素的重量比為100％，軟化點(diǎn)為800℃的第二硅硼酸鹽玻璃包括90％重量比的硅以及2.5％重量比的鈉。
(b)基于除硼之外的所有包含的元素的重量比為100％，軟化點(diǎn)為750℃的第二硅硼酸鹽玻璃包括85％重量比的硅以及2.5％重量比的鈉。
(c)基于除硼之外的所有包含的元素的重量比為100％，軟化點(diǎn)為600℃的第二硅硼酸鹽玻璃包括75％重量比的硅以及5.0％重量比的鈉。
含Ag-Pd導(dǎo)電糊膏被應(yīng)用到第一燒結(jié)層7a和8a，從而在端表面2a和2b上的糊膏厚度在干燥之后是30μm，并且電極覆蓋部分的長(zhǎng)度E是250μm。
將糊膏在氧氣濃度為0到5ppm的氧氣環(huán)境下，保持在最高溫度600℃、700℃、800℃、或900℃烘烤10分鐘。
在不同的燒結(jié)溫度下使用三種第二硅硼酸鹽玻璃來形成第二燒結(jié)電極層7b和8b。通過下述方法來評(píng)估所得出的單片陶瓷電容器的劣質(zhì)外觀和可靠性。
(1)劣質(zhì)外觀用3.5x體視顯微鏡來觀測(cè)外部電極以核對(duì)，例如稱作浮泡的凸出是否在外部電極的表面上產(chǎn)生，以及它們是否部分脫落，并且確定每100個(gè)單片陶瓷電容器中具有劣質(zhì)外觀的單片電容器的數(shù)量。結(jié)果如圖1所示(2)可靠性評(píng)估所得出的單片陶瓷電容器的絕緣電阻logIR大約為11。通過對(duì)電容施加1W的功率，在70℃和相對(duì)濕度為95％的情況下保持500小時(shí)來對(duì)每一種類型的50個(gè)單片陶瓷電容器執(zhí)行濕度負(fù)載(load)測(cè)試。在濕度負(fù)載測(cè)試之后，測(cè)量絕緣電阻logIR，并且絕緣電阻logIR在6以下的單片陶瓷電容被確定為可靠性不足。下面的表格示出了在50個(gè)單片陶瓷電容器中被確定為可靠性不足的單片陶瓷電容器的數(shù)量。
〔表格1〕


表格1示出了第二燒結(jié)電極層7b和8b烘烤期間第二燒結(jié)溫度高于用在第一燒結(jié)電極層7a和8a中的第一硅硼酸鹽玻璃的軟化點(diǎn)時(shí)兒導(dǎo)致的劣質(zhì)外觀，在另一方面，當(dāng)?shù)诙Y(jié)溫度低于第二硅硼酸鹽玻璃的第二軟化點(diǎn)而導(dǎo)致的低可靠性。
相反地，當(dāng)用于低于燒結(jié)電極層7a和8a的第一硅硼酸鹽玻璃的軟化點(diǎn)要高于用于第二燒結(jié)電極層的第二硅硼酸鹽玻璃的軟化點(diǎn)、并且第二燒結(jié)溫度低于第一硅硼酸鹽玻璃的軟化點(diǎn)且高于第二硅硼酸鹽玻璃的軟化點(diǎn)時(shí)，即不會(huì)導(dǎo)致劣質(zhì)外觀，也不會(huì)導(dǎo)致低可靠性。
在上述實(shí)施例中，內(nèi)部電極3到6是由Ni制成的，并且主要包含在第一燒結(jié)電極層7a和8a中的金屬是Cu。被合適地制成合金的Ni和Cu可以提高內(nèi)部電極3到6和外部電極7和8的燒結(jié)電極層7a和8a之間的電氣連接的可靠性，以及其間的粘合強(qiáng)度。
在該實(shí)施例中，主要包含在第一燒結(jié)電極層7a和8a中的金屬是Cu，但是也可使用除Cu之外的與Ni形成合金的其他各種金屬。
內(nèi)部電極還可以除Ni之外的金屬制成。在該情形中，與用于內(nèi)部電極的金屬形成合金的任何金屬都可用作為主要包含在第一燒結(jié)電極層中的金屬。
在上述實(shí)施例中，主要包含Ag-Pd合金的第二燒結(jié)電極層7b和8b可包含其他的諸如Ag的貴金屬。如果第二燒結(jié)電極層7b和8b主要包含一種貴金屬，則它們的表面是抗氧化的，從而它們適宜用作用導(dǎo)電黏合劑相安裝連接的電子元件。當(dāng)用通過將金屬填充物加入到樹脂中而準(zhǔn)備的導(dǎo)電黏合劑來安裝電子元件時(shí)，通常由熱處理來固化導(dǎo)電黏合劑。主要包含貴金屬的第二燒結(jié)電極層7b和8b在該熱處理其間是抗氧化的，從而增強(qiáng)了使用導(dǎo)電黏合劑安裝結(jié)構(gòu)的可靠性。
在上述實(shí)施例中，包含在第一硅硼酸鹽玻璃中的堿金屬是鉀，以及包含在第二硅硼酸鹽玻璃中的堿金屬是鈉。包含鈉的第二硅硼酸鹽玻璃具有比包含鉀的第一硅硼酸鹽玻璃要低的軟化點(diǎn)。相應(yīng)地，在包含第二硅硼酸鹽玻璃的第二燒結(jié)電極層烘烤期間的第二燒結(jié)溫度可在本發(fā)明中穩(wěn)定地降低。包含在第一和第二燒結(jié)電極層中的堿金屬不限于鉀和鈉的組合。
在上述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)包括內(nèi)部電極的單片陶瓷電容器1做出描述，但是本發(fā)明也可應(yīng)用到其他多層陶瓷電子元件。此外，根據(jù)本發(fā)明的電子元件不一定要包括內(nèi)部電極。即，本發(fā)明還可應(yīng)用到包括不具備內(nèi)部電極的電子元件主體(諸如電阻片)以及在主體的外部表面上形成的外部電極的各種電子元件(諸如電阻)。
權(quán)利要求
1.一種包括電子元件主體及其上形成的外部電極的電子元件，每一個(gè)都包括第一燒結(jié)電極層及置于其上的第二燒結(jié)電極層，所述第一和第二燒結(jié)電極層主要包含不同的金屬，其中所述第一燒結(jié)電極層包含含堿金屬的第一硅硼酸鹽玻璃，根據(jù)用波長(zhǎng)散射X射線微分析儀的分析，基于除硼之外的所有內(nèi)含元素的重量比100％，所述第一硅硼酸鹽玻璃包括85％到95％重量比的硅以及0.5％到1.5％重量比的堿金屬；以及所述第二燒結(jié)電極層包含含堿金屬的第二硅硼酸鹽玻璃，根據(jù)用波長(zhǎng)散射X射線微分析儀的分析，基于除硼之外的所有內(nèi)含元素的重量比為100％，所述第二硅硼酸鹽玻璃包括65％到80％重量比的硅以及3.5％到8.0％重量比的堿金屬。
2.如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于，包含在所述第一硅硼酸鹽玻璃中的所述堿金屬是鉀；并且包含在所述第二硅硼酸鹽玻璃中的所述堿金屬是鈉。
3.如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于，主要包含在所述第二燒結(jié)電極層中的金屬是貴金屬。
4.如權(quán)利要求3所述的電子元件，其特征在于，所述貴金屬是銀-鈀。
5.如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于，所述電子元件主體包括內(nèi)部電極；并且主要包含在所述第一燒結(jié)電極層中的金屬是與所述內(nèi)部電極熔合的金屬。
6.如權(quán)利要求5所述的電子元件，其特征在于，所述內(nèi)部電極主要包含鎳；并且與所述內(nèi)部電極熔合的金屬是銅。
7.如權(quán)利要求1到6任一項(xiàng)所述的電子元件，其特征在于，所述電子元件的外部電極是用通過將金屬填充劑分散在樹脂中而制備的導(dǎo)電黏合劑來連接到安裝襯底上的形成圖形的電極。
8.一種用于制造包括電子元件主體及其上形成的外部電極的電子元件，每一個(gè)電子元件都包括第一燒結(jié)電極層及置于其上的第二燒結(jié)電極層，所述第一和第二燒結(jié)電極層主要包含不同的金屬，所述方法包括如下步驟通過將包含作為主要組分的第一金屬、以及包括堿金屬并具有第一軟化溫度的第一硅硼酸鹽玻璃的第一導(dǎo)電糊膏應(yīng)用于電子元件主體，并在高于第一軟化溫度的第一燒結(jié)溫度下燒結(jié)所述第一導(dǎo)電糊膏，來形成所述第一燒結(jié)電極層；以及通過將包含不同于第一金屬的第二金屬、以及包含堿金屬并具有低于所述第一軟化溫度的第二軟化溫度的第二硅硼酸鹽玻璃的第二導(dǎo)電糊膏應(yīng)用到第一燒結(jié)電極層，并在低于第一軟化溫度且高于第二軟化溫度的第二燒結(jié)溫度下燒結(jié)所述第二導(dǎo)電糊膏，來形成所述第二燒結(jié)電極層。
9.如權(quán)利要求8所述的用于制造電子元件的方法，其特征在于，使用所述第二硅硼酸鹽玻璃在第二燒結(jié)溫度下燒結(jié)所述第二金屬，所述第二燒結(jié)溫度低于第二金屬的熔化溫度，且第二燒結(jié)溫度比第一燒結(jié)溫度至少低50℃。
10.如權(quán)利要求8所述的用于制造電子元件的方法，其特征在于，使用第一硅硼酸鹽玻璃在第一燒結(jié)溫度下燒結(jié)第一金屬，所述第一燒結(jié)溫度低于第一金屬的熔化溫度；使用第二硅硼酸鹽玻璃在第二燒結(jié)溫度下燒結(jié)第二金屬，所述第二燒結(jié)溫度低于第二金屬的熔化溫度；并且所述第二燒結(jié)溫度中相對(duì)于所述第二金屬的熔化溫度的的降幅要大于所述第一燒結(jié)溫度中相對(duì)于所述第一金屬的熔化溫度的降幅。
11.如權(quán)利要求8所述的用于制造電子元件的方法，其特征在于，包含在所述第一硅硼酸鹽玻璃中的堿金屬是鉀；且包含在所述第二硅硼酸鹽玻璃中的堿金屬是鈉。
12.如權(quán)利要求8所述的用于制造電子元件的方法，其特征在于，所述第二金屬是貴金屬。
13.如權(quán)利要求8所述的用于制造電子元件的方法，其特征在于，所述貴金屬是銀-鈀。
14.如權(quán)利要求7到13的任一個(gè)所述的用于制造電子元件的方法，其特征在于，所述電子元件主體包括內(nèi)部電極，并且所述第一金屬是與所述內(nèi)部電極熔合的金屬。
15.如權(quán)利要求14所述的用于制造電子元件的方法，其特征在于，所述內(nèi)部電極主要包含鎳；并且與所述內(nèi)部電極相熔合的所述金屬是銅。
全文摘要
一種電子元件具有具備一種結(jié)構(gòu)的外部電極，在該結(jié)構(gòu)中第二燒結(jié)電極層堆疊在第一燒結(jié)電極層上。第一和第二燒結(jié)電極層被精細(xì)地?zé)Y(jié)，并且外觀破損和電氣連接可靠性失效不易在該電子元件中產(chǎn)生。外部電極(7，8)具有第一燒結(jié)電極層(7a，8a)和第二燒結(jié)電極層(7b，8b)。第一燒結(jié)電極層(7a，8a)包含包括有堿金屬的第一硅硼酸鹽玻璃，并且當(dāng)除了硼之外所有包含的元素為100wt％時(shí)，第一硅硼酸鹽玻璃包括85－95wt％的硅以及0.5－1.5wt％的堿金屬。第二燒結(jié)電極層(7b，8b)包含包括有堿金屬的第二硅硼酸鹽玻璃，并且當(dāng)除了硼之外所有包含的元素為100wt％時(shí)，第二硅硼酸鹽玻璃包括65－80wt％的硅以及3.5－8.0wt％的堿金屬。
文檔編號(hào)H01G4/228GK1820333SQ200580000629
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2005年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
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