【解決手段】本発明は、誘電体層を含み、対向する第1及び第2の主面、対向する第1及び第2の側面及び対向する第1及び第2の端面を有するセラミック本体と、上記誘電体層を介して上記セラミック本体の第1及び第2の端面に交互に露出する第1及び第2の内部電極と、上記セラミック本体の第1及び第2の端面に配置されて上記第1及び第2の内部電極とそれぞれ連結される接続面、及び上記第1及び第2の主面の少なくとも一部まで伸びるバンド面を含む第1及び第2の外部電極と、を含み、上記第1及び第2の外部電極の接続面及びバンド面は伝導性薄膜からなり、上記バンド面の幅は上記第1の内部電極の端部と上記第2の端面との間の距離又は上記第2の内部電極の端部と上記第1の端面との間の距離より長い基板内蔵用積層セラミック電子部品を提供する。
前記伝導性薄膜は、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、鉄(Fe)、チタニウム(Ti)及び炭素(C)からなる群から選択されたいずれか一つ以上を含む、請求項1に記載の基板内蔵用積層セラミック電子部品。
前記セラミック本体の厚さは、前記第1及び第2の外部電極及びメッキ層を含む積層セラミック電子部品の全厚さの70%以上である、請求項6に記載の基板内蔵用積層セラミック電子部品。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【0011】
基板内蔵用積層セラミック電子部品
以下、本発明の一実施形態による基板内蔵用積層セラミック電子部品を説明するにあたり、特に、基板内蔵用積層セラミックキャパシタを例に挙げて説明するが、これに限定されない。
【0012】
図1は本発明の一実施形態による基板内蔵用積層セラミック電子部品を示す斜視図であり、
図2は
図1のI‐I’線に沿う断面図である。
【0013】
図1を参照すると、本発明の一実施形態による基板内蔵用積層セラミック電子部品100は、セラミック本体110と、上記セラミック本体110の外部に配置された第1及び第2の外部電極31、32と、を含む。
【0014】
本発明の一実施形態による基板内蔵用積層セラミック電子部品100において、長さ方向は
図1のL方向、幅方向はW方向、厚さ方向はT方向である。
【0015】
上記セラミック本体110は、厚さ(T)方向に対向する第1の主面S1及び第2の主面S2と、幅(W)方向に対向する第1の側面S5及び第2の側面S6と、長さ(L)方向に対向する第1の端面S3及び第2の端面S4と、を有する。
【0016】
上記第1及び第2の外部電極31、32は、セラミック本体110の第1及び第2の端面S3、S4に形成され、第1及び第2の主面S1、S2の一部まで伸びる。本発明の一実施形態による上記第1及び第2の外部電極31、32は伝導性薄膜からなる。
【0017】
図2を参照すると、上記セラミック本体110は、誘電体層11と、上記誘電体層11を介して対向して配置された第1の内部電極21と第2の内部電極22と、を含む。
【0018】
上記セラミック本体110は複数の誘電体層11を厚さ(T)方向に積層した後に焼成して形成され、その形状、寸法及び誘電体層11の積層数は本実施形態に限定されない。
【0019】
上記セラミック本体110を形成する複数の誘電体層11は焼成された状態で、隣接する誘電体層11間の境界は走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いなくては確認できないほど一体化されることができる。
【0020】
上記誘電体層11を形成する原料は、十分な静電容量が得られるものであれば特に制限されず、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO
3)粉末であれば良い。
【0021】
上記誘電体層11を形成する材料は、チタン酸バリウム(BaTiO
3)等のパウダーに本発明の目的に応じて多様なセラミック添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤、分散剤等が添加されたものであれば良い。
【0022】
上記第1及び第2の内部電極21、22は、相違する極性を有する一対の電極であり、誘電体層11の積層方向に沿ってセラミック本体110の第1及び第2の端面S3、S4に交互に露出し、中間に配置された誘電体層11によって互いに電気的に絶縁される。
【0023】
上記第1及び第2の内部電極21、22は、セラミック本体110の第1及び第2の端面S3、S4に交互に露出し、セラミック本体110の第1及び第2の端面S3、S4に配置された第1及び第2の外部電極31、32とそれぞれ連結される。
【0024】
上記第1及び第2の内部電極21、22の幅は、用途に応じて決定され、例えば、セラミック本体110のサイズを考慮して0.2〜1.0μmの範囲を満たすことができるが、これに限定されない。
【0025】
上記第1及び第2の内部電極21、22は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、鉛(Pb)又は白金(Pt)等の単独又はこれらの合金の導電性金属を含むことができる。
【0026】
上記第1及び第2の外部電極31、32は、セラミック本体110の第1及び第2の端面S3、S4に形成されて上記第1及び第2の内部電極21、22と連結される接続面31a、32aと、セラミック本体110の第1及び第2の主面S1、S2の一部まで伸びて形成されたバンド面31b、32bと、を含む。
【0027】
本発明の一実施形態では、上記接続面31a、32aとバンド面31b、32bを含む第1及び第2の外部電極31、32が伝導性薄膜からなる。
【0028】
従来は、外部電極を形成するとき、導電性金属が含まれたペーストを用いてディッピング(dipping)する方法が主に用いられていた。
【0029】
基板内蔵用積層セラミックキャパシタの外部電極と外部の配線をビアを介して連結させるためには一定幅以上の外部電極のバンド面を形成する必要があるが、従来のディッピング(dipping)方法を用いて一定幅以上のバンド面を形成する場合はペーストの界面張力によってバンド面が厚くなりすぎるという問題があった。
【0030】
このように外部電極の厚さが厚くなると、外部電極の厚さが厚くなる分だけセラミック本体の厚さは薄くなり、特に、基板内蔵用積層セラミック電子部品は、非内蔵型積層セラミック電子部品に比べてチップ全体の厚さが薄いため、セラミック本体の厚さが薄くなりすぎてチップの強度が弱くなり破損が発生するという問題があった。
【0031】
よって、本発明の一実施形態では、接続面31a、32aとバンド面31b、32bを含む第1及び第2の外部電極31、32を伝導性薄膜で形成することで外部電極の厚さを減少させた。
【0032】
上記伝導性薄膜は、スパッタリング(sputtering)工法、CVD(Chemical Vapor Deposition)、PVD(Physical Vapor Deposition)、スピンコーティング(spin coating)、ALD(Atomic Layer Deposition)、PLD(Pulsed Laser Deposition)等の薄膜工法又は無電解メッキ工法を行って形成されることができる。
【0033】
このようにスパッタリング(sputtering)工法等により形成される伝導性薄膜からなる本発明の一実施形態による第1及び第2の外部電極31、32は、ビアを連結するための一定幅以上のバンド面を有し且つ平坦で厚さが薄い。
【0034】
上記バンド面31b、32bの幅BWは、第1の内部電極21の端部と第2の端面S4との間の距離l1又は第2の内部電極22の端部と第1の端面S3との間の距離l2より長いことが好ましい。上記l1又はl2よりバンド面31b、32bの幅BWが長くなければ、外部配線との連結のためのビア加工時に不良が発生することを防止することができない。
【0035】
上記バンド面31b、32bの幅BWは、例えば、上記セラミック本体110の長さの25%以上であれば良い。バンド面31b、32bの幅BWがセラミック本体110の長さの25%未満の場合は、外部配線との連結のためのビア加工時に不良が発生する可能性が大きくなる。
【0036】
上記バンド面31b、32bの幅BWが広いほど、外部配線との連結のためのビア加工が有利になり、ESLが低減する効果があるため、第1及び第2の外部電極31、32間のショートが発生しない範囲内でバンド面31b、32bの幅BWを広くするのが良い。
【0037】
一方、上記第1及び第2の外部電極31、32は、上記バンド面31b、32bのみならず接続面31a、32aも伝導性薄膜で形成される。したがって、外部電極焼成工程を省略して工程を単純化することができる。また、接続面31a、32a及びバンド面31b、32bを全て伝導性薄膜で形成するため、接続面31a、32aとバンド面31b、32bとの連結部位がより堅固に形成されてメッキ液の浸透を防止する効果がある。
【0038】
上記伝導性薄膜の厚さtfは1nm〜10μmであれば良い。伝導性薄膜を上記範囲内で薄く形成することにより、外部電極の厚さを減少させることができ、外部電極の厚さが薄くなる分だけセラミック本体の厚さを増加させて強度を向上させることができる。
【0039】
伝導性薄膜の厚さが1nm未満の場合は、伝導性薄膜が均一に形成されるのが困難であり、切断現象が発生し、伝導性薄膜上に形成されるメッキ層との接着性が低下する可能性があり、伝導性薄膜の厚さが10μmを超える場合は、伝導性薄膜の形成にかかる時間が不要に増加し、外部電極の厚さが増加する可能性がある。
【0040】
また、従来のディッピング(dipping)方法により形成された外部電極は、ペーストの界面張力によって厚さ偏差が大きくなるが、本発明の一実施形態による伝導性薄膜は、スパッタリング(sputtering)工法等により外部電極の厚さ偏差が小さくなるため、均一な厚さで形成されることができる。
【0041】
上記伝導性薄膜は、上記第1及び第2の内部電極21、22と同じ導電性金属で形成されることができるが、これに制限されず、例えば、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、鉄(Fe)、チタニウム(Ti)又は炭素(C)等の単独又はこれらの合金で形成されることができる。
【0042】
一方、上記伝導性薄膜は、ガラス成分を含まなくても良い。
【0043】
従来のディッピング(dipping)方法により形成された外部電極は、緻密度を向上させて焼成を容易にするためにガラスを含むが、本発明の一実施形態による伝導性薄膜は、外部電極焼成工程を経ないため、ガラス成分を含まなくても良い。
【0044】
本発明の一実施形態による伝導性薄膜は、ガラス成分を含まず、導電性金属のみからなっても良いが、これに限定されない。
【0045】
図3は、本発明の他の実施形態による基板内蔵用積層セラミック電子部品の断面図である。
【0046】
図3を参照すると、本発明の他の実施形態による積層セラミック電子部品は、第1及び第2の外部電極31、32上に形成されたメッキ層35をさらに含む。
【0047】
上記メッキ層35は、導電性金属、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)等の単独又はこれらの合金で形成されることができるが、これに制限されない。
【0048】
上記伝導性薄膜の厚さをtf、上記メッキ層35の厚さをtpとしたとき、tp/tfは1.5≦tp/tf≦10000を満たすことができる。
【0049】
伝導性薄膜の厚さtfが厚すぎるか又はメッキ層35の厚さtpが薄すぎてtp/tfが1.5未満の場合は、メッキ層の最小厚さである5μmを満たすことができず、伝導性薄膜の厚さtfが薄すぎるか又はメッキ層35の厚さが厚すぎてtp/tfが10000を超える場合は、チップ全体の厚さが厚くなって基板内蔵用チップに求められる厚さを超えるか又はセラミック本体の厚さが相対的に薄くなって強度が低下する可能性がある。
【0050】
上記第1及び第2の外部電極31、32及びメッキ層35を含む基板内蔵用積層セラミックキャパシタ100の全厚さtmは300μm以下であれば良い。
【0051】
印刷回路基板の内部に内蔵するためには、積層セラミックキャパシタ100の全厚さtmが300μm以下であるのが良い。
【0052】
この際、セラミック本体110の厚さtsは、第1及び第2の外部電極31、32を含む積層セラミックキャパシタの全厚さtmの70%以上であれば良い。
【0053】
セラミック本体110の厚さtsが積層セラミックキャパシタの全厚さtmの70%未満の場合は、チップの強度が弱くなって破損等の不良が発生する可能性がある。
【0054】
基板内蔵用積層セラミック電子部品の製造方法
本発明の一実施形態による基板内蔵用積層セラミック電子部品の製造方法では、まず、チタン酸バリウム(BaTiO
3)等のパウダーを含んで形成されたスラリーをキャリアフィルム(carrier film)上に塗布し乾燥して複数のセラミックシートを製造する。
【0055】
上記セラミックシートは、チタン酸バリウム(BaTiO
3)等のセラミック粉末、バインダー、溶剤等を混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法により数μmの厚さを有するシート(sheet)状にして製造されることができる。
【0056】
次に、導電性金属を含む導電性ペーストを製造することができる。上記導電性金属は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、鉛(Pb)又は白金(Pt)等の単独又は合金であれば良く、粒子の平均サイズが0.1〜0.2μmであれば良い。上記導電性金属を40〜50重量%含む内部電極用導電性ペーストを製造することができる。
【0057】
上記セラミックシート上に上記内部電極用導電性ペーストを印刷工法等で塗布して内部電極パターンを形成することができる。上記導電性ペーストの印刷方法としてはスクリーン印刷法又はグラビア印刷法等を用いることができるが、本発明はこれに限定されない。
【0058】
上記内部電極パターンの印刷されたセラミックシートを200〜300層積層して、内部に第1及び第2の内部電極21、22を含む積層体を形成することができる。
【0059】
次に、上記積層体を圧着し焼成してセラミック本体110を形成することができる。
【0060】
次に、上記セラミック本体110の外部に伝導性薄膜からなる第1及び第2の外部電極31、32を形成することができる。
【0061】
上記第1及び第2の外部電極31、32は、セラミック本体110の第1及び第2の端面S3、S4に形成されて上記第1及び第2の内部電極21、22とそれぞれ連結される接続面31a、32aと、セラミック本体110の第1及び第2の主面S1、S2の少なくとも一部まで伸びるバンド面31b、32bと、を含む。
【0062】
伝導性薄膜からなる第1及び第2の外部電極31、32は、スパッタリング(sputtering)工法、CVD(Chemical Vapor Deposition)、PVD(Physical Vapor Deposition)、スピンコーティング(spin coating)、ALD(Atomic Layer Deposition)、PLD(Pulsed Laser Deposition)等の薄膜工法又は無電解メッキ工法を行って形成されることができる。
【0063】
本発明の一実施形態によれば、スパッタリング(sputtering)工法等の薄膜工法又は無電解メッキ工法により伝導性薄膜で第1及び第2の外部電極31、32を形成するため、ビアを連結するための一定幅以上のバンド面を形成し且つ平坦で厚さの薄い外部電極を形成することができる。
【0064】
また、本発明の一実施形態によれば、第1及び第2の外部電極31、32のバンド面31b、32bのみならず接続面31a、32aもスパッタリング(sputtering)工法等の薄膜工法又は無電解メッキ工法により伝導性薄膜で形成するため、外部電極焼成工程を省略して工程を単純化することができる。
【0065】
また、接続面31a、32a及びバンド面31b、32bを全て伝導性薄膜で形成するため、接続面31a、32aとバンド面31b、32bとの連結部位がより堅固に形成されてメッキ液の浸透を防止する効果がある。
【0066】
また、従来のディッピング(dipping)方法により形成された外部電極は、緻密度を向上させて焼成を容易にするためにガラスを含むが、本発明の一実施形態によるスパッタリング(sputtering)工法等の薄膜工法又は無電解メッキ工法により形成された第1及び第2の外部電極31、32は、外部電極焼成工程を経ないため、ガラス成分を含まなくても良い。
【0067】
次に、上記第1及び第2の外部電極31、32上にメッキ層35をさらに形成することができる。
【0068】
他に、上述した本発明の一実施形態による基板内蔵用積層セラミック電子部品の特徴と同じ部分については、その詳細な説明を省略する。
【0069】
積層セラミック電子部品内蔵型印刷回路基板
図4は、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品の内蔵型印刷回路基板を示す断面図である。
【0070】
図4を参照すると、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品の内蔵型印刷回路基板200は、絶縁層210と、絶縁層210の一面に配置された導電性パターン230と、上記絶縁層210の内部に内蔵された基板内蔵用積層セラミック電子部品と、を含む。
【0071】
上記基板内蔵用積層セラミック電子部品は、誘電体層11を含むセラミック本体110と、上記誘電体層11を介して上記セラミック本体110の第1及び第2の端面S3、S4に交互に露出する第1及び第2の内部電極21、22と、上記セラミック本体110の第1及び第2の端面S3、S4に配置されて上記第1及び第2の内部電極21、22とそれぞれ連結される接続面31a、32a、及び上記第1及び第2の主面S1、S2の少なくとも一部まで伸びるバンド面31b、32bを含む第1及び第2の外部電極31、32と、を含み、上記第1及び第2の外部電極の接続面31a、32a及びバンド面31b、32bは伝導性薄膜からなり、上記バンド面31b、32bの幅は上記第1の内部電極21の端部と上記第2の端面S4との間の距離又は上記第2の内部電極22の端部と上記第1の端面S3との間の距離より長い。
【0072】
上記印刷回路基板200の絶縁層210の内部には、上記基板内蔵用積層セラミック電子部品の外部電極のバンド面31b、32bと導電性パターン230とを連結するビア240が形成される。
【0073】
上記ビア240によって印刷回路基板200の外部配線と上記基板内蔵用積層セラミック電子部品とが電気的に連結される。
【0074】
この際、ビア240の加工時に不良が発生することを防止するために、上記バンド面31b、32bの幅BWが上記l1又はl2より長いのが良い。
【0075】
一方、上記絶縁層210の内部に基板内蔵用積層セラミック電子部品を内蔵するために、基板内蔵用積層セラミック電子部品の全厚さtmが300μm以下を満たすのが良い。
【0076】
このように、基板内蔵用積層セラミック電子部品は、非内蔵型積層セラミック電子部品に比べてチップ全体の厚さが薄く形成されなければならないため、外部電極の厚さが厚くなる場合は、セラミック本体の厚さが薄くなりすぎてチップの強度が弱くなり破損が発生する。したがって、基板内蔵用積層セラミック電子部品においては、外部電極の厚さを薄くする必要がある。
【0077】
しかしながら、従来は、ビア240の連結のためにバンド面の幅を広くすると、外部電極の厚さが厚くなるという問題があった。
【0078】
よって、本発明の一実施形態による基板内蔵用積層セラミック電子部品は、スパッタリング(sputtering)工法等により第1及び第2の外部電極31、32を伝導性薄膜で形成することにより、ビア240の連結のための一定幅以上を有するバンド面を具現し且つ外部電極の厚さを減少させてチップの強度を向上させることができる。
【0079】
その他の特徴は上述した本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品の特徴と同じであるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【0080】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。