特開 2017-163168 積層セラミックキャパシタ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-163168(P2017-163168A)

(43)【公開日】2017年9月14日

(54)【発明の名称】積層セラミックキャパシタ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/232 20060101AFI20170818BHJP

   H01G 4/12 20060101ALI20170818BHJP

   H01G 4/30 20060101ALI20170818BHJP

   H01G 4/252 20060101ALI20170818BHJP

【ＦＩ】

   H01G4/12 352

   H01G4/12 361

   H01G4/12 364

   H01G4/30 301B

   H01G4/30 311E

   H01G1/14 V

【審査請求】有

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-123889(P2017-123889)

(22)【出願日】2017年6月26日

(62)【分割の表示】特願2012-24045(P2012-24045)の分割

【原出願日】2012年2月7日

(31)【優先権主張番号】10-2011-0101910

(32)【優先日】2011年10月6日

(33)【優先権主張国】KR

(71)【出願人】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド．

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ヤン、ジン ヒュク

(72)【発明者】

【氏名】キム、ヨン ソク

【テーマコード（参考）】

5E001

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E001AB03

5E001AF06

5E001AH07

5E001AJ03

5E082AA01

5E082AB03

5E082BC38

5E082EE04

5E082EE23

5E082EE35

5E082FF05

5E082FG04

5E082FG26

5E082FG46

5E082FG54

5E082GG10

5E082GG28

5E082PP09

(57)【要約】

【課題】本発明は、積層セラミックキャパシタ及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明は、誘電体層と内部電極が積層されたキャパシタ本体と、前記キャパシタ本体の表面に形成された外部電極と、めっき層と、前記外部電極とめっき層との間に無電解めっき層と、を含む積層セラミックキャパシタ及びその製造方法に関する。本発明の実施例によると、外部電極にめっき層を形成する前に、無電解めっき層を形成することにより、外部電極にニッケルのようなめっき層を形成する場合、不めっき不良を解決することができる。従って、ニッケルなどの不めっきによる実装の際のはんだ付け不良問題を解決することができ、高信頼性を有する積層セラミックキャパシタを提供することができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘電体層及び内部電極が積層されたキャパシタ本体と、
前記キャパシタ本体の両端側に形成された外部電極と、
めっき層と、
前記外部電極とめっき層との間に形成された無電解めっき層と
を含んでおり、
前記キャパシタ本体と前記外部電極との間に連結電極をさらに含んでおり、
前記無電解めっき層は、Ｓｎ金属を用いて形成され、
前記めっき層は、ニッケルめっき層とスズめっき層とを含む複数の層で形成され、
前記キャパシタ本体の両端側表面上に前記連結電極、前記外部電極、前記Ｓｎ金属の無電解めっき層、前記ニッケルめっき層及び前記スズめっき層の順に電極構造を形成する積層セラミックキャパシタ。

【請求項2】

前記無電解めっき層は０．１〜５μｍの厚さを有するものである請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。

【請求項3】

前記外部電極は、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＡｇから選択される何れか一つを用いて形成される請求項１または２に記載の積層セラミックキャパシタ。

【請求項4】

前記めっき層は、電解めっき法及び無電解めっき法から選択される少なくとも一つの方法を利用して形成される請求項１から３の何れか１項に記載の積層セラミックキャパシタ。

【請求項5】

前記連結電極は、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＡｇから選択される１種以上の金属を用いて形成される請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。

【請求項6】

誘電体層と内部電極が交互に積層されたキャパシタ本体を形成する第１段階と、
前記キャパシタ本体を焼成する第２段階と、
前記キャパシタ本体の両端側に外部電極を形成する第３段階と、
前記外部電極に無電解めっき層を形成する第４段階と、
前記無電解めっき層にめっき層を形成する第５段階と
を含んでおり、
前記外部電極を形成する前に、前記キャパシタ本体に連結電極を形成する段階をさらに含んでおり、
前記無電解めっき層は、Ｓｎ金属を用いて形成され、
前記第５段階で、前記めっき層は、ニッケルめっき層とスズめっき層とを含む複数の層で形成され、
前記キャパシタ本体の両端側表面上に前記連結電極、前記外部電極、前記Ｓｎ金属の無電解めっき層、前記ニッケルめっき層及び前記スズめっき層の順に電極構造を形成する積層セラミックキャパシタの製造方法。

【請求項7】

前記無電解めっき層は０．１〜５μｍの厚さを有するものである請求項６に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。

【請求項8】

前記無電解めっき層を形成する前に、前記外部電極に前処理を施す段階を含む請求項６または７に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層セラミックキャパシタ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子の小型化及び高速／高周波化の傾向に伴い、超高容量積層セラミックキャパシタ（ＭＬＣＣ）が要求されている。これに対応するためには、大きさに対する静電容量を増加する必要があり、そのため、誘電体層及び内部電極層はより薄くなる必要がある。

【0003】

従って、誘電体層を構成する結晶粒子の微粒化、高い比誘電率、及び温度依存性が低い材料の特性が要求されており、構造的には、キャパシタの体積に対する容量効率を高めるために、誘電体層の薄層化及び高積層化が要求されている。

【0004】

また、電子製品用ＭＬＣＣもサイズ減少により不良回収のための再作業が不可能となり、電装用ＭＬＣＣのように高信頼性を有する製品が要求されている。そのため、高信頼性製品では、外部電極を形成する場合、銀−エポキシ（Ａｇ−ｅｐｏｘｙ）材料を主に使用している。これは、銀−エポキシの外部電極の密度が銅ペーストの外部電極の密度より高く、表面処理を施す際にめっき液の浸透を防止して信頼性低下を防止することができ、銀−エポキシの弾性が銅ペーストの弾性より良好であり、曲げ強度に対する信頼性低下を防止することができるためである。

【0005】

しかし、銀−エポキシの外部電極の場合、表面に伝導度を有しないエポキシが多く露出されているため、電解ニッケルめっきを施す場合、不めっき不良が発生して実装の際にはんだ付け不良をもたらす（図１、図２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−０９３１１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従って、本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するためのものであり、本発明の目的は、外部電極の表面に電解ニッケルめっきを施してもニッケルの不めっき不良が発生せず、均一なニッケルめっき層を形成することができ、実装の際にはんだ付け不良も発生しない構造を有する積層セラミックキャパシタを提供することにある。

【0008】

また、本発明の他の目的は、前記積層セラミックキャパシタの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の課題を解決するための一実施例による積層セラミックキャパシタは、誘電体層と内部電極が積層されたキャパシタ本体と、前記キャパシタ本体の表面に形成された外部電極と、めっき層と、前記外部電極とめっき層との間に無電解めっき層と、を含むことを特徴とする。

【0010】

前記無電解めっき層は０．１〜５μｍの厚さを有することが好ましい。

【0011】

前記無電解めっき層は、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ａｕ、及びＰｄからなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成されることができる。

【0012】

前記外部電極は、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＡｇから選択される何れか一つを用いて形成されることができる。

【0013】

前記めっき層は、ニッケルめっき層とスズめっき層とを含む複数の層で形成されることができる。

【0014】

前記めっき層は、電解めっき法及び無電解めっき法から選択される何れか一つの方法、または二つの方法を全て利用することができる。

【0015】

また、本発明の他の実施例によると、前記キャパシタ本体と外部電極との間に連結電極をさらに含むことができる。

【0016】

前記連結電極は、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＡｇから選択される１種以上の金属を用いて形成されることができる。

【0017】

また、本発明は、他の課題を解決するために、誘電体層と内部電極とが交互に積層されたキャパシタ本体を形成する第１段階と、前記キャパシタ本体を焼成する第２段階と、前記キャパシタ本体の表面に外部電極を形成する第３段階と、前記外部電極に無電解めっき層を形成する第４段階と、前記無電解めっき層にめっき層を形成する第５段階と、を含む積層セラミックキャパシタの製造方法を提供することができる。

【0018】

前記無電解めっき層は、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ａｕ、及びＰｄからなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成されることができる。

【0019】

前記無電解めっき層は、０．１〜５μｍの厚さを有することが好ましい。

【0020】

また、本発明の実施例によると、前記無電解めっき層を形成する前に、前記外部電極に前処理を施す段階を含むことができる。

【0021】

また、本発明の実施例によると、前記外部電極を形成する前に、前記キャパシタ本体に連結電極を形成する段階をさらに含むことができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明の実施例によると、外部電極にめっき層を形成する前に無電解めっき層を形成することにより、外部電極にニッケルのようなめっき層を形成する場合、不めっき不良を解決することができる。従って、ニッケルなどの不めっきによる実装の際のはんだ付け不良の問題を解決することができ、高信頼性を有する積層セラミックキャパシタを提供することができる。

【0023】

また、本発明によると、フレキシブルな材料を用いて無電解めっき層を外部電極に形成することにより、積層セラミックキャパシタの曲げ強度を改善する効果も有することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】従来ニッケルの不めっきによるはんだ付け不良の類型を示すものである。

【図2】モールド分析の結果、ニッケルの不めっきによるはんだ付け不良が形成された例を示すものである。

【図3】本発明の一実施例による積層セラミックキャパシタの構造を示すものである。

【図4】本発明の他の一実施例による積層セラミックキャパシタの構造を示すものである。

【図5】本発明の実施例による無電解めっき層の形成後、はんだ付け不良が発生しなかったことを示すテスト写真である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

【0026】

本明細書で用いられる用語は、特定の実施例を説明するために用いられ、本発明を限定しようとするものではない。本明細書に用いられたように、単数型は文脈上異なる場合を明白に指摘するものでない限り、複数型を含むことができる。また、本明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された形状、数字、段階、動作、部材、要素、及び／またはこれらの組み合わせが存在することを特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、段階、動作、部材、要素、及び／またはこれらの組み合わせの存在または付加を排除するものではない。

【0027】

本発明は、積層セラミックキャパシタとその製造方法に関する。

【0028】

図３は、本発明の一実施例による積層セラミックキャパシタの構造を示すものである。図３を参照すると、積層セラミックキャパシタは、誘電体層１１及び内部電極１２が積層されたキャパシタ本体１０と、前記キャパシタ本体１０の表面に形成された外部電極２０と、めっき層３０と、前記外部電極２０とめっき層３０との間に無電解めっき層４０と、を含む。

【0029】

前記キャパシタ本体１０は、複数の誘電体層１１と前記誘電体層１１に形成された複数の層状の内部電極１２とを含む積層体であって、前記キャパシタ本体１０の各内部電極１２の端部は、前記キャパシタ本体１０の表面に形成された外部電極２０と互いに電気的に連結されている。

【0030】

前記外部電極２０は、通常、金属成分、及び有機高分子樹脂を含む金属ペーストを前記キャパシタ本体１０の断面上に塗布及び焼成して形成する。本発明の前記外部電極２０は、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＡｇから選択される何れか一つの金属を用いて形成されることができる。

【0031】

また、前記外部電極２０の上に、例えばＮｉを主成分とする第１めっき層３１が形成され、前記第１めっき層３１上に、例えばＳｎを主成分とする第２めっき層３２を含むめっき層３０が形成されることができる。即ち、本発明による前記めっき層３０は、第１めっき層（ニッケルめっき層）３１と第２めっき層（スズめっき層）３２とを含む複数の層で形成されることができる。

【0032】

また、本発明による前記めっき層３０は、電解めっき法及び無電解めっき法から選択される何れか一つの方法、または二つの方法を全て利用して第１めっき層３１と第２めっき層３２を形成することができる。

【0033】

通常、外部電極２０材料として用いられるＡｇ−エポキシペーストの場合、前記めっき層３０を形成する際に、例えば、Ｎｉを主成分とする第１めっき層３１の不めっきによるはんだ付け不良が発生しやすい。

【0034】

従って、本発明ではこのような問題を解決するために、めっき層３０を形成する前に、前記外部電極２０に無電解めっき層４０を含むことを特徴とする。

【0035】

本発明による無電解めっき層４０は、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ａｕ、及びＰｄからなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成されることができる。このうち、フレキシブルなＳｎを使用することが曲げ強度の改善において最も好ましい。

【0036】

前記無電解めっき層は、約０．１〜５μｍの厚さを有することが好ましく、その厚さが０．１μｍ未満の場合、めっき層を均一に形成することが難しく、エポキシ部分が露出される可能性があるため好ましくない。また、５μｍを超える場合、実装の際に前記無電解めっき層の変形及び応力により、キャパシタ本体との密着力が低下する問題があるため好ましくない。

【0037】

また、図４は、本発明の他の一実施例による積層セラミックキャパシタの構造を示すものである。図４を参照すると、積層セラミックキャパシタは、誘電体層１１及び内部電極１２が積層されたキャパシタ本体１０と、前記キャパシタ本体１０の表面に形成された外部電極２０と、前記外部電極２０とめっき層３０との間に形成された無電解めっき層４０と、前記無電解めっき層４０上に形成されためっき層３０と、を含み、さらに、前記内部電極１２と外部電極２０との接触性能を向上させるための連結電極５０を含むことができる。

【0038】

前記連結電極は、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＡｇから選択される１種以上の金属を用いて形成することができる。

【0039】

前記のような構造を有する本発明の積層セラミックキャパシタの製造方法を説明すると次のとおりである。

【0040】

先ず、第１段階は、複数の誘電体層と内部電極とが交互に積層されたキャパシタ本体を形成する段階である。

【0041】

前記誘電体層は、誘電体セラミック粉末、バインダー、及び溶剤を混合してスラリー状に製造し、前記スラリーをドクターブレード法などの方法により塗布してシート（ｓｈｅｅｔ）状に製造する。前記誘電体層の表面に、複数の内部電極を塗布して内部電極パターンが形成されたキャパシタ本体を製造する。

【0042】

前記内部電極は、ＮｉまたはＮｉ合金からなる粉末を有機バインダー及び有機溶剤に分散したペーストを塗布して形成されたものである。前記Ｎｉ合金金属は、Ｍｎ、Ｃｒ、ＣｏまたはＡｌを含むものであってもよい。

【0043】

前記有機バインダーは、当業界で公知されたものを使用することができ、これに制限されず、例えば、セルロース系樹脂、エポキシ樹脂、アリール樹脂、アクリル樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、アルキド樹脂、ロジンエステルなどのバインダーを使用することができる。

【0044】

また、有機溶剤も当業界で公知されたものを使用することができ、これに制限されず、例えば、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、テレピン油、α−テルビネオール、エチルセロソルブ、ブチルフタレートなどの溶剤を使用することができる。

【0045】

前記内部電極パターンが形成された誘電体層を積層し、積層方向から加圧して、積層された誘電体層と内部電極ペーストとを互いに圧着して複数の誘電体層と内部電極が交互に積層されたキャパシタ本体を製造する。

【0046】

その後、第２段階では、前記キャパシタ本体を焼成する。前記焼成は、４００〜１，５００℃の温度で行われることができる。

【0047】

その後、第３段階では、前記キャパシタ本体の側面を覆い、キャパシタ本体の両側面に露出された内部電極と電気的に連結されるように外部電極を形成する。前記外部電極は、金属成分、及び有機高分子樹脂を含む金属ペーストを前記キャパシタ本体の断面上に塗布及び焼成して形成する。本発明の前記外部電極は、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＡｇから選択される金属を用いて形成されることができる。

【0048】

前記有機高分子樹脂は、伝導度を有する熱硬化性高分子、例えば、エポキシ樹脂などを含むペーストを塗布、硬化、及び焼成して形成することができる。

【0049】

第４段階では、前記外部電極に無電解めっき層を形成する。本発明による無電解めっき層は、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ａｕ、及びＰｄからなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成されることができる。このうち、フレキシブルなＳｎを使用することが曲げ強度の改善において最も好ましい。

【0050】

また、前記無電解めっき層を形成する前に、前記外部電極に前処理を施す段階を含むことができる。前記前処理工程は、脱脂−ソフトエッチング−活性化の３段階を行ってもよく、前記３段階のうち選択される１段階以上を行ってもよく、前処理工程は特に限定されるものではない。

【0051】

最後に、第５段階では、前記無電解めっき層にめっき層を形成する。前記めっき層は複数の層で形成されることができ、例えば、Ｎｉ金属からなる第１めっき層と、Ｓｎ金属からなる第２めっき層と、を含むことができる。

【0052】

前記めっき層は、電解めっき及び無電解めっきから選択される何れか一つの方法、または全ての方法を利用することができる。

【0053】

また、本発明の実施例によると、前記外部電極を形成する前に、前記キャパシタ本体に連結電極を形成する段階をさらに含むことができる。前記連結電極は、内部電極と外部電極の円滑な接触のために含まれることができる。

【0054】

以下、本発明を実施例を参照してより詳細に説明すると次の通りである。本発明の実施例は該当技術分野において通常の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り、下記実施例は様々な他の形態に変形することができ、本発明の範囲が下記実施例に限定されるものではない。むしろ、これら実施例は本開示をより充実かつ完全になるようにし、そして当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。

【0055】

実施例１
誘電体物質を含むスラリーを成形して製造された誘電体層に導電性内部電極を印刷した。その後、印刷した誘電体層を一定厚さで積層したキャパシタ本体を焼成した。

【0056】

前記キャパシタ本体の両側面に内部電極と電気的に連結するための外部電極（Ａｇ−エポキシ）を塗布及び硬化／焼成した。

【0057】

その後、前記外部電極に厚さ１μｍの無電解還元スズ（Ｓｎ）めっき層を形成した。前記無電解還元スズ（Ｓｎ）めっき層の上に電解ニッケルめっき層、及び無電解スズめっき層を形成した。

【0058】

試験例１
前記製造された積層セラミックキャパシタの無電解還元スズめっき層の導入後、はんだ付け不良数を５回にわたって確認し、その結果を以下の表１に表し、これと共にはんだ付け不良有無を確認したテスト写真を図５に示した。

【0059】

【表1】

【0060】

前記表１の結果のように、５回にわたるはんだ付け不良数の測定結果、いかなるはんだ付け不良も発生しないことが確認された。このような結果から、ニッケル及びスズめっき層を形成する前に、外部電極に無電解めっき層を形成することにより、ニッケルの不めっきにより発生するはんだ付け不良の問題を完璧に解決できることが分かる。また、このような結果から、外部電極に無電解めっき層を形成した後、ニッケルめっき層を形成する場合、ニッケルのめっきがより効果的であることを確認した。

【0061】

また、図５の写真からも、はんだ付け不良なしにきれいなめっき層が形成されていることが確認できる。

【符号の説明】

【0062】

１０ キャパシタ本体
１１ 誘電体層
１２ 内部電極
２０ 外部電極
３０ めっき層
３１ 第１めっき層
３２ 第２めっき層
４０ 無電解めっき層
５０ 連結電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2017年6月26日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘電体層及び内部電極が積層されたキャパシタ本体と、
前記キャパシタ本体の表面に形成された外部電極と、
めっき層と、
前記外部電極とめっき層との間に形成された無電解めっき層と
を含む積層セラミックキャパシタ。

【請求項2】

前記無電解めっき層は０．１〜５μｍの厚さを有するものである請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。

【請求項3】

前記無電解めっき層は、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ａｕ、及びＰｄからなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成される請求項１または２に記載の積層セラミックキャパシタ。

【請求項4】

前記外部電極は、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＡｇから選択される何れか一つを用いて形成される請求項１から３の何れか１項に記載の積層セラミックキャパシタ。

【請求項5】

前記めっき層は、ニッケルめっき層とスズめっき層とを含む複数の層で形成される請求項１から４の何れか１項に記載の積層セラミックキャパシタ。

【請求項6】

前記めっき層は、電解めっき法及び無電解めっき法から選択される少なくとも一つの方法を利用して形成される請求項１から５の何れか１項に記載の積層セラミックキャパシタ。

【請求項7】

前記キャパシタ本体と前記外部電極との間に連結電極をさらに含む請求項１から６の何れか１項に記載の積層セラミックキャパシタ。

【請求項8】

前記連結電極は、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＡｇから選択される１種以上の金属を用いて形成される請求項７に記載の積層セラミックキャパシタ。

【請求項9】

誘電体層と内部電極が交互に積層されたキャパシタ本体を形成する第１段階と、
前記キャパシタ本体を焼成する第２段階と、
前記キャパシタ本体の表面に外部電極を形成する第３段階と、
前記外部電極に無電解めっき層を形成する第４段階と、
前記無電解めっき層にめっき層を形成する第５段階と
を含む積層セラミックキャパシタの製造方法。

【請求項10】

前記無電解めっき層は、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ａｕ、及びＰｄからなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成される請求項９に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。

【請求項11】

前記無電解めっき層は０．１〜５μｍの厚さを有するものである請求項９または１０に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。

【請求項12】

前記無電解めっき層を形成する前に、前記外部電極に前処理を施す段階を含む請求項９から１１の何れか１項に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。

【請求項13】

前記外部電極を形成する前に、前記キャパシタ本体に連結電極を形成する段階をさらに含む請求項９から１２の何れか１項に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。