【解決手段】本発明は、複数の誘電体層が厚さ方向に積層されたセラミック本体と、セラミック本体内で、誘電体層を介してセラミック本体の両端面を通じて露出するように配置された複数の第1内部電極と、セラミック本体内で、第1内部電極と交互に積層され、誘電体層を介してセラミック本体の一側面を通じて露出するように配置された複数の第2内部電極と、セラミック本体の両端面に形成され、第1内部電極の両端部とそれぞれ連結された第1及び第2外部電極と、セラミック本体の一側面から実装反対面の一部まで延長形成され、第2内部電極と連結された第3外部電極と、セラミック本体の他側面から実装反対面の一部まで延長形成された第4外部電極と、セラミック本体の実装反対面に形成され、第3及び第4外部電極を連結する断続部と、を含む積層セラミックキャパシタを提供する。
前記複数の第1内部電極または前記複数の第2内部電極は、前記セラミック本体の両端面から離隔して形成されたことを特徴とする、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。
前記第1外部電極から前記第6外部電極は、前記セラミック本体の実装面または実装反対面から前記セラミック本体の両側面の一部まで延長形成された特徴とする、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。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下では、添付の図面を参照し、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。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。
【0021】
本発明の実施形態を明確に説明するために、六面体の方向を定義すると、図面上に表示されたL、W及びTは、それぞれ長さ方向、幅方向及び厚さ方向を示す。
【0022】
水平実装型積層セラミックキャパシタ
図1は本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタを概略的に示した斜視図であり、
図2は
図1の積層セラミックキャパシタの第1及び第2内部電極の積層構造を示した分解斜視図である。
【0023】
図1及び
図2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キャパシタ100は、セラミック本体110と、複数の第1及び第2内部電極121、122と、セラミック本体110の両端面に形成された第1及び第2外部電極131、132と、セラミック本体110の両側面に形成された第3及び第4外部電極141、142と、セラミック本体110の実装反対面に形成された断続部151と、を含む。
【0024】
即ち、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタ100は、計4つの外部電極を有する、いわゆる4端子キャパシタである。
【0025】
セラミック本体110は、複数の誘電体層111を厚さ方向に積層してから焼成して形成する。
【0026】
但し、本発明のセラミック本体110の形状、寸法及び誘電体層111の積層数は、本実施形態に示されたものに限定されない。
【0027】
この際、セラミック本体110を形成する複数の誘電体層111は、焼結された状態である。
【0028】
従って、隣接する誘電体層111同士の境界は、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いずには確認できないほどに一体化されていてもよい。
【0029】
セラミック本体110は、六面体状であってもよい。
【0030】
本発明の一実施形態では、セラミック本体110の対向する厚さ方向の面を第1及び第2主面1、2、第1及び第2主面1、2を連結し、対向する長さ方向の面を第1及び第2端面3、4、対向する幅方向の面を第1及び第2側面5、6と定義する。
【0031】
以下、本実施形態では、積層セラミックキャパシタ100の実装面をセラミック本体110の第1主面1と定義して説明する。
【0032】
セラミック本体110は、アクティブ層とカバー層112、113を含んでもよい。
【0033】
上記アクティブ層は、キャパシタの容量形成に寄与する部分であって、セラミック本体110のうち複数の内部電極が積層された部分である。
【0034】
カバー層112、113は、上記アクティブ層の第1及び第2主面1、2側に形成された部分であって、内部電極を含まないことを除き、上記アクティブ層の誘電体層111と同じ材質及び構成からなってもよい。
【0035】
また、カバー層112、113は、単一誘電体層または2つ以上の誘電体層を上記アクティブ層の第1及び第2主面1、2側にそれぞれ積層して形成することができる。
【0036】
このようなカバー層112、113は、物理的または化学的ストレスによって第1及び第2内部電極121、122が損傷することを防止する役割を担うことができる。
【0037】
誘電体層111は、高誘電率のセラミック材料を含んでもよい。
【0038】
例えば、誘電体層111は、チタン酸バリウム(BaTiO
3)系セラミック粉末などを含んでもよいが、十分な静電容量が得られるものであれば、特に限定しない。
【0039】
また、誘電体層111には、上記セラミック材料とともに、必要に応じてセラミック添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤及び分散剤などがさらに含まれてもよい。
【0040】
ここで、上記セラミック添加剤としては、遷移金属酸化物または炭化物、希土類元素、マグネシウム(Mg)またはアルミニウム(Al)などの様々な種類を使用することができる。
【0041】
第1及び第2内部電極121、122は、異なる極性を有する電極であって、セラミック本体110内で誘電体層111を介して複数個が厚さ方向に交互に配置される。
【0042】
このとき、複数の第1及び第2内部電極121、122は、中間に配置された誘電体層111により電気的に絶縁されてもよい。
【0043】
このような第1及び第2内部電極121、122は、誘電体層111を形成するセラミックシート上の少なくとも一面に導電性金属を含む導電性ペーストを印刷して形成することができる。
【0044】
上記導電性ペーストの導電性金属は、例えば、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)及び銅(Cu)の何れか一つまたはこれらの合金等であってもよく、本発明はこれに限定されない。
【0045】
また、上記導電性ペーストの印刷方法としては、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法等を用いてもよいが、本発明はこれに限定されない。
【0046】
第1内部電極121は、セラミック本体110内でセラミック本体110の第1及び第2端面3、4を介して同時に露出するように形成される。
【0047】
第2内部電極122は、セラミック本体110内でセラミック本体110の第1側面5を介して露出するように形成される。
【0048】
このとき、第2内部電極122は、必要に応じてセラミック本体110の第2側面6を介して露出するようにしてもよく、この場合、第2内部電極122と直接接触しない第3外部電極141が負極となる。
【0049】
また、第2内部電極122は、厚さ方向に第1内部電極121と重畳されて容量を形成する容量部122aと、セラミック本体110の第1側面5を介して露出し、第3外部電極141と連結するために容量部122aから第1側面5側に延長形成されたリード部122bと、を含んでもよい。
【0050】
この際、積層セラミックキャパシタ100の静電容量は、厚さ方向に沿って重畳された第1及び第2内部電極121、122の重畳面積と比例する。
【0051】
第1及び第2外部電極131、132は電源連結端子であって、セラミック本体110の第1及び第2端面3、4に対向するようにそれぞれ形成される。
【0052】
このとき、第1及び第2外部電極131、132は、セラミック本体110の第1及び第2端面3、4から実装面である第1主面1の一部まで延長形成されてもよい。
【0053】
また、第1及び第2外部電極131、132には、セラミック本体110の第1及び第2端面3、4を介して露出した第1内部電極121の両端部がそれぞれ連結されて電気的に接続される。
【0054】
第3及び第4外部電極141、142はグラウンド端子(GND)であって、セラミック本体110の第1及び第2側面5、6に対向し、且つ第1及び第2外部電極131、132と離隔されてそれぞれ形成される。
【0055】
この際、第3及び第4外部電極141、142は、セラミック本体110の第1及び第2側面5、6から実装反対面である第2主面2の一部まで延長形成される。
【0056】
また、第3外部電極141は、セラミック本体110の第1側面5を介して露出した第2内部電極122のリード部122bと連結されて電気的に接続される。
【0057】
このような第1ないし第4外部電極131、132、141、142は、導電性金属を含む導電性ペーストで形成することができる。
【0058】
上記導電性金属はこれに限定されるものではないが、例えば、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、スズ(Sn)の何れか一つまたはこれらの合金等であってもよい。
【0059】
上記導電性ペーストは、絶縁性物質をさらに含んでもよい。
【0060】
例えば、上記絶縁性物質はガラス(glass)であってもよく、本発明はこれに限定されない。
【0061】
また、本発明において、第1ないし第4外部電極131、132、141、142を形成する方法は特に制限されず、セラミック本体110を導電性ペーストにディッピング(dipping)して形成したり、めっきするなどの様々な方法を用いることができる。
【0062】
一方、第1ないし第4外部電極131、132、141、142上に電気めっきなどの方法でめっき層(不図示)をさらに形成してもよい。
【0063】
上記めっき層は、第1ないし第4外部電極131、132、141、142上に形成されたニッケル(Ni)めっき層と、上記ニッケルめっき層上に形成されたスズ(Sn)めっき層と、を含んでもよい。
【0064】
上記めっき層は、積層セラミックキャパシタ100を基板などに半田で実装するとき、相互間の接着強度を高めるためのものである。
【0065】
断続部151は、セラミック本体110の実装反対面である第2主面2に形成され、セラミック本体110の第2主面2において、第3外部電極141と第4外部電極142を相互連結する役割を担う。
【0066】
このような断続部151は、内部短絡または電気的な過負荷などによってショートのような現象が発生すると、短絡されて回路をオープンさせる。これにより、積層セラミックキャパシタ100に発生した過電流がそれと連結された残りの回路に伝達されるのを防ぎ、製品全体に損傷が発生することを防止することができる。
【0067】
このとき、断続部151は、ヒューズ(fuse)または抵抗パターン(resistive pattern)などからなってもよく、本発明はこれに限定されない。
【0068】
図3aは、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタ100の等価回路を示したもので、断続部151としてヒューズを使用している。
【0069】
図3bは、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタ100の等価回路を示したもので、断続部151として抵抗パターンを使用している。
【0070】
上記抵抗パターンとしては、抵抗、バリスタ及びサーミスタの何れか一つが含まれてもよいが、本発明はこれに限定されない。
【0071】
図3bのように、断続部151に抵抗パターンを使用する場合、抵抗パターンの抵抗値によって決まる時間の間、積層セラミックキャパシタ100を放電させることができる。
【0072】
このとき、断続部151は、ESR値が上昇することを最大限抑制するために、可能な限り低い抵抗を有することが好ましいが、本発明における断続部151の抵抗値は特定値に限定されない。
【0073】
通常、ESR値の低い積層セラミックキャパシタ100は、電源回路に使用されると、低いESR特性により、電源回路に発振現象が発生することがある。
【0074】
このとき、上記発振現象を防止するために積層セラミックキャパシタ100のESR値を高めると、相対的にESLが増加して積層セラミックキャパシタ100の電気的特性が低下する恐れがある。
【0075】
また、積層セラミックキャパシタ100にショート(short)が発生すると、積層セラミックキャパシタ100と連結された残りの回路に過電流が伝達されて、積層セラミックキャパシタ100と連結された製品全体に損傷を与える恐れがある。
【0076】
本実施形態では、第1内部電極121の両端部と連結された第1及び第2外部電極131、132は正極で、第4外部電極142は負極である。
【0077】
電源を印加すると、電流パス(current path)は、正極である第1及び第2外部電極131、132から第1内部電極121の中央部に向かって移動し、厚さ方向に配置された第2内部電極122の容量部122及びリード部122bを介して第3外部電極141に移動した後、断続部151を介して負極である第4外部電極142に移動する。
【0078】
上記のように、本実施形態は、積層セラミックキャパシタ100の電流パスがセラミック本体110の両端面から中央部に移動する形態となるため、積層セラミックキャパシタ100のESR値は高めながらも、ESL値の増加は最小化することができ、積層セラミックキャパシタ100の電気的特性を向上させることができる。
【0079】
また、セラミック本体110の第2主面2に、第3及び第4外部電極141、142を連結する断続部151を適用することにより、積層セラミックキャパシタ100にショートが発生した場合、断続部151が短絡されて回路をオープン状態にして、過電流が積層セラミックキャパシタ100と連結された残りの回路に伝達されることを防ぎ、積層セラミックキャパシタ100と連結された製品全体の損傷を防止することができる。
【0080】
従って、積層セラミックキャパシタ100にショートが発生した場合、製品全体から積層セラミックキャパシタ100のみを交換して修理した後、再使用することができる。
【0081】
垂直実装型積層セラミックキャパシタ
図4は本発明の他の実施形態による積層セラミックキャパシタを概略的に示した斜視図であり、
図5は
図4の積層セラミックキャパシタの第1及び第2内部電極の積層構造を示した分解斜視図である。
【0082】
図4及び
図5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キャパシタ100'は垂直実装型構造であって、セラミック本体110と、セラミック本体110の第1主面1の長さ方向に相互離隔して形成された第1ないし第3外部電極161〜163と、第2主面2の長さ方向に相互離隔して形成され、第1ないし第3外部電極161〜163と対向する第4ないし第6外部電極164〜166と、複数の第1及び第2内部電極123、124と、断続部152と、を含む。
【0083】
即ち、本発明の他の実施形態による積層セラミックキャパシタ100'は、いわゆる3端子キャパシタである。
【0084】
ここで、上述した一実施形態と類似する部分に対しては重複を避けるために、その具体的な説明を省略し、上述した実施形態と異なる構造を有する垂直実装構造について具体的に説明する。
【0085】
また、説明の便宜のために、内部電極は第1及び第2内部電極、外部電極は第1ないし第6外部電極と称して説明し、このような内部電極及び外部電極が上述した一実施形態と同一構成の内部電極または外部電極を指すものではない。
【0086】
セラミック本体110は、複数の誘電体層111を幅方向に積層してから焼成して形成する。
【0087】
また、セラミック本体110は、アクティブ層とカバー層112、113を含んでもよい。
【0088】
上記アクティブ層はキャパシタの容量形成に寄与する部分であって、セラミック本体110のうち複数の内部電極が積層された部分である。
【0089】
カバー層112、113は、上記アクティブ層の第1及び第2側面5、6側に形成された部分であって、内部電極を含まないことを除き、上記アクティブ層の誘電体層111と同じ材質及び構成からなってもよい。
【0090】
また、カバー層112、113は、単一誘電体層または2つ以上の誘電体層を上記アクティブ層の第1及び第2側面5、6側にそれぞれ積層して形成することができる。
【0091】
第1及び第2内部電極123、124は、異なる極性を有する電極であって、セラミック本体110内で誘電体層111を介して複数個が幅方向に交互に配置される。
【0092】
このとき、複数の第1及び第2内部電極123、124は、中間に配置された誘電体層111によって電気的に絶縁されてもよい。
【0093】
第1内部電極123は、第2内部電極124と重畳されて容量を形成する第1容量部123aと、セラミック本体110の第1及び第2主面1、2を介してそれぞれ露出するように第1容量部123aから第1及び第2主面1、2側にそれぞれ延長形成された第1及び第2リード部123b、123cと、を含む。
【0094】
第2内部電極124は、第1内部電極123の容量部123aと重畳されて容量を形成する第2容量部124aと、セラミック本体110の第1及び第2主面1、2を介してそれぞれ露出し、第1及び第2リード部123b、123cから長さ方向に離隔するように第2容量部124aから第1及び第2主面1、2側にそれぞれ延長形成された第3及び第4リード部124b、124cと、を含む。
【0095】
この際、積層セラミックキャパシタ100'の静電容量は、幅方向に沿って重畳された第1及び第2内部電極123、124の第1及び第2容量部123a、124aの重畳面積と比例する。
【0096】
また、第1または第2内部電極123、124は、耐湿性を向上させ、クラック等を防止するために、セラミック本体110の第1及び第2端面3、4から離隔して形成されてもよい。
【0097】
第1及び第2外部電極161、162はセラミック本体110の第1主面1の長さ方向に離隔して形成され、第1外部電極161は第1内部電極123の第1リード部123bと連結される。
【0098】
第3外部電極163は、セラミック本体110の第1主面1の長さ方向の第1及び第2外部電極161、162の間に離隔して形成され、第2内部電極124の第3のリード部124bと連結される。
【0099】
第1ないし第3外部電極161〜163は、固着強度を向上させるために、セラミック本体110の実装面である第1主面1からセラミック本体110の第1及び第2側面5、6の一部まで延長形成されてもよい。
【0100】
第4及び第5外部電極164、165はセラミック本体110の第2主面2の長さ方向に離隔して形成され、第4外部電極164は第1内部電極123の第2リード部123cと連結される。
【0101】
第6外部電極166はセラミック本体110の第2主面2の長さ方向の第4及び第5外部電極164、165の間に離隔して形成され、第2内部電極124の第4リード部124cと連結される。
【0102】
第4ないし第6外部電極164〜166は、固着強度を向上させるために、セラミック本体110の実装反対面である第2主面2からセラミック本体110の第1及び第2側面5、6の一部まで延長形成されてもよい。
【0103】
上記のような電極構造を有する積層セラミックキャパシタ100'は、第1ないし第6外部電極161〜166間の距離が短いため、電流パスが小さくなり、これにより電流ループが減少してESL値を減少させることができる。
【0104】
断続部152は、セラミック本体110の実装反対面である第2主面2に形成され、セラミック本体110の第2主面2において第5外部電極165と第6外部電極166を相互連結する役割を担う。
【0105】
当該断続部152は、内部短絡または電気的な過負荷などにより、ショートのような現象が発生すると、短絡されて回路をオープンさせる。これにより、積層セラミックキャパシタ100'に発生した過電流がそれと連結された残りの回路に伝達されるのを防ぎ、製品全体に損傷が発生することを防止することができる。
【0106】
この時、断続部152はヒューズ(fuse)または抵抗パターン(resistive pattern)などであってもよく、本発明はこれに限定されない。
【0107】
図6aは、本発明の他の実施形態による積層セラミックキャパシタ100'の等価回路を示したもので、断続部152としてヒューズを使用している。
【0108】
図6bは、本発明の他の実施形態による積層セラミックキャパシタ100'の等価回路を示したもので、断続部152として抵抗パターンを使用している。
【0109】
この時、断続部152は、ESR値が上昇することを最大限抑制するために、可能な限り低い抵抗を有することが好ましいが、本発明における断続部152の抵抗値は特定値に限定されない。
【0110】
本実施形態では、第1内部電極123と、第1及び第4外部電極161、164は正極で、第2内部電極124と第5外部電極165は負極である。
【0111】
電源を印加すると、電流パス(current path)は、正極である第1及び第4外部電極161、164から第1内部電極123の第1及び第2リード部123b、123cを介して第1容量部123aに移動し、第2内部電極124の第2容量部124aと第3及び第4リード部124b、124cを介して第6外部電極166に移動した後、断続部152を介して負極である第5外部電極165に移動する。
【0112】
上記のように、本実施形態は、積層セラミックキャパシタ100'の電流パスがセラミック本体110の両端部から中央部に移動する形態となるため、積層セラミックキャパシタ100'のESR値は高めながらも、ESL値の増加は最小化することができ、積層セラミックキャパシタ100'の電気的特性を向上させることができる。
【0113】
また、セラミック本体110の第2主面2に第5及び第6外部電極165、166を連結する断続部152を適用することにより、積層セラミックキャパシタ100'にショートが発生した場合、断続部152が短絡されて回路をオープン状態にして、過電流が積層セラミックキャパシタ100'と連結された残りの回路に伝達されるのを防ぎ、積層セラミックキャパシタ100'と連結された製品全体の損傷を防止することができる。
【0114】
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、特許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。