【解決手段】積層型キャパシタ100において、誘電体層並びに第1及び第2内部電極を有し、第1面〜第6面1〜6を含み、第1内部電極が第3面、第5面及び第6面に露出し、第2内部電極が第4面、第5面及び第6面に露出するキャパシタ本体と、キャパシタ本体の第5面及び第6面にそれぞれ配置される第1及び第2サイド部141、142と、キャパシタ本体の第3面及び第4面にそれぞれ配置され、第1及び第2内部電極とそれぞれ接続される第1及び第2外部電極131、132と、を含む。第1及び第2サイド部が、Al及びSiを含むガラス(Glass)と、Mn及びPを含む針状の二次相(Second phase)と、を含む。
誘電体層ならびに第1及び第2内部電極を含み、互いに対向する第1面及び第2面、前記第1面及び第2面と連結され、互いに対向する第3面及び第4面、前記第1面及び第2面と連結され、前記第3面及び第4面と連結され、且つ互いに対向する第5面及び第6面を含み、前記第1内部電極が前記第3面、第5面、及び第6面に露出し、前記第2内部電極が前記第4面、第5面、及び第6面に露出するキャパシタ本体と、
前記キャパシタ本体の第5面及び第6面にそれぞれ配置される第1及び第2サイド部と、
前記キャパシタ本体の第3面及び第4面にそれぞれ配置され、前記第1及び第2内部電極とそれぞれ接続される第1及び第2外部電極と、を含み、
前記第1及び第2サイド部が、Al及びSiを含むガラス(Glass)と、Mn及びPを含む針状の二次相(Second phase)と、を含む、積層型キャパシタ。
前記キャパシタ本体は、第1及び第2内部電極が重なる活性領域と、前記活性領域の上下面にそれぞれ配置される上部及び下部カバー領域と、を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の積層型キャパシタ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、容量を増加させるとともに、耐湿信頼性及び靭性を向上させることができる積層型キャパシタ及びその実装基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一側面は、誘電体層ならびに第1及び第2内部電極を含み、互いに対向する第1面及び第2面、上記第1面及び第2面と連結され、互いに対向する第3面及び第4面、上記第1面及び第2面と連結され、上記第3面及び第4面と連結され、且つ互いに対向する第5面及び第6面を含み、上記第1内部電極が上記第3面、第5面、及び第6面に露出し、上記第2内部電極が上記第4面、第5面、及び第6面に露出するキャパシタ本体と、上記キャパシタ本体の第5面及び第6面にそれぞれ配置される第1及び第2サイド部と、上記キャパシタ本体の第3面及び第4面にそれぞれ配置され、上記第1及び第2内部電極とそれぞれ接続される第1及び第2外部電極と、を含み、上記第1及び第2サイド部が、Al及びSiを含むガラス(Glass)と、Mn及びPを含む針状の二次相(Second phase)と、を含む積層型キャパシタを提供する。
【0009】
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2サイド部の二次相における長軸の長さは1〜10μmであってもよい。
【0010】
本発明の一実施形態において、上記誘電体層の平均厚さが0.4μm以下であってもよい。
【0011】
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2内部電極の平均厚さが0.41μm以下であってもよい。
【0012】
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2内部電極の総積層数が400層以上であってもよい。
【0013】
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2サイド部の平均厚さがそれぞれ10〜20μmであってもよい。
【0014】
本発明の一実施形態において、上記キャパシタ本体は、第1及び第2内部電極が重なる活性領域と、上記活性領域の上下面にそれぞれ配置される上部及び下部カバー領域と、を含むことができる。
【0015】
本発明の一実施形態において、上記上部及び下部カバー領域の厚さがそれぞれ20μm以下であってもよい。
【0016】
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2外部電極の平均厚さがそれぞれ10μm以下であってもよい。
【0017】
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2外部電極は、上記キャパシタ本体の第3面及び第4面にそれぞれ配置され、上記第1及び第2内部電極とそれぞれ接続される第1及び第2接続部と、上記第1及び第2接続部から上記キャパシタ本体の第1面の一部までそれぞれ延長される第1及び第2バンド部と、をそれぞれ含むことができる。
【0018】
本発明の他の側面は、一面に第1及び第2電極パッドを有する基板と、上記第1及び第2電極パッド上に第1及び第2外部電極がそれぞれ接続されるように実装される積層型キャパシタと、を含む積層型キャパシタの実装基板を提供する。
【発明の効果】
【0019】
本発明の一実施形態によると、内部電極がキャパシタ本体の幅方向に露出するようにして積層型キャパシタの容量を増加させることができ、サイド部に、Al及びSiを含むガラス(Glass)と、Mn及びPを含む針状の二次相(Second phase)と、を含ませることで、サイド部の二次相の物理的架橋及び化学的低温焼結の作用により積層型キャパシタの耐湿信頼性及び靭性を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【0021】
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拡大縮小表示(又は強調表示や簡略化表示)がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。
【0022】
また、明細書全体において、ある構成要素を「含む」というのは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【0023】
なお、本発明の実施形態を明確に説明するために、方向を定義すると、図面に示されるX、Y、及びZはそれぞれ積層型キャパシタの長さ方向、幅方向、及び厚さ方向を示す。
【0024】
ここで、Z方向は、本実施形態において、誘電体層が積層される積層方向と同一の概念で用いられることができる。
【0025】
図1は本発明の一実施形態による積層型キャパシタを示す斜視図であり、
図2は
図1のI−I'線に沿った断面図であり、
図3(a)及び(b)は
図1の積層型キャパシタの第1及び第2内部電極の積層構造を示す平面図であり、
図4は
図1のII−II'線に沿った断面図であり、
図5は
図1のIII−III'線に沿った断面図である。
【0026】
以下、
図1〜
図5を参照して、本実施形態の積層型キャパシタについて説明する。
【0027】
図1〜
図5を参照すると、本実施形態の積層型キャパシタ100は、キャパシタ本体110と、第1及び第2サイド部141、142と、第1及び第2外部電極131、132と、を含む。
【0028】
キャパシタ本体110は、複数の誘電体層111をZ方向に積層してから焼成したものであり、キャパシタ本体110の互いに隣接する誘電体層111間の境界は、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を利用せずには確認しにくいほど一体化することができる。
【0029】
また、キャパシタ本体110は、複数の誘電体層111と、上記誘電体層111を間に挟んでZ方向に交互に配置される互いに異なる極性を有する第1及び第2内部電極121、122と、を含む。
【0030】
また、キャパシタ本体110は、キャパシタの容量形成に寄与する部分として誘電体層111を間に挟んで第1及び第2内部電極がZ方向に交互に配置される活性領域と、マージン部としてZ方向に活性領域115の上下面にそれぞれ設けられる上部及び下部カバー領域と、を含むことができる。
【0031】
この際、上部及び下部カバー領域112、113の厚さはそれぞれ20μm以下であってもよい。
【0032】
また、キャパシタ本体110は、その形状に特に制限はないが、六面体状であることができ、Z方向に互いに対向する第1面及び第2面1、2と、第1面及び第2面1、2と互いに連結され、X方向に互いに対向する第3面及び第4面3、4と、第1面及び第2面1、2と連結され、第3面及び第4面3、4と連結され、且つ互いに対向する第5面及び第6面5、6と、を含むことができる。この際、本実施形態において、第1面1が積層型キャパシタ100の実装面であることができる。
【0033】
誘電体層111は、セラミック粉末、例えば、BaTiO
3系セラミック粉末などを含むことができる。
【0034】
また、上記BaTiO
3系セラミック粉末としては、BaTiO
3(BT)にCaやZrなどが一部固溶された(Ba
1−xCa
x)TiO
3、Ba(Ti
1−yCa
y)O
3、(Ba
1−xCa
x)(Ti
1−yZr
y)O
3またはBa(Ti
1−yZr
y)O
3などが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0035】
また、誘電体層111には、上記セラミック粉末とともに、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添加されることができる。
【0036】
上記セラミック添加剤には、例えば、遷移金属酸化物または遷移金属炭化物、希土類元素、マグネシウム(Mg)またはアルミニウム(Al)などが含まれることができる。
【0037】
第1及び第2内部電極121、122は、互いに異なる極性が印加される電極であって、誘電体層111上に形成されてZ方向に積層されることができ、一つの誘電体層111を間に挟んでキャパシタ本体110の内部にZ方向に沿って互いに対向するように交互に配置されることができる。
【0038】
この際、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によって互いに電気的に絶縁されることができる。
【0039】
また、第1内部電極121は、誘電体層111の第3面、第5面、及び第6面3、5、6に露出する。
【0040】
この際、第1内部電極121は、キャパシタ本体110の第3面3と第5面5を連結するコーナー、及びキャパシタ本体110の第3面3と第6面6を連結するコーナーにも露出することができる。
【0041】
第2内部電極122は、誘電体層111の第4面、第5面、及び第6面4、5、6に露出する。
【0042】
この際、第2内部電極122は、キャパシタ本体110の第4面4と第5面5を連結するコーナー、及びキャパシタ本体110の第4面4と第6面6を連結するコーナーにも露出することができる。
【0043】
この際、キャパシタ本体110の第3面及び第4面3、4に交互に露出する第1及び第2内部電極121、122の端部は、後述するキャパシタ本体110のX方向の両端部に配置される第1及び第2外部電極131、132とそれぞれ接続されて電気的に連結されることができる。
【0044】
上記のような構成により、第1及び第2外部電極131、132に所定の電圧が印加されると、第1及び第2内部電極121、122の間に電荷が蓄積されるようになる。
【0045】
この際、積層型キャパシタ100の静電容量は、活性領域115においてZ方向に沿って互いに重なる第1及び第2内部電極121、122の重なり面積と比例するようになる。
【0046】
本実施形態のように第1及び第2内部電極121、122を構成することにより、第1及び第2内部電極121、122の基本面積が増加するだけでなく上下に重なる面積も増加するため、積層型キャパシタ100の容量を増加させることができる。
【0047】
すなわち、第1及び第2内部電極121、122の重なり領域の面積が最大になると、同一のサイズのキャパシタでも静電容量が最大化することができる。
【0048】
また、内部電極による段差を減少させることで絶縁抵抗の加速寿命を向上させることができるため、容量特性に優れながらも、信頼性が向上した積層型キャパシタを提供することができる。
【0049】
この際、第1及び第2内部電極121、122を形成する材料は、特に制限されないが、貴金属材料またはニッケル(Ni)及び銅(Cu)のうち一つ以上の物質からなる導電性ペーストを用いて形成されることができる。
【0050】
また、上記導電性ペーストの印刷方法は、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法などを用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0051】
第1及び第2内部電極121、122の平均厚さは、用途に応じて決定されることができるが、例えば、それぞれ0.41μm以下であってもよい。
【0052】
また、第1及び第2内部電極121、122の総積層数は400層以上であることができる。
【0053】
これにより、本発明の一実施形態による積層型キャパシタ100は、IT部品のように小型化及び高容量が大きく求められる部品として用いられることができる。
【0054】
第1サイド部141は、キャパシタ本体110の第6面6に配置され、第2サイド部142は、キャパシタ本体110の第5面5に配置される。
【0055】
第1及び第2サイド部141、142は、第1及び第2内部電極121、122においてキャパシタ本体110の第6面6及び第5面5に露出する部分の先端をカバーするようにそれぞれ接するようになる。
【0056】
かかる第1及び第2サイド部141、142は、キャパシタ本体110ならびに第1及び第2内部電極121、122を外部衝撃などから保護することにより、キャパシタ本体110の周囲の絶縁性及び耐湿信頼性を確保する役割を果たすことができる。
【0057】
第1及び第2サイド部141、142は、Al及びSiを含むガラス(Glass)と、Mn及びPを含む針状のムライト(Mullite)二次相(Second phase)と、を含む。
【0058】
このような本実施形態のムライト二次相は、隣接するムライト二次相に対する物理的架橋作用によって、隣接するムライト二次相と物理的に連鎖することができる。
【0059】
これにより、第1及び第2サイド部141、142がより一層、外部からの物理的衝撃に耐えることができるようにするとともに、キャパシタ本体110の内部への水分浸透経路を遮断することができる。
【0060】
また、本実施形態の二次相は、化学低温焼結作用により、第1及び第2サイド部141、142の粒子(grain)緻密度を向上させることができる。
【0061】
これにより、第1及び第2サイド部141、142はより一層、外部からの物理的衝撃に耐えることができるようになり、キャパシタ本体110の水分浸透経路が遮断されることができる。
【0062】
本実施形態のムライト二次相は、キャパシタ本体110の耐湿信頼性及び硬度を他の二次相、例えば、リン酸系二次相よりも相対的に大きく向上させることができる。
【0063】
また、第1及び第2サイド部141、142のY方向の平均厚さがそれぞれ10〜20μmであってもよい。
【0064】
第1及び第2サイド部141、142のY方向の平均厚さが小さい場合には、同一規格の積層型キャパシタにおいてキャパシタ本体110の割合が大きくなることができるため、積層型キャパシタ100の静電容量もさらに大きくなり得る。
【0065】
一般に、サイド部の平均厚さが小さい場合には、サイド部の耐湿信頼性及び靭性が劣化する可能性がある。これに対し、本実施形態による積層型キャパシタ100は、二次相を含む第1及び第2サイド部141、142を含むことにより、第1及び第2サイド部141、142の平均厚さが薄い場合であっても積層型キャパシタ100の信頼性及び靭性の劣化を防止させることができる。
【0066】
また、第1及び第2サイド部141、142は、長軸と短縮を有する針状であることができる。
【0067】
本実施形態の第1及び第2サイド部141、142は、二次相の長軸の長さが1〜10μmであってもよい。
【0068】
第1及び第2サイド部141、142の長軸の長さが10μm以下と短い場合には、第1及び第2サイド部141、142ならびにキャパシタ本体110の耐湿信頼性及び硬度が劣化する可能性がある。
【0069】
一方、本実施形態のように、第1及び第2サイド部141、142が、Al及びSiを含むガラス(Glass)と、Mn及びPを含む針状のムライト二次相(Second phase)と、を含む場合には、第1及び第2サイド部141、142の二次相における長軸の長さが10μm以下になっても、第1及び第2サイド部141、142の耐湿信頼性及び硬度の劣化を防止させることができる。
【0070】
従来のリン酸系ガラスは、焼成後に針状型二次相を形成した。本実施形態によるムライト(mullite)組成の二次相の場合には、針状でありながら、一般のP成分のみを含むリン酸系二次相よりも長軸のサイズが大きく、太い形状を有することができる。これにより、第1及び第2サイド部141、142の耐湿信頼性及び硬度をさらに向上させることができる。
【0071】
第1及び第2外部電極131、132には互いに異なる極性の電圧が供給される。また、第1及び第2外部電極131、132は、キャパシタ本体110のX方向の両端部に配置され、第1及び第2内部電極121、122においてキャパシタ本体110の第3面及び第4面3、4に露出する部分とそれぞれ接続されて電気的に連結されることができる。
【0072】
この際、第1及び第2外部電極131、132の平均厚さはそれぞれ、10μm以下であってもよい。
【0073】
これにより、積層型キャパシタ100が小型化することができ、積層型キャパシタ100の製造コストも低減することができる。
【0074】
一般に、第1及び第2外部電極131、132の厚さが薄い場合には、キャパシタ本体110の耐湿信頼性及び硬度が劣化する可能性があるが、本実施形態の場合には、第1及び第2サイド部141、142が、Al及びSiを含むガラス(Glass)と、Mn及びPを含む針状のムライト二次相と、を含むことにより、第1及び第2外部電極131、132の厚さがそれぞれ10μm以下になっても、耐湿信頼性及び硬度の劣化を防止させることができるとともに、積層型キャパシタ100の小型化を実現し、製造コストの削減を期待することができる。
【0075】
第1外部電極131は、第1接続部131aと、第1バンド部131bと、を含むことができる。
【0076】
第1接続部131aは、キャパシタ本体110の第3面3に配置され、第1内部電極121においてキャパシタ本体110の第3面3に外部に露出する端部と接触して第1内部電極121と第1外部電極131を互いに物理的及び電気的に連結する役割を果たす。
【0077】
第1バンド部131bは、第1接続部131aからキャパシタ本体110の第1面1の一部まで延長される部分である。
【0078】
この際、第1バンド部131bは、必要に応じて、固着強度の向上などのためにキャパシタ本体110の第2面、第5面、及び第6面2、5、6に向かってさらに延長され、第1及び第2サイド部141、142の一端部を覆うように形成されることができる。
【0079】
第2外部電極132は、第2接続部132aと、第2バンド部132bと、を含むことができる。
【0080】
第2接続部132aは、キャパシタ本体110の第4面4に配置され、第2内部電極122においてキャパシタ本体110の第4面4に外部に露出する端部と接触して第2内部電極122と第2外部電極132を互いに物理的及び電気的に連結する役割を果たす。
【0081】
第2バンド部132bは、第2接続部132aからキャパシタ本体110の第1面1の一部まで延長される部分である。
【0082】
この際、第2バンド部132bは、必要に応じて、固着強度の向上などのためにキャパシタ本体110の第2面、第5面、及び第6面2、5、6に向かってさらに延長され、第1及び第2サイド部141、142の他端部を覆うように形成されることができる。
【0083】
また、第1及び第2外部電極131、132は、構造的信頼性、基板実装の容易性、外部に対する耐久性、耐熱性、等価直列抵抗値(Equivalent Series Resistance、ESR)のうち少なくとも一部のためにめっき層をそれぞれ含むことことができる。
【0084】
例えば、上記めっき層は、スパッタや電解めっき(Electric Deposition)により形成されることができるが、これに限定されない。
【0085】
また、上記めっき層は、ニッケルを最も多く含有することができるが、これに限定されず、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、または鉛(Pb)などの単独またはこれらのうち少なくとも一つ以上の合金で実現することができる。
【0086】
本実施形態によると、第1及び第2サイド部141、142が、Al及びSiを含むガラス(Glass)と、Mn及びPを含む針状のムライト二次相(Second phase)と、を含むことにより、二次相を含まないサイド部に比べて第1及び第2サイド部141、142の強度を30%以上向上させることができる。
【0087】
また、第1及び第2サイド部141、142の耐クラック性を向上させることにより、積層型キャパシタ100の耐湿信頼性を向上させることができる。
【0088】
本実施形態において、誘電体層111の平均厚さは0.4μm以下であってもよい。誘電体層111の厚さは、第1及び第2内部電極121、122の間隔に対応するため、誘電体層111の厚さが薄いと積層型キャパシタ100の静電容量が向上することができる。
【0089】
そして、第1及び第2内部電極121、122の平均厚さは0.41μm以下であってもよい。
【0090】
本実施形態の積層型キャパシタ100は、第1及び第2内部電極121、122がキャパシタ本体110の第5面及び第6面5、6に露出する構造であることから、Y方向において第1及び第2内部電極121、122の端部で発生するキャパシタ本体110の段差を改善させることができる。
【0091】
したがって、誘電体層111ならびに第1及び第2内部電極121、122の厚さを上記のように薄くして多層薄膜化しても、積層型キャパシタ100の信頼性に大きな問題が発生しないため、積層型キャパシタ100の容量を増加させるとともに信頼性も確保することができる。
【0092】
また、上記のように第1及び第2内部電極121、122の平均厚さが薄くなると、焼成後に収縮率が減少するようになるため、キャパシタ本体110の端部におけるボイドの直径をさらに減少させることができる。したがって、積層型キャパシタ100の信頼性をより向上させることができる。
【0093】
図6を参照すると、本実施形態による積層型キャパシタの実装基板は、一面に第1及び第2電極パッド221、222を有する基板210と、基板210の上面において第1及び第2外部電極131、141が第1及び第2電極パッド221、222上にそれぞれ接続されるように実装される積層型キャパシタ100と、を含む。
【0094】
本実施形態において、積層型キャパシタ100は、はんだ231、232によって基板210に実装されることを図示且つ説明しているが、必要に応じて、はんだの代わりに導電性ペーストを用いることもできる。
【0095】
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。