(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】P2022024185
(43)【公開日】2022-02-08
(54)【発明の名称】積層型キャパシタ及びその実装基板
(51)【国際特許分類】
H01G 4/30 20060101AFI20220201BHJP
【FI】
H01G4/30 201N
H01G4/30 201L
H01G4/30 201M
H01G4/30 515
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021197914
(22)【出願日】2021-12-06
(62)【分割の表示】P 2020078724の分割
【原出願日】2020-04-27
(31)【優先権主張番号】10-2019-0084958
(32)【優先日】2019-07-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】パク、ヨン
(72)【発明者】
【氏名】カン、シム チュン
(72)【発明者】
【氏名】リー、ジョン ホ
(72)【発明者】
【氏名】クォン、ヒュン スーン
(72)【発明者】
【氏名】シン、ウー チュル
(57)【要約】
【課題】信頼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。
【解決手段】
本発明は、誘電体層ならびに第1及び第2内部電極を含み、第1~第6面を含み、第1内部電極が第3、第5及び第6面に露出し、第2内部電極が第4、第5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、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、キャパシタ本体は、活性領域と、上部及び下部カバー領域と、を含み、第1及び第2サイド部、ならびに上部及び下部カバー領域にはジルコニウム(Zr)が含まれる積層型キャパシタを提供する。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
誘電体層ならびに第1内部電極及び第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面及び前記第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面及び前記第2面と連結され、前記第3面及び前記第4面と連結され、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、前記第5面及び前記第6面に露出し、前記第2内部電極が前記第4面、前記第5面及び前記第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サイド部及び第2サイド部と、
前記キャパシタ本体の第3面に配置され、前記第1内部電極と接続される第1外部電極と、前記キャパシタ本体の第4面に配置され、前記第2内部電極と接続される第2外部電極と、を含み、
前記キャパシタ本体は、誘電体層を間に挟んで第1内部電極及び第2内部電極が交互に配置される活性領域と、前記活性領域の積層方向に上下面にそれぞれ設けられる上部カバー領域及び下部カバー領域と、を含み、
前記第1サイド部及び前記第2サイド部、ならびに前記上部カバー領域及び前記下部カバー領域にはジルコニウム(Zr)が含まれ、
前記活性領域にZrが含まれない、積層型キャパシタ。
【請求項2】
誘電体層ならびに第1内部電極及び第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面及び前記第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面及び前記第2面と連結され、前記第3面及び前記第4面と連結され、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、前記第5面及び前記第6面に露出し、前記第2内部電極が前記第4面、前記第5面及び前記第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サイド部及び第2サイド部と、
前記キャパシタ本体の第3面に配置され、前記第1内部電極と接続される第1外部電極と、前記キャパシタ本体の第4面に配置され、前記第2内部電極と接続される第2外部電極と、を含み、
前記キャパシタ本体は、誘電体層を間に挟んで第1内部電極及び第2内部電極が交互に配置される活性領域と、前記活性領域の積層方向に上下面にそれぞれ設けられる上部カバー領域及び下部カバー領域と、を含み、
前記第1サイド部及び前記第2サイド部、ならびに前記上部カバー領域及び前記下部カバー領域にはジルコニウム(Zr)が含まれ、
前記上部カバー領域及び下部カバー領域のZrの含有量が前記上部カバー領域及び下部カバー領域の全モル(mol)に対して1モル未満であり、
前記第1及び第2サイド部のZrの含有量が前記第1及び第2サイド部の全モル(mol)に対して1モル以上である、積層型キャパシタ。
【請求項3】
誘電体層ならびに第1内部電極及び第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面及び前記第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面及び前記第2面と連結され、前記第3面及び前記第4面と連結され、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、前記第5面及び前記第6面に露出し、前記第2内部電極が前記第4面、前記第5面及び前記第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サイド部及び第2サイド部と、
前記キャパシタ本体の第3面に配置され、前記第1内部電極と接続される第1外部電極と、前記キャパシタ本体の第4面に配置され、前記第2内部電極と接続される第2外部電極と、を含み、
前記キャパシタ本体は、誘電体層を間に挟んで第1内部電極及び第2内部電極が交互に配置される活性領域と、前記活性領域の積層方向に上下面にそれぞれ設けられる上部カバー領域及び下部カバー領域と、を含み、
前記第1サイド部及び前記第2サイド部、ならびに前記上部カバー領域及び前記下部カバー領域にはジルコニウム(Zr)が含まれ、
前記誘電体層の平均厚さが0.4μm以下であり、前記第1及び第2内部電極の平均厚さが0.41μm以下である、積層型キャパシタ。
【請求項4】
前記第1サイド部及び前記第2サイド部、ならびに前記上部カバー領域及び前記下部カバー領域に含まれるZrの含有量がそれぞれ1モル以下である、請求項1または3に記載の積層型キャパシタ。
【請求項5】
前記第1サイド部及び前記第2サイド部はマグネシウム(Mg)をさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の積層型キャパシタ。
【請求項6】
前記第1サイド部及び前記第2サイド部に含まれるMgの含有量がBaTiO3100モルに対して10~30モルである、請求項5に記載の積層型キャパシタ。
【請求項7】
前記上部カバー領域及び前記下部カバー領域がマグネシウム(Mg)をさらに含む、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。
【請求項8】
前記上部カバー領域及び前記下部カバー領域に含まれるMgの含有量がBaTiO3100モルに対して10~30モルである、請求項7に記載の積層型キャパシタ。
【請求項9】
前記第1内部電極及び前記第2内部電極の平均厚さが0.41μm以下である、請求項1または2に記載の積層型キャパシタ。
【請求項10】
前記誘電体層の平均厚さが0.4μm以下である、請求項1または2に記載の積層型キャパシタ。
【請求項11】
前記積層型キャパシタは、長さが1.0mm、幅が0.5mmである、請求項1から10のいずれか一項に記載の積層型キャパシタ。
【請求項12】
前記第1外部電極及び前記第2外部電極は、
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内部電極及び前記第2内部電極とそれぞれ接続される第1接続部及び第2接続部と、
前記第1接続部及び前記第2接続部から前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バンド部及び第2バンド部と、をそれぞれ含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の積層型キャパシタ。
【請求項13】
一面に第1電極パッド及び第2電極パッドを有する基板と、
前記第1電極パッド及び前記第2電極パッド上に第1外部電極及び第2外部電極がそれぞれ接続されるように実装される請求項1から12のいずれか一項の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層型キャパシタ及びその実装基板に関するものである。
【背景技術】
【0002】
セラミック材料を用いる電子部品としては、キャパシタ、インダクタ、圧電体素子、バリスタ又はサーミスタなどが挙げられる。
【0003】
このうち積層型キャパシタは、小型でありながら高容量を実現することができるため様々な電子機器に用いられる。
【0004】
最近では、上記積層型キャパシタの活用範囲がIT製品から車両用製品に領域が拡張しているが、特に車両用製品に用いられる積層型キャパシタは、駆動環境が厳しく、高信頼性が要求される。
【0005】
かかる積層型キャパシタは、セラミック材料からなるキャパシタ本体と、上記キャパシタ本体の内部に配置される内部電極と、上記内部電極と接続されるように上記キャパシタ本体の表面に設置される外部電極と、を含む。
【0006】
近年、電子機器の小型化及び多機能化に伴い、積層型キャパシタに対してもサイズが小さく、容量が大きい製品が求められている。このために、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、内部電極の幅方向の面積を最大化した構造からなる積層型キャパシタが製造されている。
【0007】
かかる構造の積層型キャパシタは、キャパシタ本体を製作した後、焼成前の段階でキャパシタ本体の幅方向の両面にサイド部を別に付着し、上記サイド部が内部電極の露出部分をカバーするようにする。
【0008】
一方、内部電極がキャパシタ本体の幅方向に露出する構造の積層型キャパシタに対しても、最近の電子機器や車両用規格に合わせるために、高信頼性を確保することができる研究が必要な実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】韓国公開特許第2001-0082166号公報
【特許文献2】特開2017-147358号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、サイド部、及びキャパシタ本体のカバー領域にZrを含ませることにより、信頼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】
【0011】
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及び第2面、上記第1及び第2面と連結され、互いに対向する第3及び第4面、上記第1及び第2面と連結され、上記第3及び第4面と連結され、互いに対向する第5及び第6面を含み、上記第1内部電極が上記第3、第5及び第6面に露出し、上記第2内部電極が上記第4、第5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、上記キャパシタ本体は、誘電体層を間に挟んで第1及び第2内部電極が交互に配置される活性領域と、上記活性領域の積層方向に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、を含み、上記第1及び第2サイド部、ならびに上記上部及び下部カバー領域にはジルコニウム(Zr)が含まれる積層型キャパシタを提供する。
【0012】
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2サイド部と上記上部及び下部カバー領域に含まれるZrの含有量がそれぞれ1モル以下であってもよい。
【0013】
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2サイド部はマグネシウム(Mg)をさらに含むことができる。
【0014】
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2サイド部に含まれるMgの含有量がBTに対して10~30モルであってもよい。
【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はマグネシウム(Mg)をさらに含むことができる。
【0016】
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に含まれるMgの含有量がBTに対して10~30モルであってもよい。
【0017】
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2内部電極の平均厚さが0.41μm以下であってもよい。
【0018】
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。
【0019】
本発明の一実施形態において、上記積層型キャパシタは、長さが1.0mm、幅が0.5mmであってもよい。
【0020】
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。
【0021】
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】
【0022】
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の両面に露出した後、サイド部が別に付着されるため、内部電極間の重なり面積を最大化して積層型キャパシタの容量を増やすことができ、サイド部及びカバー領域がZrを含むため、サイド部及びカバー領域の緻密度を向上させるとともに、積層型キャパシタの信頼性を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【
図1】本発明の一実施形態による積層型キャパシタを概略的に示した斜視図である。
【
図3】(a)及び(b)は
図1の積層型キャパシタに適用される第1及び第2内部電極の構造をそれぞれ示すための断面図である。
【
図4】
図1のII-II'線に沿った断面図である。
【
図5】
図1のIII-III'線に沿った断面図である。
【
図6】比較例によるサイド部の結晶粒を拡大して示したSEM写真である。
【
図7】実施例1によるサイド部の結晶粒を拡大して示したSEM写真である。
【
図8】実施例2によるサイド部の結晶粒を拡大して示したSEM写真である。
【
図9】比較例によるサイド部の多孔(porosity)を拡大して示したSEM写真である。
【
図10】実施例1によるサイド部の多孔(porosity)を拡大して示したSEM写真である。
【
図11】実施例2によるサイド部の多孔(porosity)を拡大して示したSEM写真である。
【
図12】
図2の積層型キャパシタが基板に実装された状態を概略的に示した断面図である。
【
図13】サイド部及びカバー領域のZrの含有量に応じたIRを示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
また、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ることができる。
【0028】
図1は本発明の一実施形態による積層型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に適用される第1及び第2内部電極の構造をそれぞれ示すための断面図であり、
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
この際、第1及び第2サイド部141、142は、ジルコニウム(Zr)を含む。
【0032】
また、キャパシタ本体110は、活性領域115と、上部及び下部カバー領域112、113と、を含む。
【0033】
この際、上部及び下部カバー領域112、113はZrを含む。
【0034】
本実施形態において、活性領域はZrを含まず、マージン部である上部及び下部カバー領域とサイド部がZrを含むようにすることにより、サイド部及びカバー領域の緻密度を高め、絶縁破壊電圧(Breakdown Voltage、BDV)を増加させるとともに、信頼性を向上させることができる。
【0035】
また、本実施形態の積層型キャパシタ100は、X方向の長さが1.0mm、Y方向の幅が0.5mmであることができる。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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115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112、113と、を含むことができる。
【0039】
かかるキャパシタ本体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及び第2面1、2と、第1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及び第4面3、4と、第1及び第2面1、2と連結され、第3及び第4面3、4と連結され、且つ互いに対向する第5及び第6面5、6と、を含むことができる。この際、第1面1が実装面であることができる。
【0040】
誘電体層111は、セラミック粉末、例えば、BaTiO3系セラミック粉末などを含むことができる。
【0041】
また、上記BaTiO3系セラミック粉末としては、BaTiO3(BT)にCaやZrなどが一部固溶された(Ba1-xCax)TiO3、Ba(Ti1-yCay)O3、(Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3又はBa(Ti1-yZry)O3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。
【0042】
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。
【0043】
上記セラミック添加剤には、例えば、遷移金属酸化物又は遷移金属炭化物、希土類元素、マグネシウム(Mg)又はアルミニウム(Al)などが含まれることができる。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
また、第1内部電極121は、誘電体層111の第3、第5及び第6面3、5、6に露出する。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。
【0047】
第2内部電極122は、誘電体層111の第4、第5及び第6面4、5、6に露出する。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。
【0048】
この際、キャパシタ本体110の第3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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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、貴金属材料又はニッケル(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。
【0054】
また、上記導電性ペーストの印刷方法は、スクリーン印刷法又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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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、上記第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。
【0059】
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。
【0060】
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される役割を果たす。
【0061】
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。
【0062】
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、第5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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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、第5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。
【0067】
一般に、サイド部の形成過程においてキャパシタ本体とサイド部が接触する界面にボイド(void)が多く生成され、信頼性が低下することがある。
【0068】
また、キャパシタ本体とサイド部が接触する界面に生成されたボイド(void)により電界集中が発生する可能性があり、その結果、絶縁破壊電圧(Breakdown Voltage、BDV)が低くなるという問題が生じる。
【0069】
また、上記ボイド(void)により外側焼結緻密度の低下が原因となって耐湿信頼性の低下が発生する可能性がある。
【0070】
本発明の一実施形態によると、サイド部及びカバー領域にZrを追加することにより、キャパシタ本体の活性領域とサイド部及びカバー領域が接触する界面に生成されたボイド(void)に酸化層が形成されることができる。
【0071】
このように、キャパシタ本体とサイド部が接触する界面に生成されたボイド(void)に酸化層を形成する場合には、絶縁性の確保のために、電界集中を緩和させることができる。これにより、絶縁破壊電圧(Breakdown Voltage、BDV)が増加し、ショート不良が減少することができる。
【0072】
本実施形態において、第1及び第2サイド部141、142、及び上部及び下部カバー領域112、113に含まれるZrの含有量がそれぞれ全モル(mol)比に対して1モル以下であることができる。
【0073】
図13はサイド部及びカバー領域のZrの含有量に応じたIRを示したグラフである。
【0074】
図13において、#1は、第1及び第2サイド部と上部及び下部カバー領域にZrが含まれない場合であり、#2は、第1及び第2サイド部と上部及び下部カバー領域にZrがそれぞれ0.5モルずつ含まれる場合であり、#3は、第1及び第2サイド部と上部及び下部カバー領域にZrがそれぞれ1.0モルずつ含まれる場合である。
【0075】
図13を見ると、Zrが含まれる場合には耐湿信頼性散布が改善することを確認することができ、特にZrの含有量が増加するほど耐湿信頼性散布がさらに改善することを確認することができる。
【0076】
また、第1及び第2サイド部141、142と上部及び下部カバー領域112、113においてZrの含有量がそれぞれ全モル(mol)に対して1モルを超えると、BTの焼結性が大幅に低下するため、同等の温度レベルで積層型キャパシタの容量特性を実現することが難しいという問題が発生することがある。
【0077】
また、焼成時の誘電体層と内部電極が不均衡(mismatching)をなし、積層型キャパシタの電気的特性が低下し、強度及び信頼性も低下するという問題が発生することがある。
【0078】
また、第1及び第2サイド部141、142はマグネシウム(Mg)をさらに含むことができる。
【0079】
このように、第1及び第2サイド部141、142がマグネシウムをさらに含むと、キャパシタ本体の活性領域とサイド部及びカバー領域とが接触する界面に生成されたボイド(void)に酸化層が形成されることができる。
【0080】
この際、第1及び第2サイド部141、142に含まれるMgの含有量がそれぞれBTに対して10~30モルであることができる。
【0081】
第1及び第2サイド部141、142にMgが含まれる場合、サイド部とキャパシタ本体が接触する界面に形成されたボイドに酸化層が形成されることができる。
【0082】
第1及び第2サイド部141、142においてMgの含有量が増加すると、酸化層の長さが増加するようになり、上記酸化層はボイドを防ぐことで絶縁層を形成するようになる。
【0083】
そして、絶縁層が電界集中を防ぐことにより、積層型キャパシタのBDVを向上させるとともに、ボイドの減少に起因する積層型キャパシタの信頼性を向上させることができる。
【0084】
第1及び第2サイド部141、142において、Mgの含有量はそれぞれBTに対して10モル以上である場合にのみ、かかる効果を十分に奏することができる。
【0085】
また、第1及び第2サイド部141、142においてMgの含有量がそれぞれBTに対して30モルを超えると、焼結性の低下によって第1及び第2サイド部141、142内にポアが大幅に増加し、BDV散布が悪くなることから、積層型キャパシタの信頼性が低下するという問題が発生することがある。
【0086】
また、上部及び下部カバー領域112、113はマグネシウム(Mg)をさらに含むことができる。
【0087】
この際、上部及び下部カバー領域112、113に含まれるMgの含有量がそれぞれBTに対して10~30モルであることができる。
【0088】
上部及び下部カバー領域112、113にMgが含まれる場合には、上部及び下部カバー領域112、113とキャパシタ本体の活性領域が接触する界面に形成されたボイドに酸化層が形成されることができる。
【0089】
上部及び下部カバー領域112、113においてMgの含有量が増加すると、酸化層の長さが増加するようになり、上記酸化層はボイドを防ぐことで絶縁層を形成するようになる。
【0090】
そして、絶縁層が電界集中を防ぐことにより、積層型キャパシタのBDVを向上させるとともに、ボイドの減少に起因する積層型キャパシタの信頼性を向上させることができる。
【0091】
上部及び下部カバー領域112、113においてMgの含有量はそれぞれBTに対して10モル以上である場合にのみ、かかる効果を十分に奏することができる。
【0092】
また、上部及び下部カバー領域112、113においてMgの含有量がそれぞれBTに対して30モルを超えると、焼結性の低下によって上部及び下部カバー領域112、113内にポアが大幅に増加し、BDV散布が悪くなることから、積層型キャパシタの信頼性が低下するという問題が発生することがある。
【0093】
図6、
図7及び
図8は比較例、実施例1及び実施例2によるサイド部の結晶粒をそれぞれ拡大して示したSEM写真であり、
図9、
図10及び
図11は比較例、実施例1及び実施例2によるサイド部の多孔(porosity)をそれぞれ拡大して示したSEM写真である。
【0094】
ここで、比較例は、サイド部がZrを含まない場合であり、実施例1は、サイド部がZrを含み、且つ全モルに対して0.5モル含む場合であり、実施例2は、サイド部がZrを含み、且つサイド部がZrを全モルに対して1.0モル含む場合である。
【0095】
図6~
図11を参照すると、Zrが含まれる実施例1及び2の場合には、比較例に比べて結晶粒サイズの粒成長がさらに抑制され、焼結緻密度が増加することが確認できる。
【0096】
特に、Zrの含有量がサイド部の全モルに対して1.0モルである実施例2の場合には、実施例1に比べて結晶粒サイズの粒成長が抑制され、焼結緻密度がさらに良くなることが確認できる。
【0097】
これにより、本発明の実施例1及び実施例2の場合には、比較例に比べて信頼性がさらに向上することができ、実施例2は、実施例1よりも信頼性がさらに向上することができる。
【0098】
また、図示されていないが、上部及び下部カバー領域においてもZrの有無及びその含有量に応じて、サイド部での類似傾向が現われる。
【0099】
一方、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。
【0100】
そして、第1及び第2内部電極121、122は平均厚さが0.41μm以下であってもよい。
【0101】
本実施形態の積層型キャパシタは、第1及び第2内部電極121、122がキャパシタ本体の第5及び第6面に露出する構造であるため、幅方向の内部電極の先端部の段差が改善することができる。
【0102】
これにより、誘電体層ならびに第1及び第2内部電極の厚さを上記のように小さくすることにより、多層薄膜化しても、信頼性に大きな問題が生じないため、積層型キャパシタの信頼性を確保するとともに、容量も増加させることができる。
【0103】
また、内部電極の平均厚さが薄くなると焼成後の収縮率が減少するため、キャパシタ本体の端部のボイドの直径が小さくなり、積層型キャパシタの信頼性を向上させるのに有利となる。
【0104】
したがって、誘電体層の平均厚さを0.4μm以下、第1及び第2内部電極121、122の平均厚さを0.41μm以下にすると、ボイドの直径の減少により、キャパシタ本体とサイド部の界面、及び活性領域とカバー領域の界面における酸化層の形成がさらに容易になり得る。
【0105】
図12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、上記基板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。
【0106】
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に実装される様子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。
【0107】
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。
(付記)
以下の項目も、また、開示される。
[項目1]
誘電体層ならびに第1内部電極及び第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面及び前記第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面及び前記第2面と連結され、前記第3面及び前記第4面と連結され、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、前記第5面及び前記第6面に露出し、前記第2内部電極が前記第4面、前記第5面及び前記第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サイド部及び第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面及び第2内部電極とそれぞれ接続される第1外部電極及び第2外部電極と、を含み、
前記キャパシタ本体は、誘電体層を間に挟んで第1内部電極及び第2内部電極が交互に配置される活性領域と、前記活性領域の積層方向に上下面にそれぞれ設けられる上部カバー領域及び下部カバー領域と、を含み、
前記第1サイド部及び前記第2サイド部、ならびに前記上部カバー領域及び前記下部カバー領域にはジルコニウム(Zr)が含まれる、積層型キャパシタ。
[項目2]
前記第1サイド部及び前記第2サイド部、ならびに前記上部カバー領域及び前記下部カバー領域に含まれるZrの含有量がそれぞれ1モル以下である、項目1に記載の積層型キャパシタ。
[項目3]
前記第1サイド部及び前記第2サイド部はマグネシウム(Mg)をさらに含む、項目1に記載の積層型キャパシタ。
[項目4]
前記第1サイド部及び前記第2サイド部に含まれるMgの含有量がBTに対して10~30モルである、項目3に記載の積層型キャパシタ。
[項目5]
前記上部カバー領域及び前記下部カバー領域がマグネシウム(Mg)をさらに含む、項目1に記載の積層型キャパシタ。
[項目6]
前記上部カバー領域及び前記下部カバー領域に含まれるMgの含有量がBTに対して10~30モルである、項目5に記載の積層型キャパシタ。
[項目7]
前記第1内部電極及び前記第2内部電極の平均厚さが0.41μm以下である、項目1に記載の積層型キャパシタ。
[項目8]
前記誘電体層の平均厚さが0.4μm以下である、項目1に記載の積層型キャパシタ。
[項目9]
前記積層型キャパシタは、長さが1.0mm、幅が0.5mmである、項目1に記載の積層型キャパシタ。
[項目10]
前記第1外部電極及び前記第2外部電極は、
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内部電極及び前記第2内部電極とそれぞれ接続される第1接続部及び第2接続部と、
前記第1接続部及び前記第2接続部から前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バンド部及び第2バンド部と、をそれぞれ含む、項目1に記載の積層型キャパシタ。
[項目11]
一面に第1電極パッド及び第2電極パッドを有する基板と、
前記第1電極パッド及び前記第2電極パッド上に第1外部電極及び第2外部電極がそれぞれ接続されるように実装される項目1から10のいずれか一項の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。
【符号の説明】
【0108】
100 積層型キャパシタ
110 キャパシタ本体
111 誘電体層
112、113 上部及び下部カバー領域
121、122 第1及び第2内部電極
131、132 第1及び第2外部電極
131a、132a 第1及び第2接続部
131b、132b 第1及び第2バンド部
141、142 第1及び第2サイド部
210 基板
221、222 第1及び第2パッド
231、232 はんだ