特開 2023-62651 セラミック電子部品

(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】P2023062651

(43)【公開日】2023-05-08

(54)【発明の名称】セラミック電子部品

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/30 20060101AFI20230426BHJP

【ＦＩ】

H01G4/30 201L

H01G4/30 515

H01G4/30 201N

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022006021

(22)【出願日】2022-01-18

(31)【優先権主張番号】10-2021-0141289

(32)【優先日】2021-10-21

(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】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キム、テ ヒュン

(72)【発明者】

【氏名】チュン、ヒー スン

(72)【発明者】

【氏名】リー、ヒョ ジュ

(72)【発明者】

【氏名】アン、ヒェグ スーン

(72)【発明者】

【氏名】パク、フイ スン

(72)【発明者】

【氏名】セオ、ジェオン ウーク

(72)【発明者】

【氏名】キム、ジン ウー

(72)【発明者】

【氏名】ヨーン、セオク ヒュン

【テーマコード（参考）】

5E001

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E001AB03

5E001AE02

5E001AE03

5E001AE04

5E001AJ02

5E082AB03

5E082BC38

5E082EE04

5E082EE23

5E082EE35

5E082FF05

5E082FG04

5E082FG26

5E082FG46

5E082GG10

5E082PP03

(57)【要約】

【課題】
マージン部の焼結ミスマッチングの最小化及び緻密度向上を介して信頼性を改善することができるセラミック電子部品を提供する。
【解決手段】
本開示は、第１誘電体層及び内部電極を含む活性部、及び幅方向に上記活性部の両側部に配置され、第２誘電体層を含むマージン部を含む本体と、上記本体上に配置され、上記内部電極と連結される外部電極と、を含み、上記第１及び第２誘電体層は互いに異なる誘電体組成を有し、上記第１誘電体層はスズ（Ｓｎ）及びジスプロシウム（Ｄｙ）を含み、上記第２誘電体層はマグネシウム（Ｍｇ）を含む、セラミック電子部品に関するものである。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１誘電体層及び内部電極を含む活性部、及び幅方向に前記活性部の両側部に配置され、第２誘電体層を含むマージン部を有する本体と、
前記本体上に配置され、前記内部電極と連結される外部電極と、を備え、
前記第１及び第２誘電体層は互いに異なる誘電体組成を有し、
前記第１誘電体層はスズ（Ｓｎ）及びジスプロシウム（Ｄｙ）を含み、
前記第２誘電体層はマグネシウム（Ｍｇ）を含む、セラミック電子部品。

【請求項2】

前記第１誘電体層は、チタン酸バリウム系材料を主成分として含む、請求項１に記載のセラミック電子部品。

【請求項3】

前記第１誘電体層は、前記チタン酸バリウム系材料１００モルに対して前記スズ（Ｓｎ）０．５モル～１．５モル及び前記ジスプロシウム（Ｄｙ）０．６モル～１．０モルを含む、請求項２に記載のセラミック電子部品。

【請求項4】

前記ジスプロシウム（Ｄｙ）及び前記スズ（Ｓｎ）のモル比（Ｄｙ／Ｓｎ）が０．６～１．０である、請求項１から３のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。

【請求項5】

前記第２誘電体層は、チタン酸バリウム系材料を主成分として含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。

【請求項6】

前記第２誘電体層は、前記チタン酸バリウム系材料１００モルに対して前記マグネシウム（Ｍｇ）１．５モル～２．５モルを含む、請求項５に記載のセラミック電子部品。

【請求項7】

前記第１誘電体層は、イットリウム（Ｙ）、テルビウム（Ｔｂ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、セリウム（Ｃｅ）、サマリウム（Ｓｍ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）及びプラセオジム（Ｐｒ）の少なくとも一つをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。

【請求項8】

前記第１誘電体層は、マンガン（Ｍｎ）及びバナジウム（Ｖ）の少なくとも一つをさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。

【請求項9】

前記第１及び第２誘電体層は、それぞれシリコン（Ｓｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）の少なくとも一つをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。

【請求項10】

前記本体は、厚さ方向に前記活性部の上部及び下部に配置され、第３誘電体層を含むカバー部をさらに含み、
前記マージン部は、幅方向に前記カバー部の両側部に延長配置され、
前記第１及び第３誘電体層は、互いに同一の誘電体組成を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。

【請求項11】

前記外部電極は、長さ方向に前記本体の両端部にそれぞれ配置される第１及び第２外部電極を含み、
前記内部電極は、厚さ方向に交互に積層され、前記第１及び第２外部電極とそれぞれ連結される複数の第１及び第２内部電極を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。

【請求項12】

第１誘電体層及び内部電極を含む活性部、及び幅方向に前記活性部の両側部に配置され、第２誘電体層を含むマージン部を有する本体と、
前記本体上に配置され、前記内部電極と連結される外部電極と、を備え、
前記第１及び第２誘電体層はそれぞれチタン酸バリウム系材料を主成分として含み、
前記第１誘電体層は、前記チタン酸バリウム系材料１００モルに対してスズ（Ｓｎ）０．５モル～１．５モル及びジスプロシウム（Ｄｙ）０．６モル～１．０モルを含み、
前記第２誘電体層は、前記チタン酸バリウム系材料１００モルに対してマグネシウム（Ｍｇ）１．５モル～２．５モルを含む、セラミック電子部品。

【請求項13】

前記ジスプロシウム（Ｄｙ）及び前記スズ（Ｓｎ）のモル比（Ｄｙ／Ｓｎ）が０．６～１．０である、請求項１２に記載のセラミック電子部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、セラミック電子部品、例えば、積層セラミックキャパシタ（ＭＬＣＣ：Ｍｕｌｔｉ－Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）に関するものである。

【背景技術】

【0002】

最近、セラミック電子部品の小型化のための誘電体及び内部電極の薄層化により、信頼性劣化の問題が重要イシューとなっている。例えば、重還元及び高温短縮焼成条件を適用することにより、焼結駆動差異によって活性部とマージン部との間のミスマッチングが発生することがあり、また、マージン部の緻密度低下が発生することがある。このようなミスマッチング及びマージン部の緻密度の低下現象が発生する場合、加速寿命の減少及び耐湿信頼性の劣化を引き起こすことがある。したがって、マージン部の焼結挙動を制御することができる技術及び組成が必要な状況である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本開示の様々な目的の１つは、マージン部の焼結ミスマッチングの最小化及び緻密度向上を介して信頼性を改善することができるセラミック電子部品を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示によって提案する様々な解決手段の一つは、活性部の誘電体層はスズ（Ｓｎ）及びジスプロシウム（Ｄｙ）を含み、マージン部の誘電体層はマグネシウム（Ｍｇ）を含むようにするなど、両者の組成を異ならせて適用するものである。

【0005】

例えば、一例によるセラミック電子部品は、第１誘電体層及び内部電極を含む活性部、及び幅方向に上記活性部の両側部に配置され、第２誘電体層を含むマージン部を含む本体と、上記本体上に配置され、上記内部電極と連結される外部電極と、を含み、上記第１及び第２誘電体層は互いに異なる誘電体組成を有し、上記第１誘電体層はスズ（Ｓｎ）及びジスプロシウム（Ｄｙ）を含み、上記第２誘電体層はマグネシウム（Ｍｇ）を含むものであることができる。

【0006】

例えば、一例によるセラミック電子部品は、第１誘電体層及び内部電極を含む活性部、及び幅方向に上記活性部の両側部に配置され、第２誘電体層を含むマージン部を含む本体と、上記本体上に配置され、上記内部電極と連結される外部電極と、を含み、上記第１及び第２誘電体層はそれぞれチタン酸バリウム系材料を主成分として含み、上記第１誘電体層は上記チタン酸バリウム系材料１００モルに対してスズ（Ｓｎ）０．５モル～１．５モル及びジスプロシウム（Ｄｙ）０．６モル～１．０モルを含み、上記第２誘電体層は、上記チタン酸バリウム系材料１００モルに対してマグネシウム（Ｍｇ）１．５モル～２．５モルを含むこともできる。

【発明の効果】

【0007】

本開示の様々な効果の一効果として、マージン部の焼結ミスマッチング最小化及び緻密度向上により信頼性を改善することができるセラミック電子部品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一例によるセラミック電子部品の概略的な斜視図である。

【図2】図１のＩ－Ｉ'線に沿った断面図を概略的に示した断面図である。

【図3】図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図を概略的に示した断面図である。

【図4】活性部及びマージン部の組成を同様にした場合のマージン部の微細構造を示した断面ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。

【図5】活性部及びマージン部の組成を本開示によって異ならせた場合のマージン部の微細構造を示した断面ＳＥＭ写真である。

【図6】マージン部のマグネシウム（Ｍｇ）の含有量が本開示で提案する範囲よりも小さい場合のマージン部の微細構造を示した断面ＳＥＭ写真である。

【図7】マージン部のマグネシウム（Ｍｇ）の含有量が本開示で提案する範囲を満たす場合のマージン部の微細構造を示した断面ＳＥＭ写真である。

【図8】マージン部のマグネシウム（Ｍｇ）の含有量が本開示で提案する範囲よりも多い場合のマージン部の微細構造を示した断面ＳＥＭ写真である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付の図面を参照して本開示について説明する。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拡大縮小表示（または強調表示や簡略化表示）がされることができる。

【0010】

図面において、第１方向は積層方向または厚さ方向、第２方向は長さ方向、第３方向は幅方向と定義することができる。

【0011】

図１は、一例によるセラミック電子部品の概略的な斜視図であり、図２は、図１のＩ－Ｉ'線に沿った断面図を概略的に示した断面図であり、図３は、図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図を概略的に示した断面図である。

【0012】

図面を参照すると、一例によるセラミック電子部品１００は、第１誘電体層１１１及び内部電極１２１、１２２を含む活性部Ａｃ、及び幅方向に活性部Ａｃの両側部に配置され、第２誘電体層１１４、１１５を含むマージン部Ｍａを含む本体１１０、及び本体１１０上に配置され、内部電極１１２、１１３と連結される外部電極１３１、１３２を含む。第１誘電体層１１１及び第２誘電体層１１４、１１５は、それぞれチタン酸バリウム系材料を主成分として含むことができる。但し、第１誘電体層１１１と第２誘電体層１１４、１１５は互いに異なる誘電体組成を有することができる。例えば、第１誘電体層１１１はスズ（Ｓｎ）及びジスプロシウム（Ｄｙ）を含むことができ、第２誘電体層１１４、１１５はマグネシウム（Ｍｇ）を含むことができる。

【0013】

一方、最近では、電子製品が小型化及び多機能化するにつれて、チップ部品も小型化及び高機能化する傾向にあるため、積層セラミックキャパシタも大きさが小さく、容量の大きい高容量製品が求められている。積層セラミックキャパシタの小型及び高容量化のためには、高い誘電特性及び優れた耐電圧特性を有する誘電体材料の確保が必要である。これに伴い、誘電体の薄層化及び電極有効面積の最大化が求められる。但し、誘電体の薄層化及びマージン部の段差により局部的な誘電体厚さの減少現象が発生することがあり、このような現象に伴う耐電圧低下の現象を最小化することができる構造的設計変更が必須である。

【0014】

ここで、小型及び高容量積層セラミックキャパシタを実現するが、耐電圧低下現象を防ぐために、マージン部を別途付着することを考えることができる。例えば、積層セラミックキャパシタを製造する上で、内部電極が本体の幅方向に露出するようにすることで、マージンのない設計によって内部電極の幅方向の面積を最大化するが、このようなチップ製作後に焼成前段階でチップの幅方向の電極露出面にマージン部を別途付着して完成する方法を考慮することができる。

【0015】

但し、サイドマージン部形成用誘電体組成をセラミック本体の誘電体組成と差別化することなく、セラミック本体の誘電体組成物をそのまま用いる場合、サイドマージン部内に誘電体の物理的充填密度が低くてサイドマージン部の緻密化低下現象が発生することがある。また、焼結過程中、サイドマージン部の誘電体と内部電極の焼結駆動ミスマッチング現象が発生することがある。このようなミスマッチング及びマージン部の緻密度低下現象が発生する場合、加速寿命の減少及び耐湿信頼性の劣化を引き起こすことがある。

【0016】

ここで、サイドマージン部形成用誘電体組成をセラミック本体の誘電体組成と異ならせて信頼性を改善することを考慮することができる。例えば、マージン部の母材の変更、またはバリウム（Ｂａ）及びチタン（Ｔｉ）のモル比調節の方法を考慮することができる。但し、マージン部の母材変更の場合、非粒成長系母材を用いて耐電圧特性及び信頼性特性を向上させることができるが、粒成長は抑制するが緻密度が劣って耐湿信頼性が劣化することがある。また、モル比を調節する方法の場合、マージン部の緻密度を確保することができるが、同一焼成条件で緻密度のみを確保するためにモル比を調節する場合、グレインが過粒成長するようになり、マージン近接活性誘電体の粒成長を誘発することがある。また、焼結挙動のミスマッチングによるチップ変形により特性が劣化することがある。

【0017】

一方、本開示の一例による電子部品は、活性部Ａｃ及びマージン部Ｍａの誘電体組成に含まれる元素の組成を異ならせる。例えば、第１誘電体層１１１及び第２誘電体層１１４、１１５はそれぞれチタン酸バリウム系材料を主成分として含むが、第１誘電体層１１１はスズ（Ｓｎ）及びジスプロシウム（Ｄｙ）を含むことができ、第２誘電体層１１４、１１５はマグネシウム（Ｍｇ）を含むことができる。

【0018】

より具体的には、グレインの粒成長を抑制しつつ液相形成による緻密度確保が可能なマグネシウム（Ｍｇ）をマージン部Ｍａの誘電体組成に一定量含ませることができる。このとき、マグネシウム（Ｍｇ）により粒成長が抑制され、活性部Ａｃの誘電体との焼結駆動力の差異が発生してミスマッチングが発生することがあるため、活性部Ａｃの場合、誘電体に緻密度を確保しながらグレインの粒成長を抑制するスズ（Ｓｎ）を活性部Ａｃに一定量含ませることができる。また、活性部Ａｃの母材のＡ－サイトに置換されて酸素空孔の欠陥を減少させ信頼性を向上させることができるジスプロシウム（Ｄｙ）を活性部Ａｃに一定量含ませることができる。

【0019】

一方、マージン部Ｍａにマグネシウム（Ｍｇ）が少量添加される場合、マージン部Ｍａの緻密度が不十分であり、耐湿信頼性の劣化が問題となることがある。逆に、マグネシウム（Ｍｇ）が過量添加される場合には、２次相生成及び活性部Ａｃへの拡散などによる特性劣化を招く可能性がある。したがって、添加されるマグネシウム（Ｍｇ）の含有量を適宜調節する必要があり、例えば、マージン部Ｍａの第２誘電体層１１４、１１５はチタン酸バリウム系材料１００モルに対してマグネシウム（Ｍｇ）１．５モル～２．５モルを含むことができる。

【0020】

また、活性部Ａｃの誘電体組成において、スズ（Ｓｎ）が少なさすぎる場合には、ジスプロシウム（Ｄｙ）がＢ－サイトに置換される割合が比較的大きくなるため、信頼性向上の効果が低下することがある。逆に、スズ（Ｓｎ）が多すぎる場合には、他の元素がドープされ得るサイト自体が減り、過量のスズ（Ｓｎ）によってジスプロシウム（Ｄｙ）の置換及び母材内部への拡散が難しくなって、信頼性改善の効果が低下することがある。したがって、適正レベルのスズ（Ｓｎ）及びジスプロシウム（Ｄｙ）の比率が必要であり、例えば、活性部Ａｃの第１誘電体層１１１はチタン酸バリウム系材料１００モルに対してスズ（Ｓｎ）０．５モル～１．５モル及びジスプロシウム（Ｄｙ）０．６モル～１．０モルを含むことができ、このとき、モル比（Ｄｙ／Ｓｎ）は０．６～１．０程度であることができる。

【0021】

一方、活性部Ａｃの第１誘電体層１１１は、イットリウム（Ｙ）、テルビウム（Ｔｂ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、セリウム（Ｃｅ）、サマリウム（Ｓｍ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）及びプラセオジム（Ｐｒ）の少なくとも一つの副成分をさらに含むことができる。また、マンガン（Ｍｎ）及びバナジウム（Ｖ）の少なくとも一つの副成分をさらに含むことができる。また、シリコン（Ｓｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）の少なくとも一つの副成分をさらに含むことができる。このような副成分を介して信頼性をより効果的に改善することができる。これと同様に、マージン部Ｍａの第２誘電体層１１４、１１５もシリコン（Ｓｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）の少なくとも一つの副成分をさらに含むことができる。

【0022】

一方、誘電体層１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の組成は、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）－ＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）元素分析によって測定することができる。例えば、サンプルチップのＴＥＭ分析のためにＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）サンプリング後に、ＴＥＭ－ＥＤＳマッピングによって含まれる元素の種類及び含有量を確認することができる。その後、分析された元素のうちチタン酸バリウムなどの母材に該当する割合を確認するために、当該元素の分析比をチタン（Ｔｉ）の分析比で割り、母材の数モル％に該当する元素が含まれているかを確認することができる。

【0023】

以下、一例によるセラミック電子部品１００に含まれる各構成についてより詳細に説明する。

【0024】

本体１１０の具体的な形状に特に制限はないが、六面体状やこれと類似した形状からなることができる。焼成過程で本体１１０に含まれたセラミック粉末の収縮によって本体１１０は完全な直線を有する六面体状ではなく、実質的に六面体状を有することができる。必要に応じて、本体１１０の角のある外形、例えば、コーナー部分は研磨工程などによって丸く研磨されることができる。

【0025】

本体１１０は、第１方向に互いに向かい合う第１面１及び第２面２、第１面１及び第２面２に連結され、第２方向に互いに向かい合う第３面３及び第４面４、第１面１及び第２面２に連結され、第３面３及び第４面４に連結され、かつ第３方向に互いに向かい合う第５面５及び第６面６を有することができる。

【0026】

本体１１０は、誘電体層１１１及び内部電極１２１、１２２が交互に積層されることができる。本体１１０を形成する複数の誘電体層１１１は焼成された状態であり、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。

【0027】

誘電体層１１１は、セラミックパウダー、有機溶剤及び有機バインダーを含むセラミックグリーンシートの焼成によって形成されることができる。セラミックパウダーは、高い誘電率を有する物質として、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）系材料、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）系材料などを用いることができ、好ましくは上述したチタン酸バリウム系材料を用いることができる。

【0028】

誘電体層１１１の厚さｔｄは特に限定する必要はないが、一般的に誘電体層１１１を０．６μｍ未満の厚さで薄く形成する場合、特に誘電体層１１１の厚さが０．４μｍ以下である場合には信頼性が低下するおそれがあった。一方、本開示では、誘電体層１１１の厚さが０．４μｍ以下である場合にも、上述したように優れた信頼性を確保することができる。したがって、誘電体層１１１の厚さが０．４μｍ以下である場合に、本開示による信頼性向上の効果がより顕著になることができ、セラミック電子部品の小型化及び高容量化をより容易に達成することができる。

【0029】

誘電体層１１１の厚さｔｄは、内部電極１２１、１２２間に配置される誘電体層１１１の平均厚さを意味することができる。誘電体層１１１の平均厚さは、本体１１０の長さ及び厚さ方向の断面を１万倍率の走査電子顕微鏡を用いてイメージをスキャンして測定することができる。より具体的には、スキャンされたイメージにおいて１つの誘電体層を長さ方向に等間隔である３０個の地点でその厚さを測定して平均値を測定することができる。等間隔である３０個の地点は活性部Ａｃで指定されることができる。また、このような平均値の測定を１０個の誘電体層１１１に拡張して平均値を測定すると、誘電体層１１１の平均厚さをさらに一般化することができる。

【0030】

本体１１０は、誘電体層１１１を間に挟んで互いに向かい合うように配置される複数の第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２を含んで容量が形成される活性部Ａｃを含むことができる。活性部Ａｃは、キャパシタの容量形成に寄与する部分であり、誘電体層１１１を間に挟んで複数の第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２を繰り返し積層して形成されることができる。

【0031】

本体１１０は、幅方向を基準に活性部Ａｃの両側部に配置されるマージン部Ｍａをさらに含むことができる。マージン部Ｍａは、本体１１０の第５面５を提供する第２－１誘電体層１１４及び第６面６を提供する第２－２誘電体層１１５を含むことができる。マージン部Ｍａは、本体１１０を幅－厚さ方向に切断した断面で内部電極１２１、１２２の両端と本体１１０の境界面との間の領域を意味することができる。マージン部Ｍａは、基本的に物理的または化学的ストレスによる内部電極１２１、１２２の損傷を防止する役割を果たすことができる。マージン部Ｍａは、活性部Ａｃとは別途に製造されてこれに付着されることができる。例えば、活性部Ａｃの幅方向の両側面に内部電極１２１、１２２が露出するように積層体を切断した後、別途に製造された単一誘電体層または２つ以上の誘電体層を活性部Ａｃの幅方向の両側面に積層して形成することができる。

【0032】

本体１１０は、厚さ方向を基準に活性部Ａｃの上部及び下部に配置されるカバー部Ｃｏをさらに含むことができる。マージン部Ｍａは、幅方向を基準にカバー部Ｃｏの両側部に延長配置されることができる。カバー部Ｃｏは、上述した第１誘電体層１１１と同一の誘電体組成を有する第３誘電体層１１２、１１３を含むことができる。例えば、カバー部Ｃｏは、本体１１０の第１面１を提供する第３－１誘電体層１１２及び本体１１０の第２面２を提供する第３－２誘電体層１１３を含むことができる。カバー部Ｃｏは、基本的に物理的または化学的ストレスによる内部電極１２１、１２２の損傷を防止する役割を果たすことができる。カバー部Ｃｏは、単一誘電体層または２つ以上の誘電体層を活性部Ａｃの上下面にそれぞれ厚さ方向に積層して形成することができる。カバー部Ｃｏは内部電極１２１、１２２を含まないことができる。カバー部Ｃｏの厚さは特に限定する必要はない。但し、セラミック電子部品の小型化及び高容量化をより容易に達成するために、カバー部Ｃｏの厚さｔｐは２０μｍ以下であることができる。

【0033】

内部電極１２１、１２２は誘電体層１１１と交互に積層されることができる。内部電極１２１、１２２は、複数の第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２を含むことができる。複数の第１内部電極１２１及び複数の第２内部電極１２２は、誘電体層１１１を間に挟んで互いに向かい合うように交互に配置されることができ、本体１１０の第３面３及び第４面４にそれぞれ露出することができる。例えば、複数の第１内部電極１２１はそれぞれ第４面４と離隔し、第３面３を介して露出することができる。また、複数の第２内部電極１２２は、それぞれ第３面３と離隔し、第４面４を介して露出することができる。複数の第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２は、その間に配置された誘電体層１１１によって互いに電気的に分離されることができる。

【0034】

内部電極１２１、１２２は、導電性金属を含む導電性ペーストによって形成されることができる。例えば、誘電体層１１１を形成するセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷法、グラビア印刷法などの印刷法を介して導電性ペーストを印刷することで、結果的に内部電極１２１、１２２を印刷することができる。内部電極１２１、１２２が印刷されたセラミックグリーンシートを交互に積層して焼成すると、本体１１０の活性部Ａｃを形成することができる。導電性金属は、これに制限されるものではないが、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、スズ（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）及び／またはこれを含む合金などを含むことができる。

【0035】

内部電極１２１、１２２の厚さｔｅは特に限定する必要はないが、一般的に内部電極１２１、１２２を０．６μｍ未満の厚さで薄く形成する場合、特に内部電極１２１、１２２の厚さが０．４μｍ以下である場合には、信頼性が低下するおそれがあった。一方、本開示では、内部電極１２１、１２２の厚さが０．４μｍ以下である場合にも、上述したように優れた信頼性を確保することができる。したがって、内部電極１２１、１２２の厚さが０．４μｍ以下である場合に本開示による信頼性向上の効果がより顕著になることができ、セラミック電子部品の小型化及び高容量化をより容易に達成することができる。

【0036】

内部電極１２１、１２２の厚さｔｅは、内部電極１２１、１２２の平均厚さを意味することができる。内部電極１２１、１２２の平均厚さは、本体１１０の長さ及び厚さ方向の断面を１万倍率の走査電子顕微鏡を用いてイメージをスキャンして測定することができる。より具体的には、スキャンされたイメージにおいて１つの内部電極を長さ方向に等間隔である３０個の地点でその厚さを測定して平均値を測定することができる。等間隔である３０個の地点は活性部Ａｃで指定されることができる。また、このような平均値の測定を１０個の内部電極に拡張して平均値を測定すると、内部電極の平均厚さをさらに一般化することができる。

【0037】

外部電極１３１、１３２は、本体１１０の第３面３及び第４面４に配置され、第１面１、第２面２、第５面５及び第６面６にそれぞれ一部が延長することができる。外部電極１３１、１３２は、複数の第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２とそれぞれ連結された第１外部電極１３１及び第２外部電極１３２を含むことができる。第１外部電極１３１は、本体１１０の第３面３に配置され、本体１１０の第１面１、第２面２、第５面５及び第６面６にそれぞれ一部が延長することができる。第２外部電極１３２は、本体１１０の第４面４に配置され、本体１１０の第１面１、第２面２、第５面５及び第６面６にそれぞれ一部が延長することができる。図面では、セラミック電子部品１００が２つの外部電極１３１、１３２を有する構造を説明しているが、外部電極１３１、１３２の個数や形状などは内部電極１２１、１２２の形態やその他の目的に応じて変わることができる。

【0038】

外部電極１３１、１３２は、金属などのように電気導電性を有するものであれば、どのような物質を用いても形成されることができ、電気的特性、構造的安定性などを考慮して、具体的な物質が決定されることができ、さらに多層構造を有することができる。例えば、外部電極１３１、１３２は、本体１１０に配置される電極層１３１ａ、１３２ａ及び電極層１３１ａ、１３２ａ上に形成されためっき層１３１ｂ、１３２ｂを含むことができる。

【0039】

電極層１３１ａ、１３２ａは、例えば、導電性金属及びガラスを含む焼成（ｆｉｒｉｎｇ）電極であるか、導電性金属及び樹脂を含む樹脂系電極であることができる。また、電極層１３１ａ、１３２ａは、本体１１０上に焼成電極及び樹脂系電極が順次形成された形態であることもできる。また、電極層１３１ａ、１３２ａは、本体１１０上に導電性金属を含むシートを転写する方式で形成されるか、焼成電極上に導電性金属を含むシートを転写する方式で形成されたものであることができる。電極層１３１ａ、１３２ａに含まれる導電性金属として、電気導電性に優れた材料を用いることができ、特に限定されない。例えば、導電性金属は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）及び／またはこれを含む合金などを含むことができる。

【0040】

めっき層１３１ｂ、１３２ｂは実装特性を向上させる役割を果たす。めっき層１３１ｂ、１３２ｂの種類は特に限定されず、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）及び／またはこれを含む合金などを含むめっき層であることができ、複数の層で形成されることもできる。めっき層１３１ｂ、１３２ｂは、例えば、ニッケル（Ｎｉ）めっき層またはスズ（Ｓｎ）めっき層であることができ、電極層１３１ａ、１３２ａ上にニッケル（Ｎｉ）めっき層及びスズ（Ｓｎ）めっき層が順次形成された形態であることができる。また、めっき層１３１ｂ、１３２ｂは、複数のニッケル（Ｎｉ）めっき層及び／または複数のスズ（Ｓｎ）めっき層を含むことができる。

【0041】

セラミック電子部品１００のサイズは特に限定する必要はない。但し、小型化及び高容量化を同時に達成するためには、誘電体層１１１及び内部電極１２１、１２２の厚さを薄くして積層数を増加させる必要があるため、１００５（長さ×幅、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）以下のサイズを有するセラミック電子部品１００において、本開示による信頼性効果がより顕著になることができる。したがって、製造誤差、外部電極１３１、１３２の大きさなどを考慮すると、セラミック電子部品１００の長さが１．１ｍｍ以下であり、幅が０．５５ｍｍ以下である場合、信頼性向上の効果がより顕著になることができる。ここで、セラミック電子部品１００の長さは長さ方向での大きさを意味し、セラミック電子部品１００の幅は幅方向での大きさを意味する。

【0042】

図４は、活性部及びマージン部の組成を同様にした場合のマージン部の微細構造を示した断面ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真であり、図５は、活性部及びマージン部の組成を本開示によって異ならせた場合のマージン部の微細構造を示した断面ＳＥＭ写真である。

【0043】

図面を参照すると、活性部及びマージン部の組成を同様にした場合、そして本開示によって組成を異ならせた場合のマージン部の緻密度を確認するためにＳＥＭ分析を行い、これを用いて緻密化数値を測定した。

【0044】

具体的には、各サンプルチップを幅－厚さ方向に断面１／２地点まで研磨して分析位置を露出し、イオンミリングによって研磨過程での不純物を除去した後、測定を行った。このように用意された試験片に対してＳＥＭ分析を行い、加速電圧３ｋＶ、ＷＤ３．６ｍｍの条件で行った。チップの中間部分に位置したマージン部領域を測定し、活性領域の誘電体層／内部電極の約２０層が見られるようにし、マージン部の端部分まで含まれるようにイメージを測定した。これと共に緻密化数値を測定し、緻密化数値はシグマスキャンプログラムを用いて測定を行った。

【0045】

測定結果、図４のように活性部の誘電体層１１１'及びマージン部の誘電体層１１５'の組成を同様にした場合、緻密度が約９７．４％程度であったが、図５のように本開示によって活性部の誘電体層１１１及びマージン部の誘電体層１１５の組成を異ならせた場合、緻密度が約９９．８％程度に優れた。

【0046】

図６は、マージン部のマグネシウム（Ｍｇ）の含有量が本開示で提案する範囲よりも小さい場合のマージン部の微細構造を示した断面ＳＥＭ写真であり、図７は、マージン部のマグネシウム（Ｍｇ）の含有量が本開示で提案する範囲を満たす場合のマージン部の微細構造を示した断面ＳＥＭ写真であり、図８は、マージン部のマグネシウム（Ｍｇ）の含有量が本開示で提案する範囲よりも多い場合のマージン部の微細構造を示した断面ＳＥＭ写真である。

【0047】

図面を参照すると、活性部及びマージン部の組成を本開示で提案するように異ならせるが、マージン部の誘電体層に含まれるマグネシウム（Ｍｇ）の含有量を異ならせてマージン部の微細組織を確認するためにＳＥＭ分析を行った。ＳＥＭ分析のための試験片の用意などは上述したとおりである。

【0048】

図６のように、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が１．５モル％未満で少量添加される場合には、マージン部の緻密度が不十分であることがあり、この場合、耐湿信頼性の劣化が問題となることがある。また、図８のように、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が２．５モル％超過で過量添加される場合には、２次相生成及び活性部の誘電体層への拡散などが発生することがあり、これにより特性劣化が生じることがある。一方、図７のように、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が１．５モル％～２．５モル％程度である場合には、グレインの粒成長を抑制しながら十分な緻密度の確保が可能であることが分かる。

【0049】

［実験例］
チタン酸バリウム系母材を主成分として含み、スズ（Ｓｎ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）などを含む誘電体組成物を用意した後、誘電体組成物を含むセラミックグリーンシート上にニッケル（Ｎｉ）を含む内部電極用導電性ペーストを塗布して内部電極パターンを形成した。その後、内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を得た。その後、幅方向に内部電極が露出するように積層体をチップ単位で切断し、マージンのないグリーンチップを製作した。

【0050】

また、チタン酸バリウム系母材を主成分として含み、マグネシウム（Ｍｇ）などを含む誘電体組成物を用意した後、成形シートを製造した。その後、成形シートをマージン部の大きさに合わせて５ｃｍ×５ｃｍ程度に切断した。

【0051】

この後、チップの変形を最小化した条件で一定温度及び圧力を加え、チップの両面に上記成形シートを付着して、０６０３サイズ（横×縦×高さ：０．６ｍｍ×０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）のセラミックキャパシタ試験片を多様に製作した。製造された各試験片の活性部及びマージン部の誘電体組成において、本開示に関連する主要組成の含有量及びモル比は以下の［表１］に示した。主要組成の含有量は、チタン酸バリウム系母材１００モルに対するモル含有量であることができる。

【0052】

この後、製作が完了した試験片を４００℃以下、窒素雰囲気で可塑工程を経て焼成温度１２００℃以下、水素濃度０．５％Ｈ２以下の条件で焼成後、加速寿命評価の耐湿信頼性を評価した。

【0053】

一方、試験片の誘電体組成は、上述したＴＥＭ－ＥＤＳ元素分析によって測定した。具体的には、サンプルチップのＴＥＭ分析のためにＦＩＢサンプリング後に、ＴＥＭ－ＥＤＳマッピングを介して含まれる元素の種類及び含有量を測定した。その後、分析された元素のうちチタン酸バリウムなどの母材に該当する割合を測定するために、当該元素の分析比をチタン（Ｔｉ）の分析比で割り、母材の数モル％に該当する元素が含まれているかを測定した。

【0054】

一方、加速寿命評価及び耐湿信頼性は製品に要求される信頼性を確認するための評価項目であり、各製品に要求される温度、電圧、湿度下で製品の故障率を評価した。加速寿命評価の場合、機種に要求される温度及び電圧での寿命を短期間内に評価するため、加速寿命式により算出した過酷な評価条件を適用して故障率を評価し、耐湿信頼性の場合、要求される温度、電圧、湿度での故障率を評価した。加速寿命評価の測定条件は３段階であり、それぞれ８５℃／６．３Ｖ／１ｈ、８５℃／７．５６Ｖ／２．５ｈ、１０５℃／７．５６Ｖ／２．５ｈの条件で行い、耐湿信頼性の測定条件は８５℃／ＲＨ８５％／６．３Ｖ／１ｈの条件で行った。このとき、試験片サンプル４００個のうち１つでも不良が発生する場合を×、そうでない場合を〇と表した。

【0055】

【表1】

【0056】

［表１］を参照すると、実験例６－８のように、活性部の誘電体層がスズ（Ｓｎ）を０．５モル％～１．５モル％含み、ジスプロシウム（Ｄｙ）を０．６モル％～１．０モル％含み、これらのモル比が０．６～１．０を満たす場合、そしてマージン部の誘電体層がマグネシウム（Ｍｇ）を１．５モル％～２．５モル％含む場合、加速寿命評価及び耐湿信頼性の評価結果が特に優れることが分かる。一方、このような条件の少なくとも一部を満たさない残りの実験例の場合は、加速寿命評価及び／または耐湿信頼性評価において少なくとも一つの不良が発生することが分かる。

【0057】

本開示において、セラミック電子部品として積層セラミックキャパシタを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、他の種類のセラミック電子部品、例えば、インダクタ、圧電体素子、バリスタ、サーミスタなどにも本開示が適用されることができる。

【0058】

本開示において、側部、側面などの表現は、便宜上、図面を基準に左／右方向またはその方向における面を意味するものとして用い、上側、上部、上面などの表現は便宜上、図面を基準に上方向またはその方向における面を意味するものとして用い、下側、下部、下面などは便宜上、下方向またはその方向における面を意味するものとして用いた。さらに、側部、上側、上部、下側、または下部に位置するとは、対象構成要素が基準となる構成要素と該当方向に直接接触するだけでなく、該当方向に位置するが、直接接触することはない場合も含む概念として用いた。但し、これは説明の便宜上、方向を定義したものであって、特許請求の範囲の権利範囲がこのような方向に対する記載によって特に限定されるものではなく、上／下の概念などはいつでも変わることができる。

【0059】

本開示において連結されるという意味は、直接連結されるだけでなく、接着剤層などを介して間接的に連結されることを含む概念である。また、電気的に連結されるという意味は、物理的に連結された場合と連結されない場合を全て含む概念である。また、第１、第２などの表現は、ある構成要素と他の構成要素を区分付けるために用いるものであって、該当構成要素の順序及び／または重要度などを限定しない。場合によっては、権利範囲を逸脱することなく、第１構成要素は第２構成要素と命名されることができ、類似して第２構成要素は第１構成要素と命名されることもできる。

【0060】

本開示において用いられる一例という表現は、互いに同一の実施形態を意味するものではなく、それぞれ互いに異なる固有の特徴を強調して説明するために提供されたものである。しかしながら、上記提示された一例は、他の例の特徴と組み合わせて実現されることを排除しない。例えば、特定の一例において説明された事項が他の一例に説明されていなくても、他の一例においてその事項と反対または矛盾する説明がない限り、他の一例に関連する説明として理解することができる。

【0061】

本開示において用いられた用語は、単に一例を説明するために用いられたものであって、本開示を限定する意図はない。このとき、単数の表現は、文脈上明らかに異なるものを意味しない限り、複数の表現を含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】