(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】P2023091739
(43)【公開日】2023-06-30
(54)【発明の名称】積層型電子部品
(51)【国際特許分類】
H01G 4/30 20060101AFI20230623BHJP
【FI】
H01G4/30 201F
H01G4/30 201G
H01G4/30 513
H01G4/30 516
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022180280
(22)【出願日】2022-11-10
(31)【優先権主張番号】10-2021-0182663
(32)【優先日】2021-12-20
(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】ハン、ジ ヒェ
(72)【発明者】
【氏名】キム、ジュン ミン
(72)【発明者】
【氏名】チョイ、ホン ジェ
(72)【発明者】
【氏名】カン、ビュン ウー
(72)【発明者】
【氏名】パク、ヒェ ジン
(72)【発明者】
【氏名】リー、サン ウーク
(72)【発明者】
【氏名】コー、ボン セオク
【テーマコード(参考)】
5E001
5E082
【Fターム(参考)】
5E001AB03
5E001AF06
5E082AA01
5E082AB03
5E082EE01
5E082GG10
5E082GG11
5E082GG12
5E082GG28
(57)【要約】
【課題】積層型電子部品を提供する。
【解決手段】
本発明の一実施形態によると、誘電体層、及び上記誘電体層を間に挟んで積層された複数の内部電極を含む本体、及び上記本体の外側に配置される外部電極を含み、上記外部電極は、上記内部電極と連結され、導電性金属を含む第1電極層と、上記第1電極層上に配置され、金属間化合物を含む第1導電性連結部及び樹脂を含む第1樹脂電極層、及び上記第1樹脂電極層上に配置され、複数の金属粒子及び樹脂を含む第2樹脂電極層を含む積層型電子部品を提供する。
【選択図】
図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
誘電体層、及び前記誘電体層を間に挟んで積層された複数の内部電極を含む本体と、
前記本体の外側に配置される外部電極と、を含み、
前記外部電極は、
前記内部電極と連結され、導電性金属を含む第1電極層と、
前記第1電極層上に配置され、金属間化合物を含む第1導電性連結部及び樹脂を含む第1樹脂電極層と、
前記第1樹脂電極層上に配置され、複数の金属粒子及び樹脂を含む第2樹脂電極層を含む、積層型電子部品。
【請求項2】
前記第2樹脂電極層は、金属間化合物を含まない、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項3】
前記金属間化合物は、Cu6Sn5、Cu3Sn、及びAg3Snの少なくともいずれか一つを含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項4】
前記第1樹脂電極層は、複数の金属粒子をさらに含み、
前記第1樹脂電極層の前記複数の金属粒子の含有量は、前記第2樹脂電極層の前記複数の金属粒子の含有量よりも少ない、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項5】
前記第1電極層及び第1樹脂電極層間に形成され、金属間化合物を含む第1界面層をさらに含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項6】
前記第1界面層に含まれる金属間化合物はCu3Snを含む、請求項5に記載の積層型電子部品。
【請求項7】
前記第1樹脂電極層及び第2樹脂電極層間に形成され、金属間化合物を含む第2界面層をさらに含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項8】
前記第2界面層に含まれる金属間化合物は、Ag3Sn、Cu3Sn、及びCu6Sn5の少なくとも一つ以上を含む、請求項7に記載の積層型電子部品。
【請求項9】
前記第2樹脂電極層は、金属間化合物を含む第2導電性連結部をさらに含み、
前記第1樹脂電極層の金属間化合物の含有量は、前記第2樹脂電極層の金属間化合物の含有量よりも高い、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項10】
前記複数の内部電極の積層方向と垂直な方向に切断した断面を基準に、前記第1樹脂電極層の金属間化合物の面積割合は、前記第2樹脂電極層の金属間化合物の面積割合より高い、請求項9に記載の積層型電子部品。
【請求項11】
前記外部電極は、前記第2樹脂電極層上に配置され、導電性金属を含む第2電極層をさらに含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項12】
前記第2電極層は、ニッケル(Ni)を導電性金属として含む第1層及びスズ(Sn)を導電性金属として含む第2層を含む多層構造である、請求項11に記載の積層型電子部品。
【請求項13】
前記本体は、第1方向に向かい合う第1面及び第2面、前記第1面及び第2面と連結され、第2方向に向かい合う第3面及び第4面、前記第1面から第4面と連結され、第3方向に向かい合う第5面及び第6面を含み、
前記外部電極は、前記本体の第1面に配置される第1外部電極及び前記本体の第2面に配置される第2外部電極を含み、前記第1外部電極は、前記本体の第3面から第6面上の一部まで延びる第1バンド部を含み、前記第2外部電極は、前記本体の第3面から第6面上の一部まで延びる第2バンド部を含む、請求項11に記載の積層型電子部品。
【請求項14】
前記第1バンド部及び第2バンド部の第1電極層の第1方向の長さに対する前記第1バンド部及び第2バンド部の第2樹脂電極層の第1方向の長さの比率は1.5~4である、請求項13に記載の積層型電子部品。
【請求項15】
前記第1バンド部及び第2バンド部の第1電極層は、前記第1バンド部及び第2バンド部の第2電極層と接触する、請求項13に記載の積層型電子部品。
【請求項16】
前記第1導電性連結部は、前記樹脂の硬化温度より低い融点を有する低融点金属を含む、請求項1から15のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層型電子部品に関するものである。
【背景技術】
【0002】
積層型電子部品の一つである積層セラミックキャパシタ(MLCC:Multi-Layered Ceramic Capacitor)は、液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)及びプラズマ表示装置パネル(PDP:Plasma Display Panel)などの映像機器、コンピュータ、スマートフォン及び携帯電話などの様々な電子製品のプリント回路基板に装着されて電気を充電または放電させる役割を果たすチップ形態のコンデンサである。
【0003】
かかる積層セラミックキャパシタは、小型でありながらも高容量が保障され、実装が容易であるという利点により、通信、コンピュータ、家電、自動車などの産業に用いられる重要なチップ部品であり、特に、携帯電話、コンピュータ、デジタルTVなどの各種電気、電子、情報通信機器に用いられる核心受動素子である。
【0004】
最近では、電子機器の小型化及び高性能化に伴い、積層セラミックキャパシタも小型化及び高容量化する傾向にあり、このような流れにより積層セラミックキャパシタの高信頼性を確保する重要度が高まっている。
【0005】
このような積層セラミックキャパシタの高信頼性を確保するための方案として、機械的または熱的環境で発生する引張ストレス(stress)を吸収し、ストレスによって発生するクラック(crack)発生を防止するために外部電極に樹脂電極層を適用する技術が開示されている。
【0006】
このような樹脂電極層は、積層セラミックキャパシタの外部電極の焼結電極層とめっき層との間を電気的及び機械的に接合させる役割を果たし、回路基板の実装中に工程温度に応じた機械的及び熱的応力及び基板の反り衝撃から積層セラミックキャパシタを保護する役割を果たす。
【0007】
しかしながら、導電性樹脂層は、高温リフロー(reflow)環境を適用する際に、導電性樹脂層で発生するアウトガス(Outgas)によって焼結電極層と樹脂電極層との間の界面に浮きが発生する可能性がある。また、樹脂電極層の場合、導電性を有する金属粒子が導電性樹脂層内に分散している形態で存在し、ホッピング(Hopping Conduction)により電気的連結性を確保し、これにより焼結電極層と導電性樹脂層との間の電気的連結性が低下するという問題点が存在した。
【0008】
このような問題点を解決するために、特許文献1は、焼結電極層と樹脂層との間の電気的及び機械的接合力を向上させるために、金属間化合物を含む樹脂電極層を開示した。金属間化合物による結合によって焼結電極層と樹脂電極層との間の連結性を改善させて、界面での浮きを防止した。
【0009】
しかしながら、金属間化合物による焼結電極層及び樹脂電極層との間の連結性が増加するにつれて外部電極の剛性が増加し、これにより積層セラミックキャパシタの反り強度が低下するという問題点が発生した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】韓国公開特許公報第10-2017-0118584号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明のいくつかの目的の一つは、リフロー(reflow)適用時に、樹脂電極層で発生するアウトガス(Outgas)によって焼結電極層と樹脂電極層との間の界面に浮きが発生する問題を解決することである。
【0012】
本発明のいくつかの目的の一つは、ホッピング(Hopping Conduction)によって電気的連結性を確保し、樹脂電極層の電気的連結性が低下するという問題を解決することである。
【0013】
本発明のいくつかの目的の一つは、金属間化合物を含む樹脂電極層の剛性が増加して、積層型電子部品の反り強度が低下するという問題を解決することである。
【0014】
但し、本発明の目的は上述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解することができる。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の一実施形態によると、誘電体層、及び上記誘電体層を間に挟んで積層された複数の内部電極を含む本体、及び上記本体の外側に配置される外部電極を含み、上記外部電極は、上記内部電極と連結され、導電性金属を含む第1電極層と、上記第1電極層上に配置され、金属間化合物を含む第1導電性連結部及び樹脂を含む第1樹脂電極層、及び上記第1樹脂電極層上に配置され、複数の金属粒子及び樹脂を含む第2樹脂電極層を含む積層型電子部品を提供する。
【発明の効果】
【0016】
本発明のいくつかの効果の一つは、リフロー(reflow)適用時に、樹脂電極層で発生するアウトガス(Outgas)によって焼結電極層と樹脂電極層との間の界面に浮きが発生することを抑制することである。
【0017】
本発明のいくつかの効果の一つは、樹脂電極層を含む外部電極の電気的連結性を向上させることである。
【0018】
本発明のいくつかの効果の一つは、金属間化合物を含む樹脂電極層によって低下した積層型電子部品の反り強度を改善することである。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【
図1】本発明の一実施形態による積層型電子部品の概略的な斜視図である。
【
図2】
図1の積層型電子部品の本体の概略的な斜視図である。
【
図3】
図1のI-I'線に沿った切断断面を概略的に示した断面図である。
【
図4】
図1のII-II'線に沿った切断断面を概略的に示した断面図である。
【
図5】
図3のB領域を概略的に示した拡大図である。
【
図6】本発明の一実施形態によるB領域拡大図である。
【
図7】本発明の一実施形態によるB領域拡大図である。
【
図8】本発明の一実施形態によるB領域拡大図である。
【
図9】本発明の一実施形態によるB領域拡大図である。
【
図10】本発明の一実施形態による
図1のI-I'線に沿った断面図である。
【
図11】本発明の一実施形態による積層型電子部品の外部電極の断面を光学顕微鏡(OM;Optical Microscope)を用いて撮影したイメージである。
【
図12】本発明の一実施形態による積層型電子部品の外部電極の断面を光学顕微鏡を用いて撮影したイメージである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、具体的な実施形態及び添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、いくつかの他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、通常の技術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、図面上に同一符号で示される要素は同一要素である。
【0021】
尚、図面において本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、図示した各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜のために任意で示したものであるため、本発明は必ずしも図示により限定されない。また、同一の思想の範囲内の機能が同一である構成要素は、同一の参照符号を用いて説明することができる。さらに、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「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。
【0022】
図面において、第1方向は長さ(L)方向、第2方向は厚さ(T)方向または積層方向、第3方向は幅(W)方向と定義することができる。
【0023】
図1は、本発明の一実施形態による積層型電子部品の概略的な斜視図であり、
図2は、
図1の積層型電子部品の本体の概略的な斜視図であり、
図3は、
図1のI-I'線に沿った切断断面を概略的に示した断面図であり、
図4は、
図1のII-II'線に沿った切断断面を概略的に示した断面図であり、
図5は、
図3のB領域を概略的に示した拡大図であり、
図6は、本発明の一実施形態によるB領域拡大図であり、
図7は、本発明の一実施形態によるB領域拡大図であり、
図8は、本発明の一実施形態によるB領域拡大図であり、
図9は、本発明の一実施形態によるB領域拡大図であり、
図10は、本発明の一実施形態による
図1のI-I'線に沿った断面図である。
【0024】
図1~
図4を参照すると、本発明の一実施形態による積層型電子部品100は、誘電体層111、及び誘電体層111を間に挟んで積層された複数の内部電極121、122を含む本体110、及び本体110の外側に配置される外部電極130、140を含み、外部電極130、140は内部電極121、122と連結され、導電性金属を含む第1電極層131、141と、第1電極層131、141上に配置され、金属間化合物を含む第1導電性連結部132b、142b及び樹脂132c、142cを含む第1樹脂電極層132、142、及び第1樹脂電極層132、142上に配置され、複数の金属粒子133a、143a及び樹脂133c、143cを含む第2樹脂電極層133、143を含む。
【0025】
上述したように、樹脂電極層の高温リフロー(reflow)適用時に、樹脂電極層で発生するアウトガス(Outgas)により焼結電極層と樹脂電極層との間の界面に浮きが発生することがある。また、樹脂電極層の場合、金属粒子が樹脂電極層内に分散している形態で存在して、焼結電極層と樹脂電極層との間の電気的連結性が低下する可能性がある。これを改善するために、金属間化合物を含む樹脂電極層を形成して、焼結電極層と樹脂電極層との間の結合力及び電気的連結性を確保することを考えることができる。但し、焼結電極層及び樹脂電極層間の連結性が増加するにつれて、積層セラミックキャパシタの反り強度が低下するという問題点が生じることがある。
【0026】
一方、本発明の一実施形態による積層型電子部品100の外部電極130、140は、金属間化合物を含む第1樹脂電極層132、142上に配置され、第1樹脂電極層132、142よりも機械的強度が低い第2樹脂電極層133、143を含むことで、積層型電子部品100の反り強度を改善することができる。
【0027】
以下、本発明の一実施形態による積層型電子部品100に含まれる各構成についてより詳細に説明する。
【0028】
本体110の具体的な形状に特に制限はないが、図示のように本体110は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やエッジ部の研磨により、本体110は完全な直線を有した六面体状ではないが、実質的に六面体状を有することができる。
【0029】
本体110は、第1方向に向かい合う第1面及び第2面1、2、上記第1面及び第2面1、2と連結され、第2方向に向かい合う第3面及び第4面3、4、第1面から第4面1、2、3、4に連結され、第3方向に向かい合う第5面及び第6面5、6を含むことができる。
【0030】
本体110は、誘電体層111及び内部電極121、122が交互に積層されていることができる。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って、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。
【0031】
誘電体層111は、セラミック粉末、有機溶剤及び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。セラミック粉末は、十分な静電容量が得られる限り、特に制限されないが、例えば、チタン酸バリウム系(BaTiO3)材料、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)系材料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。
【0032】
このとき、誘電体層111の厚さは本体110の大きさ及び容量を考慮して10μm以下であることができ、積層型電子部品100の小型化及び高容量化のために0.6μm以下、より好ましくは0.4μm以下であることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0033】
ここで、誘電体層111の厚さは、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の厚さは、本体110の第1方向及び第2方向の断面を1万倍率の走査電子顕微鏡を用いてスキャンして測定することができる。より具体的には、一つの誘電体層111の多数の地点、例えば、第1方向に等間隔の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。また、このような平均値測定を多数の誘電体層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。
【0034】
本体110は、本体110の内部に配置され、誘電体層111を間に挟んで互いに対向するように配置される複数の第1内部電極121及び複数の第2内部電極122を含んで容量が形成される容量形成部Acと、容量形成部Acの上部に配置される第1カバー部112及び容量形成部Acの下部に配置される第2カバー部113を含むことができる。第1カバー部112及び第2カバー部113は、単一誘電体層又は2つ以上の誘電体層を容量形成部Acの上下面にそれぞれ第2方向に積層して形成することができ、基本的に物理的又は化学的ストレスによる内部電極の損傷を防止する役割を果たすことができる。第1カバー部112及び第2カバー部113は、内部電極を含まないことを除いては、誘電体層111と同じ構成を有することができる。第1カバー部112及び第2カバー部113はそれぞれ20μm以下の厚さを有することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0035】
本体110は、第3方向を基準に容量形成部Acの側面に配置されるマージン部114、115を含むことができる。マージン部114、115は、本体110の第5面5に配置される第1マージン部114及び第6面6に配置される第2マージン部115を含むことができる。マージン部114、115は、本体110を第2方向及び第3方向に切断した断面における内部電極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114、115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114、115は、誘電体層111と同一または相違した材料を含むことができる。マージン部114、115は、セラミックグリーンシート上にマージン部が形成されるところを除いて導電性ペーストを塗布して内部電極を形成することにより形成されたものであることができる。あるいは、内部電極121、122による段差を抑制するために、積層後の内部電極121、122が本体の第5面5及び第6面6に露出するように切断した後、単一誘電体層または2つ以上の誘電体層を容量形成部Acの第3方向の両側面に積層してマージン部114、115を形成することもできる。マージン部114、115の厚さはそれぞれ20μm以下であることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0036】
内部電極121、122は誘電体層111と交互に配置されることができ、複数の第1内部電極121と複数の第2内部電極122は誘電体層111を間に挟んで互いに対向するように配置されることができる。すなわち、第1内部電極121及び第2内部電極122は、互いに異なる極性を有する一対の電極であって、誘電体層111の積層方向に沿って本体110の第1面1及び第2面2を介して交互に露出するように形成されることができる。例えば、複数の第1内部電極121はそれぞれ第2面2と離隔して、第1面1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1面1と離隔して、第2面2を介して露出することができる。複数の第1内部電極121及び複数の第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。複数の第1内部電極121及び複数の第2内部電極122は、第2方向に交互に積層されることができるが、これに限定されず、第3方向に交互に積層されることもできる。内部電極121、122は、セラミックグリーンシート上に所定の厚さで導電性金属を含む内部電極用導電性ペーストを印刷することで形成されることができる。内部電極121、122が形成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の容量形成部Acを形成することができる。内部電極用導電性ペーストの印刷方法は、スクリーン印刷法や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。内部電極121、122に含まれる導電性金属は、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)及びこれらの合金のうち一つ以上であることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0037】
このとき、内部電極121、122の厚さは本体110の大きさ及び容量を考慮して10μm以下であることができ、積層型電子部品100の小型化及び高容量化のために0.6μm以下、より好ましくは0.4μm以下であることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0038】
ここで、内部電極121、122の厚さは、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の第1方向及び第2方向の断面を1万倍率の走査電子顕微鏡を用いてスキャンして測定することができる。より具体的には、一つの内部電極の多数の地点、例えば第1方向に等間隔の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。このような平均値測定を多数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。
【0039】
外部電極130、140は、本体110の第1面1に配置され、複数の第1内部電極121と連結される第1外部電極130及び本体110の第2面2に配置され、複数の第2内部電極122と連結される第2外部電極140を含むことができる。第1外部電極130及び第2外部電極140は、本体110の第3面3、第4面4、第5面5及び第6面6上の一部まで延びることができる。このとき、第1外部電極130は、本体110の第1面1に配置される第1接続部P1a及び本体110の第3面3、第4面4、第5面5及び第6面6上の一部まで延びる第1バンド部P1bを含むことができ、第2外部電極140は、本体110の第2面2に配置される第2接続部P2a及び本体110の第3面3、第4面4、第5面5及び第6面6上の一部まで延びる第2バンド部P2bを含むことができる。図面では、積層型電子部品100が2つの外部電極130、140を有する構造を説明しているが、これに限定されるものではなく、外部電極130、140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更することができる。
【0040】
第1電極層131、141は、本体110の第1面及び第2面1、2を介して交互に露出した複数の第1内部電極121及び第2内部電極122と連結されることで、第1外部電極130及び第2外部電極140と第1内部電極121及び第2内部電極122との間の電気的導通を確保することができる。第1電極層131、141は導電性金属を含み、上記導電性金属は、例えば、銀(Ag)、鉛(Pb)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)及びこれらの合金のうち一つ以上を含むことができ、より好ましくは銅(Cu)を含むことができる。第1電極層131、141は、本体110の第1面1及び第2面2を導電性金属及びガラスを含む導電性ペーストにディッピング(dipping)した後に焼成することで形成されることができる。あるいは、導電性金属及びガラスを含むシートを転写することで形成されることができる。したがって、第1電極層131、141は、導電性金属及びガラスを含む焼結電極であることができる。
【0041】
図5を参照すると、B領域は第1外部電極130の一部を拡大して示しているが、第1外部電極130は第1内部電極121と連結され、第2外部電極140は第2内部電極122と接続する差異があるのみであって、第1外部電極130と第2外部電極140の構成は類似するため、以下においては第1外部電極130を基準に説明するが、これは、第2外部電極140に関する説明を含むものとする。
【0042】
第1樹脂電極層132は、第1電極層131上に配置され、金属間化合物を含む第1導電性連結部132b及び樹脂132cを含む。樹脂132cは、電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂を含むことができる。このとき、上記熱硬化性樹脂は、例えばエポキシ樹脂であることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0043】
金属間化合物(Intermetallic compound)とは、2種以上の金属が簡単な整数比で和合した特定の結晶構造を有する化合物を意味する。上記金属間化合物は、第1樹脂電極層132を形成する導電性樹脂組成物に含まれた銅(Cu)、銀(Ag)、銀(Ag)がコーティングされた銅(Cu)、及びスズ(Sn)がコーティングされた銅(Cu)の少なくともいずれか一つと、樹脂132cの硬化温度より低い融点を有する低融点金属であるスズ(Sn)またはスズ(Sn)合金が相互反応することで形成されることができる。したがって、上記金属間化合物は、Cu6Sn5、Cu3Sn、及びAg3Snの少なくともいずれか一つを含むことができる。上記金属間化合物は、上記金属間化合物を形成した後に残っている低融点金属と金属結合を介して、第1導電性連結部132bを形成することができる。すなわち、第1導電性連結部132bは、樹脂132cの硬化温度より低い融点を有する低融点金属を含むことができる。このとき、上記低融点金属は300℃以下の融点を有することができ、より具体的には200~250℃の融点を有することができる。
【0044】
第1導電性連結部132bの少なくとも一部は、第1電極層131の少なくとも一部及び第2樹脂電極層133の少なくとも一部と直接的に接触することができる。これにより、第1電極層131と第2樹脂電極層133との間の電気的連結性を向上させることができる。また、第1電極層131と第1樹脂電極層132との間の界面に浮きが発生することを防止することができる。
【0045】
第1樹脂電極層132を形成する方法の一例として、上述したように第1電極層131上に金属粉末及び熱硬化性樹脂を含む導電性樹脂組成物を塗布して硬化熱処理することで形成することができる。このとき、上記熱硬化性樹脂は、ビスフェノールA樹脂、グリコールエポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂またはこれらの誘導体のうち分子量が小さくて常温で液状である樹脂であることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。上記導電性樹脂組成物は、銀(Ag)粉末、銅(Cu)粉末、銀(Ag)がコーティングされた銅(Cu)粉末、スズ(Sn)系はんだ粉末及び熱硬化性樹脂を混合した後、3ロールミル(3-roll mill)を用いて分散させることで製造することができる。スズ(Sn)系はんだ粉末としては、Sn、Sn96.5Ag3.0Cu0.5、Sn42Bi58、及びSn72Bi28の少なくともいずれか一つを含むことができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0046】
第2樹脂電極層133は、第1樹脂電極層132上に配置され、複数の金属粒子133a及び樹脂133cを含む。複数の金属粒子133aは、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、金(Au)、鉛(Pb)、及びこれらの合金のうち一つ以上を含むことができ、好ましくは銅(Cu)及び/または銀(Ag)を含むことができる。樹脂133cは、第1樹脂電極層132の樹脂と同じ熱硬化性樹脂を含むことができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0047】
上述したように、第1樹脂電極層132の第1導電性連結部132bが第1電極層131と直接的に連結されることで、積層型電子部品100の反り強度が低下することができる。このとき、第2樹脂電極層133は、積層型電子部品100を基板に実装する際に機械的または熱的環境で発生する引張ストレス(stress)を吸収してクラック(crack)が発生することを防止することができる。また、第1樹脂電極層132よりも機械的強度が低い第2樹脂電極層133を含むことで、積層型電子部品100の反り強度を改善する役割を果たすことができる。本発明の一実施形態による積層型電子部品100は、第1樹脂電極層132及び第2樹脂電極層133を含むことで、従来の樹脂電極層の問題点である浮きの発生を防止する一方、第1樹脂電極層132が上記金属間化合物を含むことで低下する積層型電子部品100の反り強度を改善することができる。このとき、第2樹脂電極層133は金属間化合物を含まないことができる。第2樹脂電極層133が上記金属間化合物を含まない場合、第1樹脂電極層132と金属結合によって連結されず、ホッピング導電(Hopping Conduction)によって連結されることができる。これにより、外部電極130の剛性を調節して積層型電子部品100の反り強度を向上させることができる。
【0048】
第2樹脂電極層133は、例えば、金属粉末及び熱硬化性樹脂を含む導電性樹脂組成物を塗布して硬化熱処理することで形成されることができる。上記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【0049】
図3を参照すると、本発明の一実施形態によると、第1バンド部P1b及び第2バンド部P2bの第1電極層131、141の第1方向の長さL1に対する第1バンド部P1b及び第2バンド部P2bの第2樹脂電極層133、143の第1方向の長さL2の比率L2/L1は、1.5~4を満たすことができる。
【0050】
このとき、第1バンド部P1b及び第2バンド部P2bの第1電極層131、141の第1方向の長さとは、本体110の第1面1または第2面2において本体110の第3面3、第4面4、第5面5及び第6面6上の一部まで延びる第1電極層131、141の端部までの距離を意味することができる。また、第1バンド部P1b及び第2バンド部P2bの第2樹脂電極層133、143の第1方向の長さとは、本体110の第1面1または第2面2において本体110の第3面3、第4面4、第5面5及び第6面6上の一部まで延びる第2樹脂電極層133、143の端部までの距離を意味することができる。
【0051】
第1バンド部P1b及び第2バンド部P2bの第1電極層131、132の第1方向の長さL1に対する第1バンド部P1b及び第2バンド部P2bの第2樹脂電極層133、143の第1方向の長さL2は、積層型電子部品100の第1方向及び第2方向の断面を走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)または光学顕微鏡(OM)を用いてスキャンしたイメージで測定されることができる。上記条件を満たすことで、第1バンド部P1b及び第2バンド部P2bの第2樹脂電極層133、143の第1方向の長さL2を最大限長くして積層型電子部品100の反り強度を向上させることができる。
【0052】
図3を参照すると、本発明の一実施形態において、外部電極130、140は第2樹脂電極層133、143上に配置され、導電性金属を含む第2電極層134、144をさらに含むことができる。第2電極層134、144は実装特性を向上させることができる。第2電極層134、144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/又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。第2電極層134、144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、ニッケル(Ni)めっき層及びスズ(Sn)めっき層が順に形成された形態であることもできる。また、第2電極層134、144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もできる。
【0053】
図6を参照すると、本発明の一実施形態において、第1樹脂電極層132は、複数の金属粒子132aをさらに含むことができる。複数の金属粒子132aは、銀(Ag)、銅(Cu)、スズ(Sn)がコーティングされた銅(Cu)、及び銀(Ag)がコーティングされた銅(Cu)のうち一つ以上を含むことができる。複数の金属粒子132aは、第1樹脂電極層132の硬化熱処理段階において、樹脂132cの硬化温度より低い融点を有する低融点金属と反応して上記金属間化合物を形成して残った金属粒子であることができる。このとき、第1樹脂電極層132の複数の金属粒子132aの含有量は、第2樹脂電極層133の複数の金属粒子133aの含有量より少ないことができる。第1樹脂電極層132の複数の金属粒子132aの含有量は、上記第1樹脂電極層132の上記内部電極の積層方向と垂直な断面をEDSで分析して得られた第1樹脂電極層132の全体面積に対する複数の金属粒子132aの面積割合を意味することができる。第2樹脂電極層133の複数の金属粒子133aの含有量は、上記第2樹脂電極層133の上記内部電極の積層方向と垂直な断面をEDSで分析して得られた第2樹脂電極層133の全体面積に対する複数の金属粒子133aの面積割合を意味することができる。第1樹脂電極層132を形成する導電性樹脂組成物に含まれた金属粉末は、スズ(Sn)系はんだ粉末とほとんど反応して第1導電性連結部132bを形成して第1電極層131と第1樹脂電極層132との間の浮きを防止することができる。
【0054】
図7を参照すると、本発明の一実施形態において、第1電極層131及び第1樹脂電極層132間に形成され、金属間化合物を含む第1界面層135をさらに含むことができる。このとき、第1界面層135に含まれる金属間化合物はCu
3Snを含むことができる。第1界面層135は、導電性樹脂組成物を塗布及び乾燥して硬化熱処理して第1樹脂電極層132を形成する過程で第1電極層131に含まれた銅(Cu)と、第1樹脂電極層132に含まれたスズ(Sn)またはスズ(Sn)合金が相互反応することで形成されることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0055】
第1界面層135は、第1電極層131と第1樹脂電極層132の第1導電性連結部132bを連結する役割を果たすことができ、これにより第1電極層131と第1樹脂電極層132との間の優れた機械的及び電気的連結性を確保することができる。このとき、第1界面層135は複数のアイランド(island)形態で形成されることができ、上記複数のアイランド(island)が層(layer)状であることができる。
【0056】
図8を参照すると、本発明の一実施形態において、第1樹脂電極層132及び第2樹脂電極層133との間に形成され、金属間化合物を含む第2界面層136をさらに含むことができる。このとき、第2界面層136に含まれる金属間化合物は、Ag
3Sn、Cu
3Sn、及びCu
6Sn
5のうち一つ以上を含むことができる。第2界面層136は、導電性樹脂組成物を塗布及び乾燥して硬化熱処理して第2樹脂電極層133を形成する過程で第1樹脂電極層132に含まれたスズ(Sn)またはスズ(Sn)合金と、第2樹脂電極層133に含まれた銀(Ag)、銅(Cu)及び銀(Ag)がコーティングされた銅(Cu)の少なくとも一方と相互反応することで形成されることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0057】
第2界面層136は、第1樹脂電極層132と第2樹脂電極層133を連結する役割を果たすことができ、これにより第1樹脂電極層132と第2樹脂電極層133との間の優れた機械的及び電気的連結性を確保することができる。
【0058】
図9を参照すると、本発明の一実施形態において、第2樹脂電極層233は、金属間化合物を含む第2導電性連結部233bをさらに含み、第1樹脂電極層232の金属間化合物の含有量は、第2樹脂電極層233の金属間化合物の含有量より高いことができる。第1樹脂電極層232の金属間化合物の含有量は、上記第1樹脂電極層232の上記内部電極の積層方向と垂直な断面をEDSで分析して得られた第1樹脂電極層232の全体面積に対する上記金属間化合物の面積割合を意味することができる。第2樹脂電極層233の金属間化合物の含有量は、上記第2樹脂電極層233の上記内部電極の積層方向と垂直な断面をEDSで分析して得られた第2樹脂電極層233の全体面積に対する金属間化合物の面積割合を意味することができる。上記金属間化合物は、第2樹脂電極層233を形成する導電性樹脂組成物に樹脂233cの硬化温度より低い融点を有する低融点金属であるスズ(Sn)又はスズ(Sn)合金を含む場合、上記導電性樹脂組成物に含まれた銅(Cu)、銀(Ag)、銀(Ag)がコーティングされた銅(Cu)、及びスズ(Sn)がコーティングされた銅(Cu)の少なくともいずれか一つとスズ(Sn)が相互反応することで形成されることができる。これによって、第2導電性連結部233bに含まれた金属間化合物は、Cu
6Sn
5、Cu
3Sn、及びAg
3Snの少なくともいずれか一つを含むことができる。上記金属間化合物は、上記金属間化合物を形成した後に残っている上記低融点金属と金属結合を介して第2導電性連結部233bを形成することができる。すなわち、第2導電性連結部233bは、樹脂233cの硬化温度より低い融点を有する低融点金属を含むことができる。
【0059】
第2導電性連結部233bの少なくとも一部は、第1樹脂電極層232の少なくとも一部及び第2電極層234の少なくとも一部と直接的に接触することができる。これにより、第1樹脂電極層232と第2電極層234との間の電気的連結性を向上させることができる。
【0060】
また、第1樹脂電極層232の金属間化合物の含有量は、第2樹脂電極層233の金属間化合物の含有量よりも高いため、第1電極層231と第1樹脂電極層232との間の機械的結合力を向上させて浮き不良が発生することを防止することができ、第1樹脂電極層232より機械的強度が低い第2樹脂電極層233は、積層型電子部品に加えられる引張ストレス(stress)を吸収してクラック(crack)が発生することを防ぎ、積層型電子部品の反り強度を改善することができる。
【0061】
このとき、複数の内部電極の積層方向と垂直な方向に切断した断面を基準に、第1樹脂電極層232の金属間化合物の面積割合は、第2樹脂電極層233の金属間化合物の面積割合より高いことができる。第1樹脂電極層232及び第2樹脂電極層233に含まれる金属間化合物の面積割合を測定する方法の一例として、外部電極230の第2方向への長さの1/2地点の第1方向及び第3方向の断面を基準に、本体の第1面1に配置された第1樹脂電極層232及び第2樹脂電極層233の第3方向の中央地点から第3方向への長さ×第1方向への長さ=60μm×20μm領域を光学顕微鏡(OM)または走査電子顕微鏡(SEM)を用いて撮影した後、ImageJなどのコンピュータプログラムを介して測定することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0062】
第1樹脂電極層232及び第2樹脂電極層233の金属間化合物の含有量を調節する方法の一例を説明する。第2樹脂電極層233を形成する導電性樹脂組成物に添加される金属粉末の含有量が第1樹脂電極層232を形成する導電性樹脂組成物に添加される金属粉末の含有量より小さい場合、第2樹脂電極層233の金属間化合物の含有量が第1樹脂電極層232の金属間化合物の含有量より低いことができる。あるいは、第2樹脂電極層233を形成する導電性樹脂組成物に添加される銀(Ag)粉末の含有量が第1樹脂電極層232を形成する導電性樹脂組成物に添加される銀(Ag)粉末の含有量よりも小さい場合、第2樹脂電極層233の金属間化合物の含有量が第1樹脂電極層232の金属間化合物の含有量よりも低いことができる。または、第2樹脂電極層233を形成する導電性樹脂組成物に添加されるスズ(Sn)系はんだ粉末の含有量が第1樹脂電極層232を形成する導電性樹脂組成物に添加されるスズ(Sn)系はんだ粉末の含有量より小さい場合、第2樹脂電極層233の金属間化合物の含有量が第1樹脂電極層232の金属間化合物の含有量よりも低いことができる。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
【0063】
このとき、上述したように、第1電極層231及び第1樹脂電極層232間に形成され、金属間化合物を含む第1界面層235をさらに含むことができ、第1界面層235に含まれる金属間化合物はCu3Snを含むことができる。第1界面層235は、第1電極層231と第1樹脂電極層232の第1導電性連結部232bを連結する役割を果たすことができる。
【0064】
図10を参照すると、本発明の一実施形態において、第1バンド部P1b及び第2バンド部P2bの第1電極層331、341は、第1バンド部P1b及び第2バンド部P2bの第2電極層334、344と接触することができる。すなわち、第1バンド部P1b及び第2バンド部P2bの第1電極層331、341の第1方向の長さは、第1バンド部P1b及び第2バンド部P2bの第1樹脂電極層332、342及び第2樹脂電極層333、343の第1方向の長さよりも長いことができる。これにより、樹脂電極層よりも電気的連結性に優れた第1電極層331、341及び第2電極層334、344が互いに接触することで、外部電極330、340の電気的連結性を向上させることができる。
【0065】
図11は、本発明の一実施形態による積層型電子部品の外部電極の断面を光学顕微鏡(OM)を用いて撮影したイメージである。より具体的には、第2樹脂電極層133が金属間化合物を含まない外部電極130の第1方向及び第3方向の断面を撮影したイメージである。第1樹脂電極層132は、内部連結構造を形成する第1導電性連結部132bを含み、第1樹脂電極層132において上記イメージ上黒色で表示される領域は樹脂132cを含む。また、第2樹脂電極層133は内部連結構造を形成していない複数の金属粒子を含み、第2樹脂電極層133において上記イメージ上黒色で表示される領域は樹脂133cを含む。第2樹脂電極層133が上記金属間化合物を含まないことは、上記光学顕微鏡イメージをEDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)分析することで確認することができる。
【0066】
図12は、本発明の一実施形態による積層型電子部品の外部電極の断面を光学顕微鏡を用いて撮影したイメージである。より具体的には、第2樹脂電極層233が金属間化合物を含む第2導電性連結部233bを含む外部電極230の第1方向及び第3方向の断面を撮影したイメージである。このとき、
図12を参照すると、第1樹脂電極層232の内部連結構造を形成する第1導電性連結部232bが第2樹脂電極層233の内部連結構造を形成する第2導電性連結部233bより緻密に形成されていることが確認できる。これにより、第1樹脂電極層232の金属間化合物の面積割合が第2樹脂電極層233の金属間化合物の面積割合より高いことが確認できる。または、上記光学顕微鏡イメージをImageJなどのコンピュータプログラムを介して第1樹脂電極層232及び第2樹脂電極層233の上記金属間化合物の面積割合を測定して比較することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0067】
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逸脱し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。
【符号の説明】
【0068】
100 積層型電子部品
110、210、310 本体
112、113 カバー部
114、115 マージン部
111、211、311 誘電体層
121、221、321 第1内部電極
122、322 第2内部電極
130 第1外部電極
140 第2外部電極
131、231、331、141、341 第1電極層
132、232、332、142、342 第1樹脂電極層
133、233、333、143、343 第2樹脂電極層
134、234、334、144、334 第2電極層
132a、232a、133a、233a 金属粒子
132b、232b、233b 金属間化合物
132c、232c、133c、233c 樹脂
135、235 第1界面層
136 第2界面層