(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】P2023099464
(43)【公開日】2023-07-13
(54)【発明の名称】積層型キャパシタ
(51)【国際特許分類】
H01G 4/30 20060101AFI20230706BHJP
【FI】
H01G4/30 201M
H01G4/30 201L
H01G4/30 512
H01G4/30 515
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022178911
(22)【出願日】2022-11-08
(31)【優先権主張番号】10-2021-0193710
(32)【優先日】2021-12-31
(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】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】趙 範俊
【テーマコード(参考)】
5E001
5E082
【Fターム(参考)】
5E001AB03
5E001AD02
5E001AE02
5E001AE03
5E082AA01
5E082AB03
5E082EE01
5E082FF05
5E082FG26
5E082GG10
(57)【要約】
【課題】積層型キャパシタを提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態による積層型キャパシタは、少なくとも一つの第1内部電極と少なくとも一つの第2内部電極が少なくとも一つの誘電体層を間に挟んで第1方向に交互に積層された容量領域を含む本体と、少なくとも一つの第1内部電極と少なくとも一つの第2内部電極にそれぞれ連結されるように互いに離隔して本体に配置された第1及び第2外部電極を含み、本体は容量領域に第1方向に重なるように配置されたカバー層をさらに含み、カバー層の複数の結晶粒のそれぞれの長軸長さであるLxの合計を複数の結晶粒のそれぞれの短軸長さであるSxの合計で割った値は、1.11以上であることができる。
【選択図】
図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一つの第1内部電極と少なくとも一つの第2内部電極とが少なくとも一つの誘電体層を間に挟んで第1方向に交互に積層された容量領域を含む本体と、
前記少なくとも一つの第1内部電極と前記少なくとも一つの第2内部電極とにそれぞれ連結されるように互いに離隔して前記本体に配置された第1外部電極及び第2外部電極と、
を含み、
前記本体は、前記容量領域に前記第1方向に重なるように配置されたカバー層をさらに含み、
前記カバー層の複数の結晶粒のそれぞれの長軸長さであるLxの合計を前記複数の結晶粒のそれぞれの短軸長さであるSxの合計で割った値は、1.11以上である、積層型キャパシタ。
【請求項2】
前記Lxの合計を前記Sxの合計で割った値は、1.15以上2.85以下である、請求項1に記載の積層型キャパシタ。
【請求項3】
前記カバー層は、前記本体の上面を提供する上部カバー層と、前記本体の下面を提供する下部カバー層と、を含み、
前記第1外部電極及び前記第2外部電極のそれぞれの一部分は、前記本体の前記上面の一部分と前記下面の一部分とに配置され、
前記上部カバー層と前記下部カバー層とのうち一つの複数の結晶粒のそれぞれの長軸長さの合計を前記複数の結晶粒のそれぞれの短軸長さの合計で割った値が1.15以上である、請求項1に記載の積層型キャパシタ。
【請求項4】
前記Lxの合計は、前記上部カバー層と前記下部カバー層とのうち一つの中心を含み、前記第1外部電極及び前記第2外部電極が向かい合う方向と前記第1方向とがなす断面において、前記中心に最も隣接した複数の結晶粒の長軸長さの合計であり、
前記Sxの合計は、前記断面において、前記中心に最も隣接した複数の結晶粒の短軸長さの合計である、請求項3に記載の積層型キャパシタ。
【請求項5】
前記Lxの方向と前記Sxの方向とのうち、前記Lxの方向は、前記第1方向に比べて前記第1外部電極及び前記第2外部電極が向かい合う方向により近く、
前記Lxの方向と前記Sxの方向とのうち、前記Sxの方向は、前記第1外部電極及び前記第2外部電極が向かい合う方向に比べて前記第1方向により近い、請求項1に記載の積層型キャパシタ。
【請求項6】
前記カバー層の複数の結晶粒の前記Lxの方向と前記Sxの方向とがなす平面に垂直な方向の長さは、前記Sxよりも長い、請求項1に記載の積層型キャパシタ。
【請求項7】
前記カバー層は、チタン酸バリウム(BaTiO3)系セラミック材料を含み、前記少なくとも一つの誘電体層の1つの厚さよりもさらに厚い、請求項1に記載の積層型キャパシタ。
【請求項8】
前記カバー層の少なくとも4つの結晶粒のうち、前記Sxに対して前記Lxが長い複数の第1結晶粒のそれぞれの前記Lxの合計を前記Sxの合計で割った値は、前記少なくとも4つの結晶粒のうち短軸長さに対して長軸長さが短い複数の第2結晶粒のそれぞれの長軸長さであるLx’の合計を前記複数の第2結晶粒のそれぞれの短軸長さであるSx’の合計で割った値に対して1.22倍以上である、請求項1に記載の積層型キャパシタ。
【請求項9】
前記カバー層の少なくとも4つの結晶粒のうち、前記Sxに対して前記Lxが長い複数の第1結晶粒の重量は、前記少なくとも4つの結晶粒のうち、短軸長さに対して長軸長さが短い複数の第2結晶粒と前記複数の第1結晶粒との総重量の19.4%以上84.7%以下である、請求項1に記載の積層型キャパシタ。
【請求項10】
前記Lxの合計を前記Sxの合計で割った値は、前記少なくとも一つの誘電体層の複数の結晶粒のそれぞれの長軸長さの合計を前記複数の結晶粒のそれぞれの短軸長さの合計で割った値よりも大きい、請求項1に記載の積層型キャパシタ。
【請求項11】
少なくとも一つの第1内部電極と少なくとも一つの第2内部電極とが少なくとも一つの誘電体層を間に挟んで第1方向に交互に積層された容量領域を含む本体と、
前記少なくとも一つの第1内部電極と前記少なくとも一つの第2内部電極とにそれぞれ連結されるように互いに離隔して前記本体に配置された第1外部電極及び第2外部電極と、を含み、
前記本体は、前記容量領域に前記第1方向に重なるように配置されたカバー層をさらに含み、
前記カバー層の複数の結晶粒のそれぞれの長軸長さであるLxの合計を前記複数の結晶粒のそれぞれの短軸長さであるSxの合計で割った値は、前記少なくとも一つの誘電体層の複数の結晶粒のそれぞれの長軸長さの合計を前記複数の結晶粒のそれぞれの短軸長さの合計で割った値よりも大きい、積層型キャパシタ。
【請求項12】
前記カバー層は、前記本体の上面を提供する上部カバー層及び前記本体の下面を提供する下部カバー層を含み、
前記第1外部電極及び前記第2外部電極のそれぞれの一部分は、前記本体の前記上面の一部分と前記下面の一部分とに配置され、
前記カバー層の複数の結晶粒は、前記上部カバー層と前記下部カバー層とのうち一つの中心を含み、前記第1外部電極及び前記第2外部電極が向かい合う方向と前記第1方向とがなす断面において、前記中心に最も隣接した複数の結晶粒であり、
前記少なくとも一つの誘電体層の複数の結晶粒は、前記少なくとも一つの誘電体層のうち、前記本体の中心に最も隣接した誘電体層から前記中心に最も隣接した複数の結晶粒である、請求項11に記載の積層型キャパシタ。
【請求項13】
前記少なくとも一つの誘電体層と前記カバー層とのそれぞれは、チタン酸バリウム(BaTiO3)系セラミック材料を含み、
前記カバー層は、前記少なくとも一つの誘電体層の1つの厚さよりもさらに厚い、請求項11に記載の積層型キャパシタ。
【請求項14】
前記Lxの合計を前記Sxの合計で割った値は、1.15以上2.85以下である、請求項11に記載の積層型キャパシタ。
【請求項15】
前記カバー層の複数の結晶粒の1個当たりの体積は、前記少なくとも一つの誘電体層の複数の結晶粒の1個当たりの体積よりも大きい、請求項11に記載の積層型キャパシタ。
【請求項16】
前記カバー層の少なくとも4つの結晶粒のうち、前記Sxに対して前記Lxが長い複数の第1結晶粒の重量は、前記少なくとも4つの結晶粒のうち、短軸長さに対して長軸長さが短い複数の第2結晶粒と前記複数の第1結晶粒との総重量の19.4%以上84.7%以下である、請求項11に記載の積層型キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層型キャパシタに関するものである。
【背景技術】
【0002】
積層型キャパシタは、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、コンピュータ、PDA、携帯電話などの電子機器部品として広く用いられており、高信頼性、高強度特性を有しているため、電気機器(車両を含む)部品としても広く用いられている。
【0003】
積層型キャパシタが電子機器に用いられる場合、積層型キャパシタは小型化されることがあり、積層型キャパシタの体積に比べて大きい静電容量を有することがさらに重要となる。体積に対して大きい静電容量を形成するために有利な構造の積層型キャパシタの強度向上やクラック(crack)発生率低下の重要度は高くなることができる。
【0004】
また、積層型キャパシタが電気機器に用いられる場合、積層型キャパシタは過酷な環境(例:高電圧、高温、外部衝撃の可能性)に晒される可能性があり、強度向上やクラック(crack)発生率低下の重要性は、過酷な環境で信頼性を確保するために重要となってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】韓国公開特許公報第10-2014-0012493号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は積層型キャパシタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態による積層型キャパシタは、少なくとも一つの第1内部電極と少なくとも一つの第2内部電極とが少なくとも一つの誘電体層を間に挟んで第1方向に交互に積層された容量領域を含む本体と、上記少なくとも一つの第1内部電極と上記少なくとも一つの第2内部電極とにそれぞれ連結されるように互いに離隔して上記本体に配置された第1外部電極及び第2外部電極と、を含み、上記本体は、上記容量領域に上記第1方向に重なるように配置されたカバー層をさらに含み、上記カバー層の複数の結晶粒のそれぞれの長軸長さであるLxの合計を上記複数の結晶粒のそれぞれの短軸長さであるSxの合計で割った値は、1.11以上であることができる。
【0008】
本発明の一実施形態による積層型キャパシタは、少なくとも一つの第1内部電極と少なくとも一つの第2内部電極とが少なくとも一つの誘電体層を間に挟んで第1方向に交互に積層された容量領域を含む本体と、上記少なくとも一つの第1内部電極と上記少なくとも一つの第2内部電極とにそれぞれ連結されるように互いに離隔して上記本体に配置された第1外部電極及び第2外部電極と、を含み、上記本体は、上記容量領域に上記第1方向に重なるように配置されたカバー層をさらに含み、上記カバー層の複数の結晶粒のそれぞれの長軸長さであるLxの合計を上記複数の結晶粒のそれぞれの短軸長さであるSxの合計で割った値は、上記少なくとも一つの誘電体層の複数の結晶粒のそれぞれの長軸長さの合計を上記複数の結晶粒のそれぞれの短軸長さの合計で割った値よりも大きいことができる。
【発明の効果】
【0009】
本発明の一実施形態による積層型キャパシタは、より強い強度や減少したクラック不良率を効率的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】本発明の一実施形態による積層型キャパシタを示した斜視図である。
【
図3b】本発明の一実施形態による積層型キャパシタの外部電極を示した断面図である。
【
図4】本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層の結晶粒とこれによるクラック(crack)経路の迂回を示した断面図である。
【
図5a】本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層の複数の第1結晶粒及び複数の第2結晶粒が混合された構造を示した図面である。
【
図5b】本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層の複数の第1結晶粒及び複数の第2結晶粒が混合された構造を示した写真である。
【
図5c】本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層が複数の第1結晶粒のみを含む構造を示した写真である。
【
図6a】本発明の一実施形態による積層型キャパシタの少なくとも一つの誘電体層の複数の結晶粒を示した図面である。
【
図6b】本発明の一実施形態による積層型キャパシタの少なくとも一つの誘電体層の複数の結晶粒を示した写真である。
【
図7a】本発明の一実施形態による積層型キャパシタの複数の第1結晶粒の長軸長さ及び短軸長さを示した図面である。
【
図7b】本発明の一実施形態による積層型キャパシタの複数の第1結晶粒の長軸長さ及び短軸長さを示した図面である。
【
図7c】本発明の一実施形態による積層型キャパシタの複数の第2結晶粒の長軸長さ及び短軸長さを示した図面である。
【
図8】本発明の一実施形態による積層型キャパシタのクラック(crack)不良率を測定する過程を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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、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。
【0012】
そして、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のない部分は省略し、複数の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示し、同一思想の範囲内の機能が同一である構成要素は、同一参照符号を用いて説明する。
【0013】
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。
【0014】
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、図面上に示されている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。ここで、厚さ方向は、誘電体層が積層される積層方向(または第1方向)と同一の概念として用いられる。
【0015】
以下では、本発明の一実施形態による積層型キャパシタを説明するが、特に積層セラミックキャパシタ(Multi-layer ceramic capacitor、MLCC)として説明するが、これに制限されるものではない。
【0016】
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した斜視図であり、
図2は、
図1のA-A’を示した断面図であり、
図3aは、
図1のB-B’を示した断面図である。
図1は、本体110の内部を示すために体積の約1/4が切断された形態を示しているが、実際の積層型キャパシタ100は体積の約1/4が切断されていない場合があり、中心からL方向、W方向及びT方向のそれぞれを基準としてほぼ対称的な形態であることができる。
【0017】
図1、
図2及び
図3aを参照すると、本発明の一実施形態による積層型キャパシタ100は、本体110、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。
【0018】
本体110は、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122が少なくとも一つの誘電体層111を間に挟んで第1方向(例:T方向)に交互に積層された容量領域を含むことができる。
【0019】
例えば、本体110は、容量領域の焼成によってセラミック本体で構成されることができる。ここで、本体110に配置された少なくとも一つの誘電体層111は焼結された状態であり、隣接する誘電体層の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。
【0020】
例えば、本体110は、長さ方向Lの両側面、幅方向Wの両側面及び厚さ方向Tの両側面を有する六面体から形成されることができ、上記六面体の角及び/またはコーナーは研磨されることによって丸い形であることができる。但し、本体110の形状、寸法及び誘電体層111の積層数が本実施形態に示されたものに限定されるものではない。
【0021】
少なくとも一つの誘電体層111は、その厚さを積層型キャパシタ100の容量設計に合わせて任意に変更することができ、高誘電率を有するセラミック粉末、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)系粉末を含むことができるが、本発明がこれに限定されるものではない。また、積層型キャパシタ100の要求規格に応じて、セラミック粉末に様々なセラミック添加剤(例:MgO、Al2O3、SiO2、ZnO)、有機溶剤、可塑剤、結合剤、分散剤などが添加されることができる。
【0022】
少なくとも一つの誘電体層111の形成に用いられるセラミック粉末の平均粒径は特に制限されず、積層型キャパシタ100の要求規格(例:電子機器用キャパシタのように小型化及び/または高容量が要求されるか、電気機器用キャパシタのように高い耐電圧特性及び/または強い強度が要求されるなど)によって調節されることができるが、例えば、400nm以下に調節されることができる。
【0023】
例えば、少なくとも一つの誘電体層111は、チタン酸バリウム(BaTiO3)などのパウダーを含んで形成されたスラリーをキャリアフィルム(carrier film)上に塗布及び乾燥して複数個のセラミックシートを設けることによって形成されることができる。上記セラミックシートは、セラミック粉末、バインダー、溶剤を混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法で数μmの厚さを有するシート(sheet)状に製作することによって形成されることができるが、これに限定されない。
【0024】
少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122は、導電性金属を含む導電性ペーストを印刷して誘電体層の積層方向(例:T方向)に沿って本体110の長さ方向Lの一側面と他側面に交互に露出するように形成されることができ、中間に配置された誘電体層によって互いに電気的に絶縁されることができる。
【0025】
例えば、少なくとも一つの第1内部電極121及び少なくとも一つの第2内部電極122のそれぞれは、粒子平均大きさが0.1~0.2μmであり、40~50重量%の導電性金属粉末を含む内部電極用導電性ペーストによって形成されることができるが、これに限定されない。上記導電性ペーストは、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、鉛(Pb)または白金(Pt)などの単独またはこれらの合金であることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。
【0026】
例えば、上記セラミックシート上に上記内部電極用導電性ペーストを印刷工法などで塗布して内部電極パターンを形成することができる。上記導電性ペーストの印刷方法は、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、及びインクジェット印刷法などを用いることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、上記内部電極パターンが印刷されたセラミックシートを200~300層積層し、圧着、焼成することで本体110を製作することができる。
【0027】
積層型キャパシタ100の静電容量は、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122との間の積層方向(例:T方向)の重なり面積に比例し、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122の総積層数に比例し、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122との間の間隔に反比例することができる。上記内部電極の間隔は、少なくとも一つの誘電体層111のそれぞれの厚さと実質的に同一であることができる。
【0028】
積層型キャパシタ100は、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122との間の間隔が短いほど、厚さに比べてさらに大きい静電容量を有することができる。一方、積層型キャパシタ100の耐電圧は、上記内部電極の間隔が長いほど高いことができる。したがって、上記内部電極の間隔は積層型キャパシタ100の要求規格(例:電子機器用キャパシタのように小型化及び/または高容量が要求されるか、電気機器用キャパシタのように高い耐電圧特性及び/または強い強度が要求されるなど)によって調節されることができる。少なくとも一つの第1内部電極121及び少なくとも一つの第2内部電極122のそれぞれの厚さも上記内部電極の間隔の影響を受けることができる。
【0029】
例えば、積層型キャパシタ100は、高い耐電圧特性及び/または強い強度が要求される場合に、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122との間の間隔がそれぞれの厚さの2倍を超えるように設計されることができる。例えば、積層型キャパシタ100は、小型化及び/または高容量が要求される場合に、少なくとも一つの第1内部電極121及び少なくとも一つの第2内部電極122のそれぞれの厚さが0.4μm以下であり、総積層数が400層以上になるように設計されることができる。
【0030】
第1及び第2外部電極131、132は、少なくとも一つの第1内部電極121及び少なくとも一つの第2内部電極122にそれぞれ連結されるように互いに離隔して本体110に配置されることができる。
【0031】
例えば、第1及び第2外部電極131、132のそれぞれは、金属成分が含まれたペーストにディッピング(dipping)する方法、導電性ペーストを印刷する方法、シート(Sheet)転写、パッド(Pad)転写方法、スパッタめっきまたは電解めっきなどで形成されることができる。例えば、第1及び第2外部電極131、132は、上記ペーストが焼成されることによって形成された焼成層及び上記焼成層の外面に形成されためっき層を含むことができ、上記焼成層と上記めっき層との間に導電性樹脂層をさらに含むことができる。例えば、上記導電性樹脂層は、エポキシなどの熱硬化性樹脂に導電性粒子が含有されることによって形成されることができる。上記金属成分は、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、鉛(Pb)、スズ(Sn)などの単独またはこれらの合金であることができるが、これに限定されない。
【0032】
積層型キャパシタ100は、外部基板(例:プリント回路基板)に実装または埋め込まれることができ、第1及び第2外部電極131、132を介して上記外部基板の配線、ランド、はんだ及びバンプの少なくとも一つに連結されることによって、上記外部基板に電気的に連結された回路(例:集積回路、プロセッサ)に電気的に連結されることができる。
【0033】
図1、
図2及び
図3aを参照すると、本体110は上部カバー層112、下部カバー層113、及びコア領域115を含むことができ、コア領域115はマージン領域114及び容量領域116を含むことができる。
【0034】
上部及び下部カバー層112、113は、第1方向(例:T方向)にコア領域115を間に挟むように配置され、それぞれ少なくとも一つの誘電体層111のそれぞれよりもさらに厚いことができる。上部カバー層112は本体110の上面を提供し、下部カバー層113は本体110の下面を提供することができる。第1及び第2外部電極131、132のそれぞれの一部分は、本体110の上面の一部分と下面の一部分に配置されることができる。
【0035】
上部及び下部カバー層112、113は、外部環境要素(例:水分、めっき液、異物)がコア領域115に浸透することを防止することができ、本体110を外部衝撃から保護することができ、本体110の曲げ強度も向上させることができる。
【0036】
例えば、上部及び下部カバー層112、113は、少なくとも一つの誘電体層111と同一材料や他の材料(例:エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂)を含むことができる。
【0037】
容量領域116は、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122との間を含むことができるため、積層型キャパシタ100の静電容量を形成することができる。
【0038】
容量領域116は、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122が少なくとも一つの誘電体層111を間に挟んで第1方向(例:T方向)に交互に積層された容量領域を含むことができ、上記容量領域と同一のサイズを有することができる。
【0039】
マージン領域114は、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122の境界線Mと本体110の表面との間を含むことができる。
【0040】
複数のマージン領域114は、第1方向(例:T方向)に垂直な第2方向(例:W方向)において容量領域116を間に挟むように配置されることができる。例えば、複数のマージン領域114は、少なくとも一つの誘電体層111と類似した方式(積層方向は異なる)で形成されることができる。
【0041】
複数のマージン領域114は、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122が本体110から第2方向(例:W方向)の表面に露出することを防止することができるため、外部環境要素(例:水分、めっき液、異物)が上記第2方向の表面を介して少なくとも一つの第1内部電極121及び少なくとも一つの第2内部電極122に浸透することを防止することができ、積層型キャパシタ100の信頼性及び寿命を向上させることができる。また、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122は、複数のマージン領域114によって第2方向に効率的に拡張して形成されることができるため、複数のマージン領域114は、少なくとも一つの第1内部電極121と少なくとも一つの第2内部電極122との重なり面積を広げて、積層型キャパシタ100の静電容量の向上にも寄与することができる。
【0042】
図3bは、本発明の一実施形態による積層型キャパシタの外部電極を示した断面図である。
【0043】
図3bを参照すると、第1及び第2外部電極131、132の少なくとも一つは、樹脂を含む導電性樹脂層131b、132bと、導電性樹脂層131b、132bと本体110の間に配置され、導電性樹脂層131b、132bよりもさらに高い導電性を有するベース電極層131a、132aと、第1及び第2外部電極131、132のうち一つの外面を提供するめっき層131c、132cの少なくとも一つを含むことができる。本体110の表面(例:上面、下面)の一部分はコーティング層150によって覆われることができる。
【0044】
例えば、ベース電極層131a、132aは、本体110の一部分が金属材料及び/またはガラスフリット(frit)を含むペーストにディッピングされるか、または本体110の一部分に上記ペーストが印刷された状態で焼成されることで形成されることができ、シート(Sheet)転写、パッド(Pad)転写方式によって形成されることもできる。上記金属材料は、本体110への電気的連結性を向上させるために銅(Cu)であってもよいが、これに限定されない。例えば、上記金属材料は、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)及び鉛(Pb)の少なくとも一つを含むことができ、本体110内の内部電極の金属材料によって変わることもできる。
【0045】
例えば、めっき層131c、132cは、スパッタまたは電解めっき(Electric Deposition)によって形成されることができるが、これに限定されない。例えば、めっき層131c、132cは、ニッケル(Ni)を含有する内側めっき層及びスズ(Sn)を含有する外側めっき層を含むことができる。
【0046】
例えば、導電性樹脂層131b、132bは、エポキシ(epoxy)などの熱硬化性樹脂及び複数の導電性粒子(例:ベース電極層の金属材料と同一)を含むことができる。但し、上記熱硬化性樹脂に限定されず、導電性樹脂層131b、132b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を含むことができる。
【0047】
導電性樹脂層131b、132bは、第1及び第2外部電極131、132の外部衝撃に対する耐久性を向上させるか、外部の水分やめっき液が本体110に浸透することを防止することができる。したがって、導電性樹脂層131b、132bは、第1及び第2外部電極131、132が過酷な環境に晒されても第1及び第2外部電極131、132の信頼性が低下する速度を減少することができる。
【0048】
コーティング層150は、上部及び下部カバー層112、113の外面を覆うことができ、設計に応じて第1及び第2外部電極131、132の一部分及び/またはサイドマージン部の外面をさらに覆うことができる。例えば、コーティング層150は、本体110の耐湿信頼性を向上させるためにSiを含む有/無機系化合物から構成されることができ、フッ素(F)を含む有/無機物及びポリマー成分から構成されることもできる。例えば、コーティング層150は、撥水性能を有するようにシランカップリング剤、シリコン-レジンで実現されることができる。
【0049】
図4は、本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層の結晶粒とこれによるクラック(crack)経路の迂回を示した断面図であり、
図7a及び
図7bは、本発明の一実施形態による積層型キャパシタの複数の第1結晶粒の長軸長さ及び短軸長さを示した図面であり、
図7cは、本発明の一実施形態による積層型キャパシタの複数の第2結晶粒の長軸長さ及び短軸長さを示した図面である。
【0050】
図4を参照すると、本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層は、上部カバー層112及び下部カバー層113の少なくとも一つであり、複数の第1結晶粒G1及び/または複数の第2結晶粒G2を含むことができる。
【0051】
図7a及び
図7bを参照すると、複数の第1結晶粒G1のそれぞれは、複数の第1結晶粒G1のそれぞれの中心xを通る最も長い軸である長軸長さLxと、中心xを通る最も短い軸である短軸長さSxを有することができる。長軸長さLxの方向と短軸長さSxの方向は、互いに垂直であることができるが、これに限定されない。
【0052】
図7cを参照すると、複数の第2結晶粒G2のそれぞれは、複数の第2結晶粒G2のそれぞれの中心x’を通る最も長い軸である長軸長さLx’と、中心x’を通る最も短い軸である短軸長さSx’を有することができる。長軸長さLx’の方向と短軸長さSx’の方向は、互いに垂直であることができるが、これに限定されない。
【0053】
図7a~
図7cを参照すると、複数の第1結晶粒G1のそれぞれの長軸長さLxを短軸長さSxで割った値の合計は、複数の第2結晶粒G2のそれぞれの長軸長さLx’を短軸長さSx’で割った値の合計よりも大きいことができる。したがって、複数の第1結晶粒G1のそれぞれは、板に比較的近い形態を有し、複数の第2結晶粒G2のそれぞれは、球に比較的近い形態を有することができる。複数の第2結晶粒G2のそれぞれの長軸長さLx’及び短軸長さSx’は互いに同一であることができるが、これに限定されない。
【0054】
例えば、複数の第1結晶粒G1の長軸長さLxが短軸長さSxよりもさらに長い形態は、上部カバー層112と下部カバー層113の少なくとも一つの材料(例:チタン酸バリウム)のパウダーを含んで形成されたスラリーを射出成形することによって形成されるグリーンシートの表面に強いせん断応力を加わることによって形成されることができる。例えば、強いせん断応力は、グリーンシートが射出成形機の吐出部から吐出される状態で加わることができる。
【0055】
例えば、上記強いせん断応力は、複数のロール間でグリーンシートを通過させる圧延工程によってグリーンシートに加わることができる。これによって、複数の第1結晶粒G1の長軸長さLxが短軸長さSxよりもさらに長い形態は、グリーンシートを射出形成しなくても形成されることができる。設計に応じて、射出形成及び圧延工程を全て行うことができる。
【0056】
例えば、射出形成及び圧延工程を進行しなくても、複数の第1結晶粒G1の長軸長さLxが短軸長さSxよりもさらに長い形態は、ビスマスなどの添加剤をパウダーやスラリーに添加することで、グリーンシートの形成過程やその後の過程(例:積層型キャパシタの圧着工程)を介して形成されることができる。
【0057】
射出形成と圧延工程とビスマス添加の適用可否は、複数の第1結晶粒G1のそれぞれの長軸長さLxを短軸長さSxで割った値の合計がどれだけ大きく要求されるか、複数の第1結晶粒G1の長軸長さLxの方向がL方向にどれだけ近く配向される必要があるか、積層型キャパシタ100に要求される強度がどれだけ強いか、または上部カバー層112及び/または下部カバー層113の厚さや材料によって変わることができる。
【0058】
例えば、複数の第2結晶粒G2は、複数の第1結晶粒G1に比べて射出形成と圧延工程とビスマス添加の適用を少なくしたり、適用しないことによって形成されることができる。例えば、複数の第1結晶粒G1及び複数の第2結晶粒G2の混合構造は、加えられたせん断応力が互いに異なるか、ビスマスなどの添加剤の添加量が異なる第1及び第2パウダー(またはスラリー)を互いに混合した状態でグリーンシートを形成することによって実現されることができる。
【0059】
図4を参照すると、クラック経路CPは、複数の第1結晶粒G1及び/または複数の第2結晶粒G2の境界面に沿って形成されることができる。クラック経路CPの開始地点は、上部カバー層112の上面及び/または下部カバー層113の下面であることができる。
【0060】
上部カバー層112及び/または下部カバー層113に単位の力(例:外力、内部応力)が加わる場合、上部カバー層112及び/または下部カバー層113のクラック発生率はクラック経路CPが長いほど低くなることができる。
【0061】
複数の第1結晶粒G1のそれぞれの長軸長さLxを短軸長さSxで割った値が大きいほど、クラック経路CPはさらに迂回して形成されることがあるため、クラック経路CPの長さはさらに長くなることがある。
【0062】
下記表1は、複数の第1及び第2結晶粒G1、G2のそれぞれの長軸長さLxを短軸長さSxで割った値の合計(ΣLx/ΣSx)及び/または複数の第1結晶粒G1と複数の第2結晶粒G2の総重量に対して複数の第1結晶粒G1の重量比率(G1/(G1+G2))が互いに異なる12個の積層型キャパシタサンプルのクラック不良率及びショート不良率を示す。ショート(short)経路は、クラックが形成されていない部分に対してクラックが形成された部分に形成される可能性がさらに高いため、ショート不良率とクラック不良率との間に相関関係がある可能性がある。
【0063】
【0064】
表1のサンプル1及びサンプル2を参照すると、複数の第1及び第2結晶粒G1、G2のそれぞれの長軸長さLxを短軸長さSxで割った値の合計(ΣLx/ΣSx)が1.05以下である場合、クラック不良率は40.0%以上であり、ショート不良率は32.5%以上であることができる。
【0065】
表1のサンプル3~サンプル12を参照すると、複数の第1及び第2結晶粒G1、G2のそれぞれの長軸長さLxを短軸長さSxで割った値の合計(ΣLx/ΣSx)が1.11以上である場合、クラック不良率は27.5%以下であり、ショート不良率は15.0%以下であることができる。
【0066】
表1のサンプル2とサンプル3との間の(ΣLx/ΣSx)の差は小さいことがあるため、(ΣLx/ΣSx)が1.05~1.11の間の範囲は、(ΣLx/ΣSx)の変化によるクラック不良率及びショート不良率の変化率が大きい臨界点を含むことができる。
【0067】
したがって、本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層は、複数の第1及び第2結晶粒G1、G2のそれぞれの長軸長さLxを短軸長さSxで割った値の合計(ΣLx/ΣSx)が1.11以上である構造を有することにより、クラック不良率及びショート不良率を効率的に減らすことができる。
【0068】
表1のサンプル1、サンプル2、サンプル3、サンプル11及びサンプル12を参照すると、(ΣLx/ΣSx)が1.15未満または2.85超過である場合、ショート不良率は0%よりも高いことができる。
【0069】
表1のサンプル4~サンプル10を参照すると、(ΣLx/ΣSx)が1.15以上2.85以下である場合、ショート不良率は0%であることができる。クラック不良率が0%よりも高くても、当該クラックはショートの経路に容易に用いられない程度に僅かであることがある。したがって、0%のショート不良率を有する積層型キャパシタは、高い信頼性を有するものと見なすことができる。
【0070】
したがって、本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層は、複数の第1及び第2結晶粒G1、G2のそれぞれの長軸長さLxを短軸長さSxで割った値の合計(ΣLx/ΣSx)が1.15以上2.85以下である構造を有することで、高い信頼性を有することができる。
【0071】
表1のサンプル4~サンプル10を参照すると、(G1/(G1+G2))が19.4%以上84.7%以下である場合、ショート不良率は0%であることができる。したがって、本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層は、複数の第1結晶粒G1と複数の第2結晶粒G2の総重量に対して複数の第1結晶粒G1の重量比率(G1/(G1+G2))が19.4%以上84.7%以下である構造を有することで、高い信頼性を有することができる。
【0072】
例えば、長軸長さLx、Lx’及び短軸長さSx、Sx’は、本体110の中心を含むLT平面に本体110を切断または研磨(W方向)した後に露出するLT断面において、長軸長さLx、Lx’及び短軸長さSx、Sx’に該当される部分の平均厚さとして測定されることができる。例えば、LT断面は、TEM(Transmission Electron Microscopy)、AFM(Atomic Force Microscope)、SEM(Scanning Electron Microscope)、光学顕微鏡及びsurface profilerの少なくとも一つを用いた分析に適用されることができ、厚さa1、a2、T1、T2は、上記分析によって取得されるイメージに対する目視確認またはイメージ処理(例:ピクセルの色相または明度に基づいたピクセル識別、ピクセル識別の効率のためのピクセル値のフィルタリング、識別されたピクセル間の距離積分など)によって測定されることができる。
【0073】
例えば、長軸長さLxの合計または短軸長さSxの合計の測定に用いられる複数の結晶粒は、上部カバー層112と下部カバー層113のうち一つの中心を含み、第1及び第2外部電極131、132が向かい合う方向(例:L方向)と第1方向(例:T方向)がなす断面(LT断面)において、上記中心に最も隣接した複数の結晶粒であることができる。
【0074】
例えば、LT断面において、上部カバー層112及び下部カバー層113のうち一つの中心に最も隣接した少なくとも4つの結晶粒のうち、(Lx/Sx)が大きい第1範囲内である複数の第1結晶粒G1と(Lx/Sx)が小さい第2範囲内である複数の第2結晶粒G2は、互いに分類されることができる。この後、複数の第1結晶粒G1の(Lx/Sx)と複数の第2結晶粒G2の(Lx’/Sx’)は、それぞれ計算されるかまたは統合して計算されることができる。例えば、(Σ(Lx+Lx’)/Σ(Sx+Sx’))は、1.15以上2.85以下であることができる。
【0075】
例えば、本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層の(Σ(Lx+Lx’)/Σ(Sx+Sx’))は、1.11以上であり、複数の第2結晶粒G2のそれぞれが球状であることができ、複数の第1結晶粒G1の個数と複数の第2結晶粒G2の個数が互いに同一であることができるため、(ΣLx’/ΣSx’)は1であることができ、(ΣLx/ΣSx)は1.22以上であることができる。1.22は上記第1範囲を定める基準になることができ、1は上記第2範囲を定める基準になることができる。
【0076】
このように、(ΣLx/ΣSx)が(ΣLx’/ΣSx’)の1.22倍以上である場合、大きい(ΣLx/ΣSx)を有する複数の第1結晶粒G1と小さい(ΣLx’/ΣSx’)を有する複数の第2結晶粒G2は、互いの隙間に効率的に配置されることができるため、複数の第1結晶粒G1と複数の第2結晶粒G2は、上部カバー層112と下部カバー層113の少なくとも一つ内でさらに緻密に配置されることができる。上部カバー層112と下部カバー層113の少なくとも一つの結晶粒配置の緻密さがさらに高いほど、上部カバー層112と下部カバー層113の少なくとも一つのクラック不良率は低くなることができる。
【0077】
例えば、カバー層の少なくとも4つの結晶粒のうち、Sxに対してLxが比較的長い複数の第1結晶粒G1のそれぞれのLxの合計をSxの合計で割った値(ΣLx/ΣSx)は、少なくとも4個の結晶粒のうち、Sx’に対してLx’が比較的短い複数の第2結晶粒G2のそれぞれのLx’の合計をSx’の合計で割った値(ΣLx’/ΣSx’)に対して1.3倍以上であることができる。
【0078】
また、LT断面において、複数の第1結晶粒G1の長軸長さLxの方向と短軸長さSxの方向も識別されることができる。例えば、Lxの方向とSxの方向のうち、Lxの方向は、第1方向(例:T方向)に比べて第1及び第2外部電極131、132が向かい合う方向(例:L方向)に比較的より近く、Sxの方向は、第1及び第2外部電極131、132が向かい合う方向(例:L方向)に比べて第1方向(例:T方向)に比較的より近いことができる。これにより、クラック経路CPはさらに多く迂回することができるため、上部カバー層112及び/または下部カバー層113のクラック発生率はさらに減少することができる。
【0079】
図5aは、本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層の複数の第1結晶粒と複数の第2結晶粒が混合された構造を示した図面であり、
図5bは、本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層の複数の第1結晶粒と複数の第2結晶粒が混合された構造を示した写真であり、
図5cは、本発明の一実施形態による積層型キャパシタのカバー層が複数の第1結晶粒のみを含む構造を示した写真である。
【0080】
図5a及び
図5bを参照すると、本発明の一実施形態による積層型キャパシタの上部カバー層及び/または下部カバー層113aの複数の第1結晶粒G1は板状を有し、複数の第2結晶粒G2は球状を有することができる。
【0081】
板に近い形態は針状を含むことができるが、針状も長軸長さが短軸長さよりもさらに長い形態であることができる。板状は、複数の結晶粒のLxの方向とSxの方向がなす平面に垂直な方向の長さがSxよりも長い形態と定義することができる。
【0082】
針状に比べて、板状は、上部カバー層及び/または下部カバー層113aにおけるクラック経路をさらに多く迂回させることができるため、上部カバー層及び/または下部カバー層113aのクラック不良率をさらに効率的に減らすことができる。
【0083】
図5cを参照すると、本発明の一実施形態による積層型キャパシタの上部カバー層及び/または下部カバー層113bは、複数の第1結晶粒G1を含むことができ、複数の第2結晶粒を含まないことができる。すなわち、本発明において、上部カバー層及び/または下部カバー層113bの構造は、板に近い形態の複数の第1結晶粒と球に近い形態の複数の第2結晶粒の混合構造に限定して解釈されない。
【0084】
図6aは、本発明の一実施形態による積層型キャパシタの少なくとも一つの誘電体層の複数の結晶粒を示した図面であり、
図6bは、本発明の一実施形態による積層型キャパシタの少なくとも一つの誘電体層の複数の結晶粒を示した写真である。
【0085】
図6a及び
図6bを参照すると、少なくとも一つの誘電体層111の複数の結晶粒G2は球状であることができる。したがって、上部カバー層及び/または下部カバー層の複数の結晶粒のLxの合計をSxの合計で割った値は、少なくとも一つの誘電体層111の複数の結晶粒のそれぞれの長軸長さの合計を短軸長さの合計で割った値よりも大きいことができる。
【0086】
例えば、少なくとも一つの誘電体層111の複数の結晶粒は、少なくとも一つの誘電体層111のうち、本体の中心に最も隣接した誘電体層から上記中心に最も隣接した複数の結晶粒であることができる。
【0087】
例えば、板に近い形態の複数の第1結晶粒の1個当たりの体積は、球状に近い形態の複数の結晶粒の1個当たりの体積よりも大きいことができる。したがって、板に近い形態の結晶粒の比率が高い上部カバー層及び/または下部カバー層の複数の結晶粒の1個当たりの体積は、少なくとも一つの誘電体層111の複数の結晶粒の1個当たりの体積よりも大きいことができる。
【0088】
図8は、本発明の一実施形態による積層型キャパシタのクラック(crack)不良率を測定する過程を示した図面である。
【0089】
図8を参照すると、上部カバー層112及び下部カバー層113を含む本体は、外部からの力Fによって測定板310に向かって所定の速度(例:1m/s)で移動することができる。測定板310は、曲がっていない第1状態311または曲がった第2状態312であることができ、支持部320によって支持され、ダンパ330によってダンピング(damping)されることができる。ダンパ330は、接着部340を介して測定板310に接着されることができる。
【0090】
本体の衝突後に上部カバー層112及び/または下部カバー層113に形成されるクラック(crack)の有無は、サンプル別に累積記録されることができ、クラック発生率は累積記録された結果に基づいて計算されることができる。
【0091】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、添付の請求の範囲によって限定される。したがって、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、当技術分野における通常の知識を有する者によって多様な形態の置換、変形、及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属するといえる。
【符号の説明】
【0092】
100 積層型キャパシタ
110 本体(body)
111 誘電体層
112 上部カバー層
113 下部カバー層
114 マージン領域
115 コア領域
116 容量領域
121 第1内部電極
122 第2内部電極
131 第1外部電極
132 第2外部電極
CP クラック(crack)経路
G1 複数の第1結晶粒
G2 複数の第2結晶粒
Lx 複数の結晶粒のそれぞれの長軸長さ
Sx 複数の結晶粒のそれぞれの短軸長さ