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(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】P2024127794
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】積層セラミックキャパシタ
(51)【国際特許分類】
   H01G 4/30 20060101AFI20240912BHJP
【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】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024024912
(22)【出願日】2024-02-21
(31)【優先権主張番号】10-2023-0030513
(32)【優先日】2023-03-08
(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】ヨン、ギュホ
(72)【発明者】
【氏名】リー、チャエドン
(72)【発明者】
【氏名】キム、セウン ア
(72)【発明者】
【氏名】リー、チュルセウン
【テーマコード(参考)】
5E001
5E082
【Fターム(参考)】
5E001AB03
5E001AC09
5E001AE01
5E001AE02
5E001AE03
5E001AF06
5E082AA01
5E082AB03
5E082BC32
5E082EE04
5E082EE23
5E082EE35
5E082FF05
5E082FG04
5E082FG26
5E082FG46
5E082GG10
5E082GG11
5E082GG12
5E082GG28
5E082JJ03
5E082JJ12
5E082JJ13
5E082JJ23
(57)【要約】      (修正有)
【課題】外部電極の固着強度が改善された積層セラミックキャパシタを提供する。
【解決手段】開示された積層セラミックキャパシタ10は、予め設定されたサイズの長さ、幅及び厚さを有するセラミック本体、セラミック本体の長さ方向Lに沿って互いに離隔した両端部面128、129のそれぞれを覆う第1、第2全面部133、143と、全面部から延長してセラミック本体の幅方向Wの両側面1の一部とセラミック本体の厚さ方向Tの上、下面121、122の一部を覆うバンド部135、136、145、146とを夫々含む第1、第2外部電極、セラミック本体内で誘電体層124を間において両端部で交互に引き出されて第1、第2外部電極に夫々連結される複数の第1、第2内部電極21、22及びセラミック本体の厚さ方向のバンド部の一面を部分的に覆うパターン電極(patterned electrode)15、16を含む。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
予め設定されたサイズの長さ、幅、および厚さを有するセラミック本体;
前記セラミック本体の長さ方向に沿って互いに離隔した両端部面のそれぞれを覆う全面部と、前記全面部から延長して前記セラミック本体の幅方向の両側面の一部と前記セラミック本体の厚さ方向の両側面の一部を覆うバンド部とをそれぞれ含む第1および第2外部電極;
前記セラミック本体内で誘電体層を間において両端部で交互に引き出されて前記第1および第2外部電極にそれぞれ連結される複数の第1および第2内部電極;および
前記セラミック本体の厚さ方向の前記バンド部の一面を部分的に覆うパターン電極(patterned electrode)
を含む積層セラミックキャパシタ。
【請求項2】
前記バンド部は、前記パターン電極により露出する部分である露出面を含み、
前記露出面の面積と前記パターン電極の面積との比は、1:2以上1:4以下である、請求項1に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項3】
前記パターン電極は、前記全面部を部分的に覆う全面部パターン電極を含む、請求項1に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項4】
前記パターン電極は、島(island)形状パターンを含む、請求項1に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項5】
前記パターン電極は、縞(stripe)形状パターンを含む、請求項1に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項6】
前記縞形状パターンは、前記セラミック本体の長さ方向に沿って延長する、請求項5に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項7】
前記縞形状パターンは、前記セラミック本体の幅方向に均一な幅を有する、請求項5に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項8】
前記縞形状パターンは、前記セラミック本体の幅方向に沿って均一な間隔で配置される、請求項5に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項9】
前記露出面と前記パターン電極を覆うメッキ層をさらに含み、
前記メッキ層と前記露出面との界面には金属間化合物(IMC、intermetallic compound)層が存在する、請求項2に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項10】
前記パターン電極は、導電性エポキシ(epoxy)樹脂を含む、請求項1に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項11】
前記導電性エポキシ樹脂は、銅(Cu)、スズ(Sn)、または銀(Ag)を含む、請求項10に記載の積層セラミックキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、積層セラミックキャパシタに関する。
【背景技術】
【0002】
セラミック材料を使用する電子部品としてキャパシタ、インダクタ、圧電素子、バリスタまたはサーミスタなどがある。このようなセラミック電子部品のうち積層セラミックキャパシタ(Multilayer Ceramic Capacitor、MLCC)は、小型でありながら、高容量が保障され、実装が容易であるという長所により多様な電子装置に使用することができる。
【0003】
例えば、積層セラミックキャパシタは、液晶表示装置(liquid crystal displayay、LCD)、プラズマ表示装置パネル(plasma display panel、PDP)、有機発光ダイオード(organic light-emitting diode、OLED)などの映像機器、コンピュータ、個人携帯用端末およびスマートフォンのような多くの電子製品の基板に装着されて電気を充電させたり放電させる役割を果たすチップ形態のコンデンサに使用することができる。
【0004】
積層セラミックキャパシタは、基板に実装された後、基板の変形と振動時にたわみクラック(flex crack)が発生する恐れがある。このような問題を解決するためにエポキシを利用した軟性外部電極(soft termination)が適用されている。この場合にも電極層が簡単に剥離(peel off)されたり、等価直列インダクタンス(ESL、Equivalent Series Inductance)の偏差が増加したり、固着強度が不十分であるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
実施形態の一側面の目的は、等価直列インダクタンス偏差が小さい積層セラミックキャパシタを提供することにある。
【0006】
実施形態の他の側面の目的は、たわみクラックの生成の可能性を低めた積層セラミックキャパシタを提供することにある。
【0007】
実施形態のまた他の側面の目的は、外部電極の固着強度が改善された積層セラミックキャパシタを提供することにある。
【0008】
しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、前述した課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張され得る。
【課題を解決するための手段】
【0009】
一実施形態による積層セラミックキャパシタは、予め設定されたサイズの長さ、幅、および厚さを有するセラミック本体;前記セラミック本体の長さ方向に沿って互いに離隔した両端部面のそれぞれを覆う全面部と、前記全面部から延長して前記セラミック本体の幅方向の両側面の一部と前記セラミック本体の厚さ方向の両側面の一部を覆うバンド部とをそれぞれ含む第1および第2外部電極;前記セラミック本体内で誘電体層を間において両端部で交互に引き出されて前記第1および第2外部電極にそれぞれ連結される複数の第1および第2内部電極;および前記セラミック本体の厚さ方向の前記バンド部の一面を部分的に覆うパターン電極(patterned electrode)を含むことができる。
【0010】
前記バンド部は、前記パターン電極により露出する部分である露出面を含み、前記露出面の面積と前記パターン電極の面積との比は、1:2以上1:4以下であり得る。
【0011】
前記パターン電極は、前記全面部を部分的に覆う全面部パターン電極を含むことができる。
【0012】
前記パターン電極は、島(island)形状パターンを含むことができる。
【0013】
前記パターン電極は、縞(stripe)形状パターンを含むことができる。
【0014】
前記縞形状パターンは、前記セラミック本体の長さ方向に沿って延長することができる。
【0015】
前記縞形状パターンは、前記セラミック本体の幅方向に均一な幅を有することができる。
【0016】
前記縞形状パターンは、前記セラミック本体の幅方向に沿って均一な間隔で配置され得る。
【0017】
前記積層セラミックキャパシタは、前記露出面と前記パターン電極を覆うメッキ層をさらに含み、前記メッキ層と前記露出面との界面には金属間化合物(IMC、intermetallic compound)層が存在することができる。
【0018】
前記パターン電極は、導電性エポキシ(epoxy)樹脂を含むことができる。
【0019】
前記導電性エポキシ樹脂は、銅(Cu)、スズ(Sn)、または銀(Ag)を含むことができる。
【発明の効果】
【0020】
実施形態による積層セラミックキャパシタによれば、外部電極の下側バンド部の外周面とメッキ層との間に金属間化合物層が形成されることによって等価直列インダクタンス偏差が経ることができる。
【0021】
また、実施形態による積層セラミックキャパシタによれば、外部電極の下側バンド部の露出面とパターン電極が緻密で表面粗さが高いため、固着強度が高くなり、たわみクラックの発生の可能性が低くなることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
図1】一実施形態による積層セラミックキャパシタを概略的に示した斜視図である。
図2図1に示す積層セラミックキャパシタを概略的に示した底面斜視図である。
図3図1のIII-III'線に沿って切断した断面図である。
図4図1に示す積層セラミックキャパシタを概略的に示した底面図である。
図5図2のV-V'線に沿って切断した断面図である。
図6】島(island)形状パターンを含むパターン電極を有する積層セラミックキャパシタを概略的に示した底面図である。
図7図4のバンド部とパターン電極の重畳部分をそれぞれ概略的に示した図面である。
図8図2に示す積層セラミックキャパシタにメッキ層が追加された形態を示した概略断面図である。
図9図8の点線領域Mを示す部分拡大図である。
図10図1に示す積層セラミックキャパシタが回路基板に実装された形態を示した概略斜視図である。
図11図10のXI-XI'線に沿って切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、添付した図面を参照して本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように本発明の実施形態を詳しく説明する。図面において、本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。また、添付図面において一部の構成要素は誇張される、省略される、または概略的に図示されており、各構成要素の大きさは実際の大きさを全面的に反映するのではない。
【0024】
添付した図面は、本明細書に開示された実施形態を容易に理解できるようにするためのものに過ぎず、添付した図面により本明細書に開示された技術的な思想が制限されず、本発明の思想および技術範囲に含まれる全ての変更、均等物または代替物を含むものと理解されなければならない。
【0025】
第1、第2などのように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明することに使用され得るが、前記構成要素は前記用語により限定されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使用される。
【0026】
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には中間にまた他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分の「上」にあるということは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力反対方向に向かって「上」に位置することを意味するのではない。
【0027】
明細書全体において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。したがって、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、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。
【0028】
また、明細書全体において、「平面上」という時、これは対象部分を上方から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を側方から見た時を意味する。
【0029】
また、明細書全体において、「連結される」という時、これは二つ以上の構成要素が直接的に連結されることだけを意味するのではなく、二つ以上の構成要素が他の構成要素を通じて間接的に連結されること、物理的に連結されることだけでなく、電気的に連結されること、または位置や機能により相異なる名称で称されたが一体であることを意味し得る。
【0030】
図1は一実施形態による積層セラミックキャパシタを概略的に示した斜視図であり、図2図1に示す積層セラミックキャパシタを概略的に示した底面斜視図であり、図3図1のIII-III'線に沿って切断した断面図であり、図4図1に示す積層セラミックキャパシタを概略的に示した底面図であり、図5図2のV-V'線に沿って切断した断面図である。
【0031】
図1から図5を参照すれば、本実施形態による積層セラミックキャパシタ10は、セラミック本体12、第1および第2外部電極13、14、複数の第1および第2内部電極21、22および第1および第2パターン電極15、16を含む。
【0032】
セラミック本体12は、複数の誘電体層124を厚さ方向Tに積層した後に焼成して形成され得る。ここで、セラミック本体12の互いに隣接する複数の誘電体層124のそれぞれは、互いに境界が不明確な状態で一体化され得る。例えばキャパシタ本体12の互いに隣接するそれぞれの誘電体層124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難い程度に一体化され得る。
【0033】
セラミック本体12は、互いに交差する方向に沿って予め設定されたサイズの長さ、幅、および厚さを有するほぼ六面体形状からなることができるが、本発明はこれに限定されるのではない。例えばセラミック本体12は、ほぼ直六面体形状であるが、角部や頂点に該当する部分が丸い形状であり得る。
【0034】
本実施形態では、説明の便宜のために、セラミック本体12の誘電体層124が積層された厚さ方向Tの互いに向き合う面を上面121と下面122と定義し、上面121と下面122を連結するセラミック本体12の長さ方向Lの互いに向き合う面を第1および第2端部面128、129と定義し、第1および第2端部面128、129と垂直に交差する幅方向Wの互いに向き合う面を第1および第2側面126、127と定義する。
【0035】
一方、セラミック本体12内でセラミック本体12の厚さ方向Tに沿って複数の第1および第2内部電極21、22外側で両側に第1および第2カバー層123、125がそれぞれ配置され得る。
【0036】
つまり、セラミック本体12内で最上部にある内部電極の上部に所定厚さの第1カバー層123が備えられ、最下部にある内部電極の下部に第2カバー層125が備えられ得る。第1カバー層123および第2カバー層125は、誘電体層124と同一の組成を有することができ、内部電極を含まない誘電体層をセラミック本体12の最上部の内部電極の上部と最下部の内部電極の下部にそれぞれ1個以上積層して形成され得る。
【0037】
第1および第2カバー層123、125は、物理的または化学的ストレスによる第1および第2内部電極21、22の損傷を防止する役割になる。
【0038】
誘電体層124は、高誘電率のセラミック材料を含むことができる。例えば、セラミック材料は、BaTiO、CaTiO、SrTiO、またはCaZrOなどの成分を含む誘電体セラミックを含むことができる。また、これら成分にMn化合物、Fe化合物、Cr化合物、Co化合物、Ni化合物などの補助成分をさらに含むことができる。例えば、誘電体層は、BaTiOにCa(カルシウム)、Zr(ジルコニウム)などが一部固溶された(Ba1-xCa)TiO、Ba(Ti1-yCa)O、(Ba1-xCa)(Ti1-yZr)OまたはBa(Ti1-yZr)Oなどがあるが、本発明はこれに限定されるのではない。
【0039】
また誘電体層124にはセラミック添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤および分散剤のうちの一つ以上がさらに含まれ得る。セラミック添加剤は、例えば遷移金属酸化物または炭化物、希土類元素、マグネシウム(Mg)またはアルミニウム(Al)などであり得る。
【0040】
一例として、誘電体層124の平均厚さは、0.5μmから10μmであり得るが、本発明はこれに限定されるのではない。
【0041】
第1および第2外部電極13、14は、導電性金属を含む導電性ペーストにより形成され得る。第1および第2外部電極は、例えばセラミック本体を導電性ペーストにディッピング(dipping)する方式で形成され得る。導電性金属は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、金(Au)またはこれらの合金を含むことができるが、本発明はこれに限定されるのではない。
【0042】
第1および第2外部電極13、14は、セラミック本体12の長さ方向Lの両端部に配置され、第1および第2全面部133、143と第1バンド部135、145および第2バンド部136、146をそれぞれ含む。
【0043】
第1全面部133は、セラミック本体12の長さ方向Lの第1端部面128を覆い、第1および第2内部電極21、22の露出した端部と接続されて電気的に連結される部分である。
【0044】
第2全面部143は、セラミック本体12の長さ方向Lの第2端部面129を覆い、第1および第2内部電極21、22の露出した端部とそれぞれ接続されて電気的に連結される部分である。
【0045】
第1バンド部135、145は、第1および第2全面部133、143からセラミック本体12の長さ方向Lに沿って延長し、セラミック本体12の上面121のうちセラミック本体12の両端部側一部と第1および2側面126、127のうちセラミック本体12の両端部側一部を覆うことができる。
【0046】
第2バンド部136、146は、第1および第2全面部133、143からセラミック本体12の長さ方向Lに沿って延長し、セラミック本体12の下面122のうちセラミック本体12の両端部側一部とセラミック本体12の第1および第2側面126、127のうちセラミック本体12の両端部側一部を覆うことができる。
【0047】
第1および第2外部電極13、14は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、金(Au)またはこれらの合金を含むことができる。一方、第1および第2外部電極13、14は、複数の層を含むことができる。例えば、第1および第2外部電極13、14は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ニッケル/銅(Ni/Cu)、パラジウム/ニッケル(Pd/Ni)、パラジウム/ニッケル/銅(Pd/Ni/Cu)、銅/ニッケル/銅(Cu/Ni/Cu)形態の組み合わせからなることができる。
【0048】
場合によっては、最外側層をスズ(Sn)から構成することもできる。スズメッキ層は相対的に低い溶融点を有するため、第1および第2外部電極13、14の基板実装の容易性を向上させることができる。
【0049】
一般的に、スズメッキ層は、スズ(Sn)-銅(Cu)-銀(Ag)合金ペーストを含むはんだ(solder)を通じて基板上の電極パッドに結合され得る。つまり、スズメッキ層は、熱処理(reflow)工程時にはんだと互いに溶融して結合され得る。
【0050】
複数の第1および第2内部電極21、22は、誘電体層124を介して交互に積層される。第1および第2内部電極21、22は、誘電体層124を形成するセラミックシート上に形成されて積層された後、焼成により一つの誘電体層124を間においてセラミック本体12内部に厚さ方向に交互に配置され得る。このような第1および第2内部電極21、22は、互いに異なる極性を有する電極であって、誘電体層124の積層方向に沿って互いに対向するように配置され、中間に配置された誘電体層124により互いに電気的に絶縁され得る。
【0051】
第1および第2内部電極21、22は、誘電体層124を間において互いに長さ方向に外れるように配置され、その一端がセラミック本体12の長さ方向の第1および第2端部面128、129を通じてそれぞれ露出する。このようにセラミック本体12の長さ方向の第1および第2端部面128、129を通じて交互に露出した第1および第2内部電極21、22の端部は、セラミック本体12の長さ方向の第1および第2端部面128、129で第1および第2外部電極13、14の第1および第2全面部133、143とそれぞれ接続されて電気的に連結され得る。また、第1および第2内部電極21、22は、導電性金属から形成され、例えばニッケル(Ni)またはニッケル(Ni)合金などを含むことができるが、本発明はこれに限定されるのではない。
【0052】
前記のような構成により、第1および第2外部電極13、14に所定の電圧を印加すると互いに対向する第1および第2内部電極21、22の間に電荷が蓄積される。この時、積層セラミックキャパシタ10の静電容量は、誘電体層124の積層方向に沿って互いに重なる第1および第2内部電極21、22の重なった(overlap)面積に比例する。
【0053】
第1および第2パターン電極15、16は、第1および第2外部電極13、14の第2バンド部136、146の外周面を部分的に覆う。つまり、第1パターン電極15は、第2バンド部136のセラミック本体12の厚さ方向T外周面の一部分を覆い、第2パターン電極16は、第2バンド部146のセラミック本体12の厚さ方向T外周面の一部分を覆う。
【0054】
言い換えると、第2バンド部136のセラミック本体12の厚さ方向T外周面の一部分は第1パターン電極15により覆われ、残りの部分は第1パターン電極15により覆われずに露出する。同様に、第2バンド部146のセラミック本体12の厚さ方向T外周面の一部分は第2パターン電極16により覆われ、残りの部分は第2パターン電極16により覆われずに露出する。第2バンド部136、146の外周面を覆うパターン電極15、16を以下ではそれぞれバンド部パターン電極153、163と称する。
【0055】
一方、第1および第2パターン電極15、16は、第1および第2外部電極13、14の第1および第2全面部133、143の一部分を覆うこともできる。つまり、第1および第2外部電極13、14の第2バンド部136、146の外周面を部分的に覆った第1および第2パターン電極15、16が第1および第2全面部133、143まで延長して第1および第2全面部133、143のセラミック本体12の厚さ方向T下側一部分を覆うこともできる。全面部133、143の一部分を覆うパターン電極15、16を以下ではそれぞれ全面部パターン電極155、165と称する。
【0056】
第1および第2パターン電極15、16は、導電性エポキシ樹脂を含むことができる。導電性エポキシ樹脂は、銅(Cu)、スズ(Sn)、銀(Ag)など導電性金属とエポキシ系樹脂を含むことができるが、本発明はこれに限定されるのではない。
【0057】
図1図2および図4を参照すれば、第1および第2パターン電極15、16は、セラミック本体12の長さ方向Lに沿って延長する複数の縞(stripe)形状パターン15s、16sを含むことができる。複数の縞形状パターン15s、16sは、セラミック本体12の幅方向Wに均一な幅を有することができる。複数の縞形状パターン15s、16sは、セラミック本体12の幅方向Wに沿って均一な間隔で配置されることもできる。第1露出面137、147は、複数の縞形状パターン15s、16sの間にそれぞれ配置され、セラミック本体12の長さ方向Lに沿って配置され得る。
【0058】
一方、図6は島(island)形状パターンを含むパターン電極を有する積層セラミックキャパシタを概略的に示した底面図である。
【0059】
図6を参照すれば、第1パターン電極15は、互いに離隔した複数の島(island)形状パターン15iを含むことができる。複数の島形状パターン15iは多角形形状であり得る。第1露出面137は、複数の島(island)形状パターン15iの間にそれぞれ配置され、セラミック本体12の長さ方向Lと幅方向Wに沿って配置され得る。
【0060】
一方、第2パターン電極16は、互いに離隔した複数の島(island)形状パターン16iを含むことができる。複数の島形状パターン16iは多角形形状であり得る。第2露出面147は、複数の島形状パターン16iの間にそれぞれ配置され、セラミック本体12の長さ方向Lと幅方向Wに沿って配置され得る。
【0061】
ただし、第1および第2パターン電極15、16の形状は前記に例示した形状に限定されず、後述する面積条件を満たす限り、多様な形状を有することができる。例えば縞形状パターンは、直線型パターンでなく曲線型パターンであってもよく、島形状パターンは円形、楕円形など多様な形状のパターンを含むことができる。
【0062】
ここで、第2バンド部136の外周面のうち、セラミック本体12の厚さ方向Tに沿って第1パターン電極15により露出する部分を第1露出面137と称し、第2バンド部146の外周面のうちセラミック本体12の厚さ方向Tに沿って第2パターン電極16により露出する部分を第2露出面147と称する。
【0063】
図7図4のバンド部とパターン電極の重畳部分をそれぞれ概略的に示した図面である。
【0064】
図7を参照すれば、第1および第2露出面137、147の面積S1と第1および第2パターン電極15、16がセラミック本体12の厚さ方向Tに沿って第2バンド部136、146と重なる部分の面積S2との比は、1:2以上であり、1:4以下であり得る。つまり、1:2≦S1:S2≦1:4であり得る。この場合、等価直列インダクタンス(ESL)の偏差が少なく、外部電極の表面粗さ(surface roughness)が大きため固着強度が高いだけでなく、電極の剥離とセラミック本体のたわみクラックの発生が少なく、導電性エポキシペーストがバンド部の外周面を全部覆う場合に比べて製造単価が低い。
【0065】
S1:S2が1:2未満である場合には、ESL偏差が少なく、固着強度が高く、製造単価の面で有利であるが、セラミック本体のクラック(crakc)発生頻度が高いという問題がある。
【0066】
S1:S2が1:4超過である場合には、セラミック本体のクラック発生頻度は低くてもよいが、ESL偏差が大きく、外部電極の剥離(peeloff)発生率が高く、固着強度が低いという問題がある。
【0067】
図8図2に示す積層セラミックキャパシタにメッキ層が追加された形態を示した概略断面図であり、図9図8の点線領域Mを示す部分拡大図である。
【0068】
図8図9を参照すれば、積層セラミックキャパシタは、第1外部電極13の第1露出面137と第1パターン電極15を覆うメッキ層17をさらに含むことができる。メッキ層は、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)、または銀(Ag)を含むことができるが、本発明はこれに限定されるのではない。
【0069】
一方、メッキ層17と第1露出面137との界面には、金属間化合物(IMC、intermetallic compound)層160が存在することができる。金属間化合物層160は、メッキ後の熱処理過程でメッキ層17の成分(例えばニッケル(Ni)またはスズ(Sn))と第1外部電極13の成分(例えば銅(Cu))が結合して形成され得る。
【0070】
金属間化合物層160がメッキ層17と第1外部電極13の界面に形成されるとメッキ層17と第1外部電極13の結合力が強くなることができる。もちろん、メッキ層17と第2露出面147の界面にも金属間化合物層が存在することができ、それによる効果は同一である。
【0071】
図10図1に示す積層セラミックキャパシタが回路基板に実装された形態を示した概略斜視図であり、図11図10のXI-XI'線に沿って切断した断面図である。
【0072】
図10および図11を参照すれば、積層セラミックキャパシタ10は、回路基板200の上面に備えられた第1および第2電極パッド211、213に導電性接合部材215を通じて連結される。つまり、積層セラミックキャパシタ10は、回路基板200上で第1および第2電極パッド211、213を通じて実装され得る。
【0073】
第1および第2電極パッド211、213は、回路基板200の上面で互いに離隔して配置され得る。積層セラミックキャパシタ10の第1および第2外部電極13、14のバンド部136、146は、第1および第2電極パッド211、213と接触するように配置された状態で導電性接合部材215を利用して回路基板200に固定され得る。一方、第1および第2外部電極13、14の第1および第2全面部133、143にも導電性接合部材215が覆われ得る。そのために、積層セラミックキャパシタ10は、回路基板200の第1および第2電極パッド211、213に電気的に接続され得る。導電性接合部材215は、一例としてはんだ(solder)を含むことができる。
【0074】
本実施形態で積層セラミックキャパシタ10の第1および第2外部電極13、14のそれぞれは、導電性接合部材215により第1および第2電極パッド211、213に固定されることによって回路基板200に実装される。
【0075】
本実施形態によれば、第1および第2パターン電極15、16が第1および第2外部電極13、14の第2バンド部136、146の一部を覆う。そのために、パターン電極15、16が他部電極13、14の第2バンド部136、146の外周面から突出する形状を有することができる。結局、外部電極13、14の表面に凹凸ができて表面粗さ(surface roughness)が高くなるため、投錨効果(またはアンカー(anchor)効果)が強くなることができる。つまり、パターン電極15、16と第2バンド部136、146の外周面との間の空間に導電性接合部材215が侵入して硬化しながら強い接合を形成することができる。したがって、本実施形態によれば、外部電極と導電性接合部材間の接合力が強くなることができ、これによって電極の剥離(peel-off)の可能性も低めることができる。また、メッキ層17と第1露出面137の界面には金属間化合物(IMC、intermetallic compound)160層が存在するため、メッキ層17と第1外部電極13の結合力が強くなることができる。
【0076】
以下、本開示の具体的な実施例を提示する。ただし、下記に記載された実施例は、発明を具体的に例示したり説明するためのものに過ぎず、これにより発明の範囲が制限されてはならない。
【0077】
[製造例:積層型セラミックキャパシタの製造]
(実施例)
チタン酸バリウム(BaTiO)粉末を含むペーストをキャリアフィルム(carrier film)の上に塗布した後に乾燥して誘電体グリーンシートを複数個製造する。
【0078】
ニッケル(Ni)を含む導電性ペーストを誘電体グリーンシートの上にスクリーン印刷して導電性ペースト層を形成する。
【0079】
導電性ペースト層の少なくとも一部が重なるようにしながら複数の誘電体グリーンシートを積層してプレスして誘電体グリーンシート積層体を製造する。
【0080】
誘電体グリーンシート積層体を個別チップの形態に切断した後、脱バインダー(binder burn out)処理してから焼成してキャパシタ本体を製造する。
【0081】
次に、導電性金属として銅(Cu)および銀(Ag)を含む導電性ペーストをキャパシタ本体の端部面にディッピング(dipping)法で塗布し乾燥させた後、焼成して外部電極を形成する。
【0082】
次に、マスクパターンを使用して導電性エポキシ樹脂を含むペーストを外部電極のバンド部の下側外周面上に印刷した後、100℃から150℃で乾燥し、300℃以下で硬化してパターン電極を形成する。ここで、外部電極のバンド部は、パターン電極により露出する部分である露出面を含み、露出面の面積S1とパターン電極がセラミック本体の厚さ方向に沿ってバンド部と重なる部分の面積S2との比は、1:2以上1:4以下である。
【0083】
次に、外部電極とパターン電極を覆うように導電性金属をメッキすることによって積層セラミックキャパシタを製造する。
【0084】
(比較例1)
外部電極のバンド部の下側外周面を全部覆うように導電性エポキシ樹脂を含むペーストを印刷してエポキシ電極を形成した点を除き、実施例と同一である。
【0085】
(比較例2)
露出面の面積とパターン電極の面積との比が1:4を超える点を除き、実施例と同一である。
【0086】
(比較例3)
露出面の面積とパターン電極の面積との比が1:2未満である点を除き、実施例と同一である。
【0087】
(比較例4)
外部電極の全面部の下側外周面の一部と外部電極のバンド部の下側外周面を全部覆うように導電性エポキシ樹脂を含むペーストを印刷してエポキシ電極を形成した点を除き、実施例と同一である。
【0088】
(比較例5)
外部電極上にエポキシ電極が形成されない点を除き、実施例と同一である。
【0089】
[実験例:積層セラミックキャパシタの等価直列インダクタンス]
実施例と比較例1から4の積層セラミックキャパシタをそれぞれ100個ずつ製造した後、等価直列インダクタンス(ESL)偏差を測定し、その結果を表1に整理する。
【0090】
【表1】
表1を参照すれば、実施例と比較例3で製造された積層セラミックキャパシタは、外部電極の下側バンド部の外周面とメッキ層との間に金属間化合物層が形成されてESL偏差がそれぞれ3%以内と2%以内に低い方であることを確認できる。比較例1、2で製造された積層セラミックキャパシタの場合、ESL偏差が5%以内であるが、これは外部電極のバンド部の下側外周面にだけエポキシ電極が形成されるためである。比較例4で製造された積層セラミックキャパシタの場合、ESL偏差が10%以上であるが、これはエポキシ電極が外部電極を覆う面積が相対的に大きいためである。
【0091】
[実験例:積層セラミックキャパシタの表面粗さ]
実施例と比較例1から4の積層セラミックキャパシタをそれぞれ100個ずつ製造した後、表面粗さ(Ra)を測定し、その結果を表2に整理する。
【0092】
【表2】
表2を参照すれば、実施例で製造された積層セラミックキャパシタは、外部電極の下側バンド部の露出面とパターン電極が緻密であるため表面粗さが4であり、相対的に最も大きく示されたことを確認できる。比較例1、2、4で製造された積層セラミックキャパシタの表面粗さは、それぞれ0.7、1、0.8であり、相対的に小さいが、これは外部電極の下側バンド部の外周面の大部分がエポキシ電極により覆われるためである。比較例3で製造された積層セラミックキャパシタの表面粗さは1.6であり、相対的に普通であるが、パターン電極の面積が小さくて外部電極の下側バンド部の外周面が多く露出されるためである。
【0093】
[実験例:積層セラミックキャパシタの固着強度]
実施例と比較例1から4の積層セラミックキャパシタをそれぞれ100個ずつ製造した後、固着強度を測定し、その結果を表3に整理する。
【0094】
【表3】
表3を参照すれば、実施例で製造された積層セラミックキャパシタは、表面粗さが高く、外部電極の下側バンド部の外周面とメッキ層との間に金属間化合物層が形成されて相対的に高い固着強度(35N)を示すことを確認できる。比較例1で製造された積層セラミックキャパシタの固着強度は20Nであり、比較例2で製造された積層セラミックキャパシタの固着強度は25Nであって、相対的に低いが、これはエポキシ電極に比べて外部電極がより簡単に剥離(peeloff)されるためである。比較例3で製造された積層セラミックキャパシタの固着強度は、35Nであり、実施例で製造された積層セラミックキャパシタの固着強度と同一であるが、セラミック本体でクラック(crack)が多く発生した。比較例4で製造された積層セラミックキャパシタの固着強度は、40Nであり、相対的に高いが、これはエポキシ電極が外部電極の全面部の下側外周面の一部とバンド部の下側外周面を全部覆って外部電極の剥離が簡単に発生しないためである。一般的な外部電極は、エポキシ電極に比べて固着強度が弱いが、実施例で製造された積層セラミックキャパシタは、導電性エポキシ樹脂を含むパターン電極を備えるため、表面粗さが高いだけでなく、外部電極の下側バンド部の外周面とメッキ層との間に金属間化合物層が形成されるため、外部電極の固着強度が高くなる。
【0095】
[実験例:積層セラミックキャパシタのたわみ強度]
実施例と比較例1から5の積層セラミックキャパシタをそれぞれ100個ずつ製造した後、たわみ強度を測定し、その結果を表4に整理する。
【0096】
【表4】
表4を参照すれば、実施例で製造された積層セラミックキャパシタは、たわみクラックの発生率が3/50であり、相対的に低い方であるが、これは表面粗さが高くて投錨(アンカー、anchor)効果が大きくなり、緩衝効果が増加するためである。また、エポキシ樹脂を含むパターン電極が占める面積が相対的に広い方であるため、緩衝効果がある。また、外部電極の下側バンド部の外周面とメッキ層との間に金属間化合物層が形成されるため、剥離発生率が7/50であり、相対的に低い方である。一般的に剥離が発生しながら応力が緩和されてたわみクラックの発生が防止されるが、実施例で製造された積層セラミックキャパシタは、剥離発生率とたわみクラックの発生率が全て低く現れる。比較例1で製造された積層セラミックキャパシタは、たわみクラックの発生率が3/50であり、相対的に低い方であるが、剥離発生率は15/50と最も高いが、これは基板実装時にはんだフィレット(solder fillet)が覆う部分にだけ変形応力が作用するため、エポキシ電極が簡単に剥離されるためである。比較例2で製造された積層セラミックキャパシタのたわみクラックの発生率は3/50であり、剥離発生率は13/50であり、比較例1と類似する。比較例4で製造された積層セラミックキャパシタは、たわみクラックの発生率が12/50であり、剥離発生率が0/50であるが、これはエポキシ電極が外部電極の全面部の下側外周面の一部とバンド部の下側外周面を全部覆っており、剥離が少なく発生する代わりに、たわみクラックが簡単に発生するためである。比較例5で製造された積層セラミックキャパシタは、たわみクラックの発生率が25/50であり、剥離発生率が0/50であるが、これは緩衝効果を果たすエポキシ電極がないため、たわみクラックがより簡単に発生するためである。
【0097】
以上を通じて本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲と発明の説明および添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属することは当然である。
【符号の説明】
【0098】
10:積層セラミックキャパシタ
12:セラミック本体
13:第1外部電極
14:第2外部電極
17:メッキ層
15:第1パターン電極
16:第2パターン電極
153、163:バンド部パターン電極
155、165:全面部パターン電極
15s、16s:縞形状パターン
15i、16i:島形状パターン
121:上面
122:下面
21、22:内部電極
123:第1カバー層
124:誘電体層
125:第2カバー層
126:第1側面
127:第2側面
133:第1全面部
143:第2全面部
135、145:第1バンド部
136、146:第2バンド部
128:第1端部面
129:第2端部面
137:第1露出面
147:第2露出面
160:金属間化合物層
200:回路基板
211:第1電極パッド
213:第2電極パッド
215:導電性接合部材
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11