(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】P2024163851
(43)【公開日】2024-11-22
(54)【発明の名称】積層型電子部品
(51)【国際特許分類】
H01G 4/30 20060101AFI20241115BHJP
【FI】
H01G4/30 201L
H01G4/30 201K
H01G4/30 201N
H01G4/30 515
H01G4/30 512
【審査請求】未請求
【請求項の数】43
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024039923
(22)【出願日】2024-03-14
(31)【優先権主張番号】10-2023-0061808
(32)【優先日】2023-05-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2023-0110119
(32)【優先日】2023-08-22
(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】チャエ、ヒュン シク
(72)【発明者】
【氏名】リー、ジ ヒェオン
(72)【発明者】
【氏名】リー、エウン ジュン
(72)【発明者】
【氏名】リー、ジョン ホ
(72)【発明者】
【氏名】リー、ヨン ファ
(72)【発明者】
【氏名】キム、ミン スー
(72)【発明者】
【氏名】ジュン、ドン ジュン
(72)【発明者】
【氏名】キム、ヒョ サブ
【テーマコード(参考)】
5E001
5E082
【Fターム(参考)】
5E001AB03
5E001AC09
5E001AD02
5E001AE02
5E001AE03
5E001AE05
5E001AF06
5E082AA01
5E082AB03
5E082BC19
5E082EE04
5E082EE23
5E082EE35
5E082FF05
5E082FG04
5E082FG26
5E082GG10
5E082GG11
5E082GG28
5E082JJ03
5E082JJ12
5E082JJ23
(57)【要約】 (修正有)
【課題】低温焼成であっても、耐湿信頼性が高く、電界集中現象を緩和できる積層型電子部品を提供する。
【解決手段】積層型電子部品は、誘電体11層及び誘電体層と第1方向に交互に配置される内部電極121、122を含む容量形成部Ac及び容量形成部の第1方向の両端面(end-surface)にそれぞれ配置されるカバー部112、113を含み、第1方向に互いに向かい合う第1面及び第2面、第1面及び第2面と連結され、第2方向に互いに向かい合う第3面及び第4面、第1面から第4面と連結され、第3方向に互いに向かい合う第5面及び第6面を含む本体110と、本体の第3面及び第4面上にそれぞれ配置される外部電極と、本体の第5面及び第6面にそれぞれ配置されるサイドマージン部114、115と、を含み、容量形成部、カバー部及びサイドマージン部の少なくとも1つは、ガリウム(Ga)を含む二次相を含む。
【選択図】
図6
【特許請求の範囲】
【請求項1】
誘電体層、及び前記誘電体層と第1方向に交互に配置される内部電極を含む容量形成部、及び前記容量形成部の前記第1方向の両端面(end-surface)に配置されるカバー部を含み、前記第1方向に互いに向かい合う第1面及び第2面、前記第1面及び前記第2面と連結され、第2方向に互いに向かい合う第3面及び第4面、前記第1面から前記第4面と連結され、第3方向に互いに向かい合う第5面及び第6面を含む本体と、
前記本体の前記第3面及び前記第4面上に配置される外部電極と、
前記本体の前記第5面及び前記第6面に配置されるサイドマージン部と、を含み、
前記容量形成部、前記カバー部、及び前記サイドマージン部の少なくとも一つは、ガリウム(Ga)を含む二次相を含む、積層型電子部品。
【請求項2】
前記二次相はケイ素(Si)をさらに含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項3】
前記誘電体層、前記容量形成部、前記カバー部、及び前記サイドマージン部の少なくとも一つは、複数の結晶粒及び隣接する結晶粒間に配置される結晶粒界を含み、3つ以上の結晶粒界が会う地点を三重点とするとき、少なくとも一つの三重点に前記二次相が配置される、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項4】
前記結晶粒の少なくとも1つはガリウム(Ga)を含む、請求項3に記載の積層型電子部品。
【請求項5】
前記結晶粒界の少なくとも1つはガリウム(Ga)を含む、請求項3に記載の積層型電子部品。
【請求項6】
前記二次相に含まれたガリウム(Ga)の原子百分率(at%)は0.2at%以上である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項7】
前記二次相に含まれたケイ素(Si)の原子百分率(at%)に対するガリウム(Ga)の原子百分率(at%)の割合は、3.94%以上である、請求項2に記載の積層型電子部品。
【請求項8】
前記サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数は0.1モル以上である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項9】
前記サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数は3.0モル以下である、請求項8に記載の積層型電子部品。
【請求項10】
前記二次相は、スズ(Sn)をさらに含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項11】
前記二次相に含まれたスズ(Sn)の原子百分率(at%)は0.3at%以下である、請求項10に記載の積層型電子部品。
【請求項12】
前記サイドマージン部は、スズ(Sn)をさらに含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項13】
前記サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するスズ(Sn)のモル数は、0.1モル以上5.0モル以下である、請求項12に記載の積層型電子部品。
【請求項14】
前記サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をMG、前記容量形成部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をAGとするとき、0<MG及び0≦AG≦MGを満たす、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項15】
前記サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をMG、前記誘電体層に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をDGとするとき、0<MG及び0≦AG≦MGを満たす、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項16】
前記サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をMG、前記カバー部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をCGと定義するとき、0<MG及び0≦CG≦MGを満たす、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項17】
前記サイドマージン部の前記第1方向及び前記第2方向の断面(cross-section)を基準に、前記サイドマージン部は前記外部電極と接しており、前記サイドマージン部と前記外部電極が接する界面から前記サイドマージン部の方向に10μm以内の領域はガリウム(Ga)を含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項18】
前記サイドマージン部は、前記本体の前記第5面に配置される第1サイドマージン部及び前記本体の前記第6面に配置される第2サイドマージン部を含み、
前記第1サイドマージン部及び前記第2サイドマージン部の少なくとも一つは、前記第3方向の平均大きさが20μm以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項19】
前記サイドマージン部の単位面積150μm2当たりの気孔の数は30個以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項20】
前記二次相は、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)及びセシウム(Cs)の少なくとも一つをさらに含む、請求項1から19のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
【請求項21】
前記二次相は、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、マンガン(Mn)、ジルコニウム(Zr)、バリウム(Ba)、及び希土類元素の少なくとも一つをさらに含む、請求項1から19のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
【請求項22】
誘電体層、及び前記誘電体層と第1方向に交互に配置される内部電極を含む容量形成部と、前記第1方向に互いに向かい合う第1面及び第2面、前記第1面及び前記第2面と連結され、第2方向に互いに向かい合う第3面及び第4面、前記第1面から前記第4面と連結され、第3方向に互いに向かい合う第5面及び第6面を含む本体と、
前記本体の前記第3面及び前記第4面上に配置される外部電極と、
前記本体の前記第5面及び前記第6面に配置されるサイドマージン部と、を含み、
前記サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をMG、前記容量形成部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をAGとするとき、0<MG及び0≦AG≦MGを満たす、積層型電子部品。
【請求項23】
前記容量形成部の前記第1方向の両端面(end-surface)に配置されるカバー部を含む、請求項22に記載の積層型電子部品。
【請求項24】
前記容量形成部、前記カバー部、及び前記サイドマージン部の少なくとも一つは、ガリウム(Ga)を含む二次相を含む、請求項23に記載の積層型電子部品。
【請求項25】
前記二次相はケイ素(Si)をさらに含む、請求項24に記載の積層型電子部品。
【請求項26】
前記容量形成部、前記カバー部及び前記サイドマージン部の少なくとも一つは、複数の結晶粒、及び隣接する結晶粒間に配置される結晶粒界を含み、3つ以上の結晶粒界が会う地点を三重点とするとき、少なくとも一つの三重点に前記二次相が配置される、請求項24に記載の積層型電子部品。
【請求項27】
前記結晶粒の少なくとも1つはガリウム(Ga)を含む、請求項26に記載の積層型電子部品。
【請求項28】
前記結晶粒界の少なくとも1つはガリウム(Ga)を含む、請求項26に記載の積層型電子部品。
【請求項29】
前記二次相に含まれたガリウム(Ga)の原子百分率(at%)は0.2at%以上である、請求項24に記載の積層型電子部品。
【請求項30】
前記二次相に含まれたケイ素(Si)の原子百分率(at%)に対するガリウム(Ga)の原子百分率(at%)の割合は、3.94%以上である、請求項25に記載の積層型電子部品。
【請求項31】
前記サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数は0.1モル以上である、請求項22に記載の積層型電子部品。
【請求項32】
前記サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数は3.0モル以下である、請求項31に記載の積層型電子部品。
【請求項33】
前記二次相は、スズ(Sn)をさらに含む、請求項24に記載の積層型電子部品。
【請求項34】
前記二次相に含まれたスズ(Sn)の原子百分率(at%)は0.3at%以下である、請求項33に記載の積層型電子部品。
【請求項35】
前記サイドマージン部は、スズ(Sn)をさらに含む、請求項22に記載の積層型電子部品。
【請求項36】
前記サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するスズ(Sn)のモル数は、0.1モル以上5.0モル以下である、請求項35に記載の積層型電子部品。
【請求項37】
前記誘電体層に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をDGとするとき、0<MG及び0≦DG≦MGを満たす、請求項22に記載の積層型電子部品。
【請求項38】
前記カバー部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をCGとするとき、0<MG及び0≦CG≦MGを満たす、請求項23に記載の積層型電子部品。
【請求項39】
前記サイドマージン部の前記第1方向及び前記第2方向の断面(cross-section)を基準に、前記サイドマージン部は前記外部電極と接しており、前記サイドマージン部と前記外部電極が接する界面から前記サイドマージン部の方向に10μm以内の領域はガリウム(Ga)を含む、請求項22から38のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
【請求項40】
前記サイドマージン部は、前記本体の前記第5面に配置される第1サイドマージン部、及び前記本体の前記第6面に配置される第2サイドマージン部を含み、
前記第1サイドマージン部及び前記第2サイドマージン部の少なくとも一つは、前記第3方向の平均大きさが20μm以下である、請求項22から38のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
【請求項41】
前記サイドマージン部の単位面積150μm2当たりの気孔の数は30個以下である、請求項22から38のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
【請求項42】
前記二次相は、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)及びセシウム(Cs)の少なくとも1つをさらに含む、請求項24に記載の積層型電子部品。
【請求項43】
前記二次相は、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、マンガン(Mn)、ジルコニウム(Zr)、バリウム(Ba)、及び希土類元素の少なくとも1つをさらに含む、請求項24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、様々な電子装置の部品として用いられることができる。コンピュータ、モバイル機器などの各種電子機器が小型化、高出力化されながら、積層セラミックキャパシタに対する小型化及び高容量化の要求が増大している。
【0004】
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、電極有効面積の最大化(容量実現に必要な有効体積分率を増加)が求められる。上記のように小型及び高容量の積層セラミックキャパシタを実現するために、積層セラミックキャパシタを製造する際に、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を介して内部電極の幅方向の面積を最大化するが、このような本体製作後の焼成前段階で本体の幅方向の電極露出面にサイドマージン部用セラミックグリーンシートを別途付着した後に焼結する方法が適用されている。
【0005】
サイドマージン部用セラミックグリーンシートを別途付着する方法によりサイドマージン部を形成することで、キャパシタの単位体積当たりの容量は向上させることができるが、本体とサイドマージン部の界面接合部を介して外部からの水分浸透やめっき工程中のめっき液浸透などにより、チップの寿命が短縮したり、不良が発生するなどの問題点が生じることがあり、これを解決するための開発が求められている。
【0006】
より具体的には、サイドマージン部形成過程で本体とサイドマージン部が接触する界面に気孔(pore)が多く生成されて信頼性が低下することがあり、上記気孔により電界集中が発生するようになり、これにより絶縁破壊電圧(Breakdown Voltage、BDV)が低くなるという問題が発生することがある。また、本体とサイドマージン部の境界に界面接合部が発生するにつれて接合力の低下及びこれによる耐湿信頼性の低下が生じるか、上記気孔により焼結緻密度の低下による耐湿信頼性の低下が生じることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】日本特許公開第2022-068525公報
【特許文献2】日本特許公開第2006-062937公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明が解決しようとする様々な課題の一つは、低温焼成においても誘電体の緻密度に優れた積層型電子部品を提供することである。
【0009】
本発明が解決しようとする様々な課題の一つは、気孔の数が少なく、耐湿信頼性が向上した積層型電子部品を提供することである。
【0010】
本発明が解決しようとする様々な課題の一つは、誘電体結晶粒の大きさを減少させて電界集中現象を緩和することにより、電気的特性が向上した積層型電子部品を提供することである。
【0011】
但し、本発明が解決しようとする様々な課題は、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】
【0012】
本発明の一実施形態に係る積層型電子部品は、誘電体層、及び上記誘電体層と第1方向に交互に配置される内部電極を含む容量形成部、及び上記容量形成部の上記第1方向の両端面(end-surface)に配置されるカバー部を含み、上記第1方向に互いに向かい合う第1面及び第2面、上記第1面及び第2面と連結され、第2方向に互いに向かい合う第3面及び第4面、上記第1面から第4面と連結され、第3方向に互いに向かい合う第5面及び第6面を含む本体と、上記本体の第3面及び第4面上に配置される外部電極と、上記本体の第5面及び第6面に配置されるサイドマージン部と、を含み、上記容量形成部、カバー部、及びサイドマージン部の少なくとも1つは、ガリウム(Ga)を含む二次相を含むことができる。
【0013】
本発明の一実施形態に係る積層型電子部品は、誘電体層、及び上記誘電体層と第1方向に交互に配置される内部電極を含む容量形成部と、上記第1方向に互いに向かい合う第1面及び第2面、上記第1面及び第2面と連結され、第2方向に互いに向かい合う第3面及び第4面、上記第1面から第4面と連結され、第3方向に互いに向かい合う第5面及び第6面を含む本体と、上記本体の第3面及び第4面上に配置される外部電極と、上記本体の第5面及び第6面に配置されるサイドマージン部と、を含み、上記サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をMG、上記容量形成部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をAGと定義するとき、0<MG及び0≦AG≦MGを満たすことができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明のいくつかの効果の一つは、低温焼成においても積層型電子部品の緻密度に優れることである。
【0015】
本発明のいくつかの効果の一つは、積層型電子部品の気孔の数が減少し、耐湿信頼性が向上することである。
【0016】
本発明のいくつかの効果の一つは、誘電体結晶粒の大きさが小さくて電界集中現象を緩和させ、積層型電子部品の電気的特性を向上させることである。
【0017】
但し、本発明の多様でありながらも有意義な利点及び効果は、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されることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】本発明の一実施形態に係る積層型電子部品の斜視図を概略的に示したものである。
【
図2】
図1の積層型電子部品における外部電極を除いた斜視図を概略的に示したものである。
【
図3】
図1の積層型電子部品における外部電極及びサイドマージン部を除いた斜視図を概略的に示したものである。
【
図4】内部電極の積層構造を示した分離斜視図を概略的に示したものである。
【
図5】
図1のI-I'線に沿った断面図を概略的に示したものである。
【
図6】
図1のII-II'線に沿った断面図を概略的に示したものである。
【
図7】誘電体微細構造を概略的に示したものである。
【
図8】(a)はサイドマージン部を透過電子顕微鏡(TEM)を用いてHAADFモードで撮影したイメージであり、(b)は同一領域でケイ素(Si)及びガリウム(Ga)をEDSで分析したイメージであり、(c)は同一領域でガリウム(Ga)をEDSで分析したイメージである。
【
図9】(a)及び(b)は、
図6のM領域をSEMで撮影したイメージである。具体的には、(a)は、比較例の容量形成部及びサイドマージン部をSEMで撮影したイメージであり、(b)は、実施例の容量形成部及びサイドマージン部をSEMで撮影したイメージである。
【
図10】(a)は比較例の耐湿信頼性評価のグラフであり、(b)は実施例の耐湿信頼性評価のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
図面において、第1方向は積層方向または厚さ(T)方向、第2方向は長さ(L)方向、第3方向は幅(W)方向と定義することができる。
【0022】
積層型電子部品
図1は、本発明の一実施形態に係る積層型電子部品の斜視図を概略的に示したものであり、
図2は、
図1の積層型電子部品における外部電極を除いた斜視図を概略的に示したものであり、
図3は、
図1の積層型電子部品における外部電極及びサイドマージン部を除いた斜視図を概略的に示したものであり、
図4は、内部電極の積層構造を示した分離斜視図を概略的に示したものであり、
図5は、
図1のI-I'線に沿った断面図を概略的に示したものであり、
図6は、
図1のII-II'線に沿った断面図を概略的に示したものであり、
図7は、誘電体微細構造を概略的に示したものである。
【0023】
以下、
図1~
図7を参照して、本発明の一実施形態に係る積層型電子部品について詳細に説明する。但し、積層型電子部品の一例として積層セラミックキャパシタについて説明するが、本発明は誘電体組成物を利用する様々な電子製品、例えば、インダクタ、圧電体素子、バリスタ、またはサーミスタなどにも適用されることができる。
【0024】
本発明の一実施形態に係る積層型電子部品100は、誘電体層111、及び上記誘電体層111と第1方向に交互に配置される内部電極121、122を含む容量形成部Ac、及び上記容量形成部Acの上記第1方向の両端面(end-surface)に配置されるカバー部112、113を含み、上記第1方向に互いに向かい合う第1面1及び第2面2、上記第1面1及び第2面2と連結され、第2方向に互いに向かい合う第3面3及び第4面4、上記第1面1、第2面2、第3面3、第4面4と連結され、第3方向に互いに向かい合う第5面5及び第6面6を含む本体110と、上記本体110の第3面3及び第4面4上に配置される外部電極131、132と、上記本体110の第5面5及び第6面6に配置されるサイドマージン部114、115と、を含み、上記容量形成部Ac、カバー部112、113、及びサイドマージン部114、115の少なくとも一つは、ガリウム(Ga)を含む二次相20を含むことができる。
【0025】
本発明の他の一実施形態に係る積層型電子部品100は、誘電体層111、及び上記誘電体層111と第1方向に交互に配置される内部電極121、122を含む容量形成部Acと、上記第1方向に互いに向かい合う第1面1及び第2面2、上記第1面1及び第2面2と連結され、第2方向に互いに向かい合う第3面3及び第4面4、上記第1面1、第2面2、第3面3、第4面4と連結され、第3方向に互いに向かい合う第5面5及び第6面6を含む本体110と、上記本体110の第3面3及び第4面4上に配置される外部電極131、132と、上記本体110の第5面5及び第6面6に配置されるサイドマージン部114、115と、を含み、上記サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をMG、上記容量形成部Acに含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をAGと定義するとき、0<MG及び0≦AG≦MGを満たすことができる。
【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。
【0027】
より具体的には、本体110は、本体110の内部に配置され、誘電体層111、及び誘電体層111を挟んで互いに向かい合うように交互に配置される第1内部電極121及び第2内部電極122を含んで容量を形成する容量形成部Acを含むことができる。
【0028】
本体110の具体的な形状に特に制限はないが、図示したように本体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。焼成過程において本体110に含まれたセラミック粒子の収縮により、本体110は完全な直線を有する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と連結され、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、第2面2、第3面3、第4面4と連結され、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。
【0030】
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(Scanning Electron Microscope、SEM)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を形成する原料は、十分な静電容量が得られる限り制限されない。一般的に、ペロブスカイト(ABO3)系材料を用いることができ、例えば、チタン酸バリウム系材料、鉛複合ペロブスカイト系材料またはチタン酸ストロンチウム系材料などを用いることができる。チタン酸バリウム系材料は、BaTiO3系セラミック粒子を含むことができ、セラミック粒子の例示として、BaTiO3、BaTiO3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-xCax)TiO3(0<x<1)、Ba(Ti1-yCay)O3(0<y<1)、(Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3(0<x<1、0<y<1)またはBa(Ti1-yZry)O3(0<y<1)等が挙げられる。
【0032】
また、誘電体層111を形成する原料は、チタン酸バリウム(BaTiO3)などの粒子に本発明の目的に応じて様々なセラミック添加剤、有機溶剤、結合剤、分散剤などが添加されることができる。
【0033】
また、誘電体層111は、チタン酸バリウム(BaTiO3)などの誘電体物質を用いて形成されることができるため、焼成後に誘電体微細構造を含むことができる。誘電体微細構造は、複数の結晶粒11、及び隣接する結晶粒11間に配置される結晶粒界12を含み、3つ以上の結晶粒界12が会う地点である三重点13を、それぞれ複数個で含むことができる。
【0034】
誘電体層111の厚さtdは特に限定する必要はない。
【0035】
但し、積層型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誘電体層111の厚さは0.6μm以下であることができ、より好ましくは0.4μm以下であることができる。
【0036】
ここで、誘電体層111の厚さtdは、第1内部電極121及び第2内部電極122の間に配置される誘電体層111の厚さtdを意味することができる。
【0037】
一方、誘電体層111の厚さtdは、誘電体層111の第1方向の大きさを意味することができる。また、誘電体層111の厚さtdは、誘電体層111の平均厚さtdを意味することができ、誘電体層111の第1方向の平均大きさを意味することができる。
【0038】
誘電体層111の第1方向の平均大きさは、本体110の第1方向及び第2方向の断面(cross-section)を1万倍率の走査電子顕微鏡(SEM)で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、1つの誘電体層111の第1方向の平均大きさは、スキャンされたイメージから1つの誘電体層111を第2方向に等間隔の30つの地点で第1方向の大きさを測定して計算した平均値を意味することができる。上記等間隔の30つの地点は容量形成部Acで指定されることができる。また、このような平均値測定を10つの誘電体層111に拡張して平均値を測定すると、誘電体層111の第1方向の平均大きさをさらに一般化することができる。
【0039】
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。
【0040】
内部電極121、122は第1内部電極121及び第2内部電極122を含むことができ、第1内部電極121及び第2内部電極122は本体110を構成する誘電体層111を挟んで互いに向かい合うように交互に配置され、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。
【0041】
より具体的には、第1内部電極121は第4面4と離隔し、第3面3を介して露出することができ、第2内部電極122は第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。本体110の第3面3には第1外部電極131が配置されて第1内部電極121と連結され、本体110の第4面4には第2外部電極132が配置されて第2内部電極122と連結されることができる。
【0042】
すなわち、第1内部電極121は第2外部電極132とは連結されず、第1外部電極131と連結され、第2内部電極122は第1外部電極131とは連結されずに第2外部電極132と連結されることができる。このとき、第1内部電極121及び第2内部電極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分離されることができる。
【0043】
一方、本体110は、第1内部電極121が印刷されたセラミックグリーンシートと第2内部電極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た後、焼成して形成されることができる。
【0044】
内部電極121、122を形成する材料は特に制限されず、電気導電性に優れた材料を用いることができる。例えば、内部電極121、122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1つ以上を含み得る。
【0045】
また、内部電極121、122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1つ以上を含む内部電極用導電性ペーストをセラミックグリーンシートに印刷して形成することができる。上記内部電極用導電性ペーストの印刷方法は、スクリーン印刷法またはグラビア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。
【0046】
一方、内部電極121、122の厚さteは特に限定する必要はない。
【0047】
但し、積層型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、内部電極121、122の厚さは0.6μm以下であることができ、より好ましくは0.4μm以下であることができる。
【0048】
ここで、内部電極121、122の厚さteは、内部電極121、122の第1方向の大きさを意味することができる。また、内部電極121、122の厚さteは、内部電極121、122の平均厚さteを意味することができ、内部電極121、122の第1方向の平均大きさを意味することができる。
【0049】
内部電極121、122の第1方向の平均大きさは、本体110の第1方向及び第2方向の断面(cross-section)を1万倍率の走査電子顕微鏡(SEM)で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、1つの内部電極の第1方向の平均大きさは、スキャンされたイメージから1つの内部電極を第2方向に等間隔の30つの地点で第1方向の大きさを測定して計算した平均値であることができる。上記等間隔の30つの地点は容量形成部Acで指定されることができる。また、このような平均値測定を10つの内部電極121、122に拡張して平均値を測定すると、内部電極121、122の第1方向の平均大きさをさらに一般化することができる。
【0050】
一方、本体110は、容量形成部Acの第1方向の両端面(end-surface)上に配置されたカバー部112、113を含むことができる。
【0051】
より具体的には、容量形成部Acの第1方向の上部に配置される上部カバー部112及び容量形成部Acの第1方向の下部に配置される下部カバー部113を含むことができる。
【0052】
上部カバー部112及び下部カバー部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1方向に積層して形成することができ、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。
【0053】
上部カバー部112及び下部カバー部113は、内部電極121、122を含まず、容量形成部Acの誘電体層111と同じ材料を含むことができるが、容量形成部Acの誘電体層111と異なる組成を有することもできる。すなわち、上部カバー部112及び下部カバー部113はセラミック材料を含むことができ、例えばチタン酸バリウム(BaTiO3)系セラミック材料を含むことができる。
【0054】
また、カバー部112、113は、チタン酸バリウム(BaTiO3)などの誘電体物質を用いて形成されることができるため、焼成後に誘電体微細構造を含むことができる。誘電体微細構造は、複数の結晶粒11、及び隣接する結晶粒11間に配置される結晶粒界12を含み、3つ以上の結晶粒界12が会う地点である三重点13を含むことができる。
【0055】
一方、カバー部112、113の厚さtcは特に限定する必要はない。
【0056】
但し、積層型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112、113の厚さtcは100μm以下であることができ、好ましくは30μm以下であることができ、超小型製品ではより好ましくは20μm以下であることができる。
【0057】
ここで、カバー部112、113の厚さtcは、カバー部112、113の第1方向の大きさを意味することができる。また、カバー部112、113の厚さtcは、カバー部112、113の平均厚さtcを意味することができ、カバー部112、113の第1方向の平均大きさを意味することができる。
【0058】
カバー部112、113の第1方向の平均大きさは、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(SEM)で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、1つのカバー部をスキャンしたイメージから第2方向に等間隔の30つの地点で第1方向の大きさを測定して計算した平均値であることができる。
【0059】
また、上述した方法で測定したカバー部の第1方向の平均大きさは、本体110の第1方向及び第3方向の断面(cross-section)において、カバー部の第1方向の平均大きさと実質的に同じ大きさを有することができる。
【0060】
一方、本体110の第3方向の両端面(end-surface)上にはサイドマージン部114、115が配置されることができる。
【0061】
より具体的には、サイドマージン部114、115は、本体110の第5面5に配置された第1サイドマージン部114及び第6面6に配置された第2サイドマージン部115を含むことができる。すなわち、サイドマージン部114、115は、本体110の第3方向の両端面(end-surface)に配置されることができる。
【0062】
サイドマージン部114、115は、図示のように、本体110の第1方向及び第3方向の断面(cross-section)を基準として、第1内部電極121及び第2内部電極122の第3方向の両端と本体110の境界面との間の領域を意味することができる。
【0063】
サイドマージン部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。
【0064】
サイドマージン部114、115は、セラミックグリーンシート上にサイドマージン部114、115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121、122を形成し、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110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111又は2つ以上の誘電体層111を容量形成部Acの第3方向の両端面(end-surface)に第3方向に積層して形成することもできる。
【0065】
第1サイドマージン部114及び第2サイドマージン部115は、内部電極121、122を含まず、容量形成部Acの誘電体層111と同じ材料を含むことができるが、容量形成部Acの誘電体層111と異なる組成を有することもできる。すなわち、第1サイドマージン部114及び第2サイドマージン部115はセラミック材料を含むことができ、例えばチタン酸バリウム(BaTiO3)系セラミック材料を含むことができる。
【0066】
また、サイドマージン部114、115は、チタン酸バリウム(BaTiO3)などの誘電体物質を用いて形成されることができるため、焼成後に誘電体微細構造を含むことができる。誘電体微細構造は、複数の結晶粒11、及び隣接する結晶粒11間に配置される結晶粒界12を含み、3つ以上の結晶粒界12が会う地点である三重点13を含むことができる。
【0067】
一方、第1サイドマージン部114及び第2サイドマージン部115の幅wmは特に限定する必要はない。
【0068】
但し、積層型電子部品100の小型化及び高容量化をより容易に達成するために、第1サイドマージン部114及び第2サイドマージン部115の幅wmは100μm以下であることができ、好ましくは30μm以下であることができ、超小型製品では、より好ましくは20μm以下であることができる。
【0069】
ここで、サイドマージン部114、115の幅wmは、サイドマージン部114、115のそれぞれの第3方向の大きさを意味することができる。また、サイドマージン部114、115の幅wmは、サイドマージン部114、115の平均幅wmを意味することができ、サイドマージン部114、115の第3方向の平均大きさを意味することができる。
【0070】
サイドマージン部114、115の第3方向の平均大きさは、積層型電子部品100の第1方向及び第3方向の断面(cross-section)を1万倍率の走査電子顕微鏡(SEM)で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、1つのサイドマージン部をスキャンしたイメージから第1方向に等間隔の10つの地点で第3方向の大きさを測定して計算した平均値を意味することができる。
【0071】
一方、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、電極有効面積の最大化(容量実現に必要な有効体積分率を増加)が要求される。上記のように小型及び高容量の積層セラミックキャパシタを実現するために、積層セラミックキャパシタを製造することにおいて、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り内部電極の幅方向の面積を最大化するが、このような本体製作後の焼成前段階で本体の幅方向の電極露出面にサイドマージン部用セラミックグリーンシートを別途付着した後に焼結する方法が適用されている。
【0072】
サイドマージン部用セラミックグリーンシートを別途付着する方法によりサイドマージン部を形成することによってキャパシタの単位体積当たりの容量は向上させることができるが、本体とサイドマージン部の界面接合部を介して外部からの水分浸透やめっき工程中のめっき液浸透などにより、チップの寿命が短縮したり、不良が発生するなどの問題点が発生することがあるため、これを解決するための開発が求められている。
【0073】
より具体的には、サイドマージン部形成過程で本体とサイドマージン部が接触する界面に気孔(pore)が多く生成されて信頼性が低下することがあり、上記気孔により電界集中が発生するようになり、これにより絶縁破壊電圧(Breakdown Voltage、BDV)が低くなるという問題が発生する可能性がある。また、本体とサイドマージン部の境界に界面接合部が発生するにつれて接合力の低下及びこれに伴う耐湿信頼性の低下が生じたり、上記気孔により焼結緻密度の低下に伴う耐湿信頼性の低下が生じることがある。
【0074】
積層型電子部品の信頼性を向上させるためにサイドマージン部の緻密度を改善する開発が進められているが、現在サイドマージン部に用いるセラミック材料でスズ(Sn)が含まれたチタン酸バリウム(BaTiO3)は結晶粒サイズ(grain size)の減少効果で電界集中が緩和されて電気的特性が改善される効果があるが、気孔(pore)が増加する問題があり、信頼性を低下させる問題があった。これを解決するために誘電体セラミックの焼成温度を下げると知られている低温焼成物質を用いて気孔生成を抑制し、積層型電子部品の信頼性を向上させる研究が進められてきた。
【0075】
しかし、低温焼結物質の場合、融点が低いが沸点も低くて揮発性が強いため、セラミックを主成分とするMLCCのような電子部品の高温焼成過程でガス化が進行して、焼結炉(sintering furnace)を汚染させる副効果を発生させることがあり、工程条件の最適化が難しくて、却って気孔生成がさらに促進される問題点が発生するおそれがある。
【0076】
そこで、本発明の一実施形態に係る積層型電子部品は、積層型電子部品に用いられる誘電体物質、組成物、結晶粒等の誘電体微細構造にガリウム(Ga)を含ませるようにすることにより、低温焼成工程においても上述した副効果を生じない効果がある。また、ガリウム(Ga)が添加されることにより気孔生成が抑制されて耐湿信頼性が向上することができ、電気的特性または機械的特性などが向上することができる。
【0077】
本発明に関する説明は、積層型電子部品内の微細構造であればいずれでも適用されることができ、誘電体微細構造を例として説明するが、特にこれに制限されるものではない。具体的には、例えば、本体110の誘電体層111、内部電極121、122、及び外部電極と連結されない内部電極の端部領域の第2方向(長さ方向)のマージン部(図面符号なし)を含む容量形成部Ac、カバー部112、113、またはサイドマージン部114、115に適用することができる。
【0078】
本発明で説明する容量形成部Acは、容量を形成する領域のみを厳密に意味するものではなく、外部電極と連結されない内部電極の端部領域の長さ方向のマージン部(図面符号なし)を含む概念を意味することができる。
【0079】
本発明の一実施形態に係る積層型電子部品100において、容量形成部Ac、カバー部112、113及びサイドマージン部114、115の少なくとも一つはガリウム(Ga)を含む二次相20を含むことができる。
【0080】
容量形成部Ac、カバー部112、113及びサイドマージン部114、115の少なくとも一つがガリウム(Ga)を含む二次相20を含むことにより、容量形成部Ac、カバー部112、113及びサイドマージン部114、115の少なくとも一つに含まれた誘電体微細構造の気孔生成が抑制され、耐湿信頼性が向上することができ、又は電気的、機械的特性が向上することができる。
【0081】
また、上述したように、誘電体層111、容量形成部Ac、カバー部112、113、及びサイドマージン部114、115の少なくとも一つは、複数の結晶粒11及び隣接する結晶粒間に配置される結晶粒界12を含み、結晶粒11の少なくとも1つはガリウム(Ga)を含むことができ、結晶粒界12の少なくとも1つはガリウム(Ga)を含むことができる。
【0082】
本発明において「二次相(secondary-phase)」とは、ペロブスカイト系(ABO3)誘電体粒子とは異なる組成を有する粒子または偏析(segregation)を意味することができる。具体的には、二次相粒子中のバリウム(Ba)の原子百分率(at%)は30.0at%以下、二次相粒子中のチタン(Ti)の原子百分率(at%)は30.0at%以下、二次相粒子中のケイ素(Si)の原子百分率(at%)は15.0at%以下、二次相粒子中のアルミニウム(Al)の原子百分率(at%)は15.0at%以下であるか、または二次相粒子中のガリウム(Ga)の原子百分率(at%)は0.2at%以上であることができる。また、上記バリウム(Ba)、チタン(Ti)、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)及びガリウム(Ga)の原子百分率(at%)の条件を全て満たす粒子を意味することができる。
【0083】
より具体的には、二次相20に含まれたガリウム(Ga)の原子百分率(at%)は、0.2at%以上であることができる。
【0084】
二次相20に含まれたガリウム(Ga)の原子百分率(at%)が0.2at%以上を満たすことにより、誘電体微細構造の気孔生成が抑制され、耐湿信頼性が向上することができる。
【0085】
二次相20に含まれたガリウム(Ga)の原子百分率(at%)の上限値は、耐湿信頼性の向上のためであれば、特に制限されるものではないが、ガリウム(Ga)の過量添加による副効果を防止するために、好ましくは1.0at%以下、より好ましくは0.7at%以下であることができる。
【0086】
二次相20に含まれたガリウム(Ga)の原子百分率(at%)が0.2at%未満の場合、EDS分析時のノイズ(noise)との区分が明確でない場合があり、または気孔生成の抑制効果が僅かであって耐湿信頼性の向上効果に優れない場合がある。
【0087】
本発明において、積層型電子部品100の各構成に含まれた元素の含有量を測定するより具体的な方法の一例として、破壊工法の場合、SEM-EDS、TEM-EDS又はSTEM-EDSを用いてチップの中央部で誘電体結晶粒の内部の成分を分析することができる。まず、焼結が完了した本体の断面のうち誘電体微細構造を含む領域で集束イオンビーム(Focused Ion Beam、FIB)装備を用いて薄片化した分析試料を用意する。そして、薄片化した試料をアルゴン(Ar)イオンミリングを用いて表面のダメージ層を除去し、この後、SEM-EDS、TEM-EDS、またはSTEM-EDSを用いて得られたイメージから各成分をマッピング(mapping)して定性/定量分析を進める。この場合、各成分の定性/定量分析グラフは、各元素の質量百分率(wt%)、原子百分率(at%)、またはモル百分率(mol%)で換算して表すこともできる。
【0088】
また他の方法としては、チップを粉砕して誘電体微細構造が含まれた領域を選別し、このように選別された誘電体微細構造が含まれた部分を誘導結合プラズマ分光分析器(ICP-OES)、誘導結合プラズマ質量分析器(ICP-MS)などの装置を用いて、誘電体微細構造が含まれた領域の成分を分析することができる。
【0089】
一方、二次相20はガラス(glass)を含むことができ、例えば、ケイ素(Si)系ガラス(glass)を含むことができ、またはアルミニウム(Al)-ケイ素(Si)系ガラスを含むことができる。
【0090】
二次相20がガラスを含むことで、ガラスによる二次相20の形成がより容易であり、ガリウム(Ga)以外の元素がチタン酸バリウム(BaTiO3)系誘電体物質に固溶されず、二次相20に含まれることができる。
【0091】
より具体的には、二次相20は、ガリウム(Ga)以外の他の元素をさらに含むことができる。
【0092】
例えば、低温焼結助剤としてガリウム(Ga)以外に、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)及びセシウム(Cs)の少なくとも1つをさらに含むことができる。ガリウム(Ga)以外の低温焼結助剤は揮発性が強く、最終製品での検出が容易でない場合があり、製造工程中に焼結炉(sintering furnace)を汚染させるなどの問題点がある。但し、焼成雰囲気や温度条件などを制御して上述した問題点を最小化することができ、X線回折(X-ray Diffraction、XRD)分析装備などで検出が可能であるため、必要に応じてリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)及びセシウム(Cs)の少なくとも1つをさらに添加することができる。
【0093】
また、二次相20がガラスによる二次相である場合、ケイ素(Si)をさらに含むか、アルミニウム(Al)をさらに含むことができる。
【0094】
二次相20がケイ素(Si)を含む場合、二次相20に含まれたケイ素(Si)の原子百分率(at%)は15.0at%以下であることができ、好ましくは13.4at%以下であることができる。
【0095】
そして、二次相20がアルミニウム(Al)を含む場合、二次相20に含まれたアルミニウム(Al)の原子百分率(at%)は15.0at%以下であることができ、好ましくは11.2at%以下であることができる。
【0096】
また、特にこれに制限されるものではないが、スズ(Sn)、マグネシウム(Mg)、バナジウム(V)、マンガン(Mn)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、バリウム(Ba)、及び希土類元素の少なくとも一つをさらに含む他の副成分をさらに含むことができる。
【0097】
ここで、希土類元素(rare earth elements)はランタン(La)、イットリウム(Y)、アクチニウム(Ac)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)及びルテニウム(Lu)の少なくとも1つであることができる。
【0098】
より具体的には、二次相20に含まれたケイ素(Si)の原子百分率(at%)に対するガリウム(Ga)の原子百分率(at%)の割合は、3.94%以上であることができる。
【0099】
二次相20に含まれたケイ素(Si)の原子百分率(at%)に対するガリウム(Ga)の原子百分率(at%)の割合が3.94%以上を満足することにより、誘電体微細構造の気孔生成が抑制され、耐湿信頼性が向上することができる。
【0100】
二次相20に含まれたケイ素(Si)の原子百分率(at%)に対するガリウム(Ga)の原子百分率(at%)の割合の上限値は特に制限されるものではないが、8.00%以下であることができ、好ましくは7.21%以下であることができる。
【0101】
二次相20に含まれたケイ素(Si)の原子百分率(at%)に対するガリウム(Ga)の原子百分率(at%)の割合が3.94%未満の場合、気孔生成の抑制効果が僅かであり、耐湿信頼性の向上効果に優れない可能性がある。
【0102】
また、上述したように、二次相20は、スズ(Sn)を含むことができる。
【0103】
このとき、二次相20に含まれたスズ(Sn)の原子百分率(at%)は、0.3at%以下であることができる。
【0104】
二次相20に含まれたスズ(Sn)の原子百分率(at%)が0.3at%以下を満たすことにより、結晶粒11の大きさの制御が容易であり、結晶粒11の大きさの減少により電界集中が緩和されて電気的特性などが改善されるか、機械的特性が向上することができる。
【0105】
二次相20に含まれたスズ(Sn)の原子百分率(at%)は0.3at%超過である場合、気孔が過度に生成されて耐湿信頼性が低下するおそれがある。
【0106】
本発明の一実施形態において、少なくとも1つの三重点13に二次相20が配置されることができる。
【0107】
但し、二次相20は、少なくとも1つの三重点13にのみ配置されるものではなく、少なくとも1つの結晶粒界12に配置されることができ、または少なくとも1つの結晶粒11に配置されることもできる。
【0108】
本発明の一実施形態において、サイドマージン部114、115はガリウム(Ga)を含むことができる。
【0109】
これは、サイドマージン部114、115に含まれた二次相20にガリウム(Ga)が含まれた場合のみを意味するものではなく、サイドマージン部114、115の誘電体微細構造、例えば、少なくとも1つの結晶粒11、少なくとも1つの結晶粒界12、または少なくとも1つの三重点13は、ガリウム(Ga)を含む意味であることができる。
【0110】
より具体的には、サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数は、0.1モル以上であることができる。
【0111】
サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数が0.1モル以上を満たすことにより、サイドマージン部114、115に含まれた誘電体微細構造の気孔生成が抑制されて耐湿信頼性が向上することができる。
【0112】
サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数の上限値は、耐湿信頼性の向上のためであれば、特に制限されるものではないが、ガリウム(Ga)の過量添加による絶縁破壊電圧(BDV)の低下などの副効果を防止するために、ガリウム(Ga)のモル数の上限値は3.0モル以下であることができ、好ましくは2.0モル以下であることができる。
【0113】
サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数が0.1モル未満である場合、気孔生成の抑制効果が僅かであり、耐湿信頼性の向上効果に優れない場合がある。
【0114】
サイドマージン部114、115は、ガリウム(Ga)以外の他の元素をさらに含むことができる。
【0115】
例えば、低温焼結助剤としてガリウム(Ga)以外に、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)及びセシウム(Cs)の少なくとも1つをさらに含むことができる。ガリウム(Ga)以外の低温焼結助剤は揮発性が強くて最終製品での検出が容易でない場合があり、製造工程中に焼結炉(sintering furnace)を汚染させるなどの問題点がある。但し、焼成雰囲気や温度条件などを制御して上述した問題点を最小化することができ、EDS分析や、X線回折(XRD)分析装備などで検出が可能であるため、必要に応じてリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)及びセシウム(Cs)の少なくとも1つの低温焼結助剤をさらに添加することができる。
【0116】
また、サイドマージン部114、115は、ケイ素(Si)をさらに含むか、アルミニウム(Al)をさらに含むことができる。また、特にこれに制限されるものではないが、スズ(Sn)、マグネシウム(Mg)、バナジウム(V)、マンガン(Mn)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、バリウム(Ba)、及び希土類元素の少なくとも一つをさらに含む他の副成分をさらに含むことができる。
【0117】
ここで、希土類元素(rare earth elements)はランタン(La)、イットリウム(Y)、アクチニウム(Ac)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)及びルテニウム(Lu)の少なくとも1つであることができ、好ましくは、イットリウム(Y)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、及びイッテルビウム(Yb)のうち1つであることができる。
【0118】
上述したように、サイドマージン部114、115はスズ(Sn)を含むことができる。
【0119】
このとき、サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するスズ(Sn)のモル数は、0.1モル以上5.0モル以下であることができる。
【0120】
サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するスズ(Sn)のモル数が0.1モル以上5.0モル以下を満足することにより、結晶粒11の大きさの制御が容易であり、結晶粒11の大きさが小さく、大きさの散布が狭くなることができ、耐湿信頼性が向上し、絶縁破壊電圧(BDV)などの電気的特性が改善されるか、耐衝撃性または耐クラック性などの機械的特性などが改善されることができる。
【0121】
サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するスズ(Sn)のモル数が0.1モル未満である場合、耐湿信頼性、電気的特性又は機械的特性の向上効果が僅かであることがあり、スズ(Sn)のモル数が5.0モル超過である場合、過度の焼結抑制により誘電体粉末粒子の焼結が進行されず、誘電体微細構造が実現され難いことがあり、または誘電体結晶粒大きさが小さくて、耐湿信頼性または機械的特性が低下するおそれがある。
【0122】
本発明の一実施形態に係る積層型電子部品100は、サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をMG、容量形成部Acに含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をAGとするとき、0<MG及び0≦AG≦MGを満たすことができる。
【0123】
ここで、容量形成部Acは、誘電体層111、内部電極121、122、及び外部電極と連結されない内部電極の端部領域の第2方向(長さ方向)のマージン部(図面符号なし)を含む概念であることができる。
【0124】
サイドマージン部114、115にガリウム(Ga)を添加することにより(0<MG)、気孔生成が抑制され、耐湿信頼性が向上することができる。
【0125】
一方、容量形成部Acにガリウム(Ga)を添加しなくても(AG=0)、サイドマージン部114、115にガリウム(Ga)を添加することにより、外部からの水分やめっき液浸透等を効果的に防止することができる。
【0126】
また、容量形成部Acにガリウム(Ga)を添加する場合には(0<AG)、外部からの水分やめっき液浸透などをより効果的に防止することができることは明らかである。但し、容量形成部Acに含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数が、サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数を超過しないことにより(AG≦MG)、予想できない容量形成部Acの電気的特性又は機械的特性の不良を防止することができ、これにより外部からの水分やめっき液浸透等を効果的に防止することができる。
【0127】
これは、本体110の第5面5及び第6面6に別途のサイドマージン部114、115を付着することにより、本体110とサイドマージン部114、115との間の境界面が外部からの水分やめっき液浸透により脆くなることがあるが、サイドマージン部114、115にガリウム(Ga)を添加することにより(0<MG)、耐湿信頼性がより向上することができ、焼成過程でサイドマージン部114、115に含まれたガリウム(Ga)が容量形成部Acに拡散することにより、本体110とサイドマージン部114、115の境界面での耐湿信頼性がさらに向上することができる。ここで、本体110とサイドマージン部114、115との間の境界面は、容量形成部Acとサイドマージン部114、115との間の境界面を含むことができる。
【0128】
容量形成部Acに含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数がサイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数より多い場合にも(MG<AG)、焼成過程で本体110に含まれたガリウム(Ga)がサイドマージン部114、115に拡散することにより、本体110とサイドマージン部114、115との間の境界面での耐湿信頼性がさらに向上することができるが、サイドマージン部114、115でのガリウム(Ga)含有量が少ない場合、外部からの水分やめっき液浸透などを効果的に防止し難いことがある。
【0129】
換言すると、0<MG及び0≦AG≦MGを満たすことにより、微細構造の気孔生成がより抑制され、耐湿信頼性が向上することができる。
【0130】
本発明の一実施形態に係る積層型電子部品100は、誘電体層111に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をDGとするとき、0<MG及び0≦DG≦MGを満たすことができる。
【0131】
一方、誘電体層111にチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)を添加しなくても(DG=0)、サイドマージン部114、115にガリウム(Ga)を添加することにより、外部からの水分やめっき液浸透などを効果的に防止することができる。
【0132】
また、誘電体層111にガリウム(Ga)を少量添加する場合(0<DG)、外部からの水分やめっき液浸透などをさらに効果的に防止することができることは明らかである。但し、誘電体層111に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数が、サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数を超過しないことにより(DG≦MG)、予想できない誘電体層111の電気的特性または機械的特性の不良を防止することができ、外部からの水分やめっき液浸透などを効果的に防止することができる。
【0133】
これは、誘電体層111を含む本体110の第5面5及び第6面6に別途のサイドマージン部114、115を付着することにより、誘電体層111とサイドマージン部114、115との間の境界面が外部からの水分やめっき液浸透により脆くなることがあるが、サイドマージン部114、115にガリウム(Ga)を添加することにより(0<MG)、耐湿信頼性がより向上することができ、焼成過程でサイドマージン部114、115に含まれたガリウム(Ga)が誘電体層111に拡散するにつれて、誘電体層111とサイドマージン部114、115の境界面での耐湿信頼性がさらに向上することができる。ここで、本体110とサイドマージン部114、115との間の境界面は、誘電体層111とサイドマージン部114、115との間の境界面を含むことができる。
【0134】
誘電体層111に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数がサイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数よりも多い場合にも(MG<DG)、焼成過程で誘電体層111に含まれたガリウム(Ga)がサイドマージン部114、115に拡散するにつれて、本体110とサイドマージン部114、115との間の境界面での耐湿信頼性がさらに向上することができるが、サイドマージン部114、115でのガリウム(Ga)含有量が少ない場合、外部からの水分やめっき液浸透などを効果的に防止し難いことがある。
【0135】
換言すると、0<MG及び0≦DG≦MGを満たすことにより、微細構造の気孔生成がより抑制され、耐湿信頼性が向上することができる。
【0136】
本発明の一実施形態に係る積層型電子部品100は、カバー部112、113に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数をCGと定義するとき、0<MG及び0≦CG≦MGを満たすことができる。
【0137】
一方、カバー部112、113にガリウム(Ga)を添加しなくても(CG=0)、サイドマージン部114、115にガリウム(Ga)を添加することにより(0<MG)、外部からの水分やめっき液浸透などを効果的に防止することができる。
【0138】
また、カバー部112、113にガリウム(Ga)を少量添加する場合(0<CG)、外部からの水分やめっき液浸透などをより効果的に防止することができることは明らかである。
【0139】
但し、カバー部112、113に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数が、サイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数を超過しないことで(CG≦MG)、予想できないカバー部112、113の電気的特性または機械的特性の不良を防止することができ、外部からの水分やめっき液浸透などを効果的に防止することができる。
【0140】
これは、カバー部112、113を含む本体110の第5面5及び第6面6に別途のサイドマージン部114、115を付着することにより、カバー部112、113とサイドマージン部114、115との間の境界面が外部からの水分やめっき液浸透により脆弱になることがあるが、サイドマージン部114、115にガリウム(Ga)を添加することにより(0<MG)、耐湿信頼性をより向上させることができ、焼成過程でサイドマージン部114、115に含まれたガリウム(Ga)がカバー部112、113に拡散するにつれて、カバー部112、113とサイドマージン部114、115の境界面での耐湿信頼性がさらに向上することができる。
【0141】
カバー部112、113に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数がサイドマージン部114、115に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数よりも多い場合にも(MG<CG)、焼成過程でカバー部112、113に含まれたガリウム(Ga)がサイドマージン部114、115に拡散するにつれて、カバー部112、113とサイドマージン部114、115との間の境界面での耐湿信頼性がさらに向上することができるが、サイドマージン部114、115でのガリウム(Ga)含有量が少ない場合、本体110とサイドマージン部114、115との間の境界面への外部からの水分やめっき液浸透などを効果的に防止し難いことがある。これは、内部電極121、122の第3方向の端部がサイドマージン部114、115と接しているかまたは近く位置するためであることがあり、これによりカバー部112、113よりもサイドマージン部114、115での外部からの水分やめっき液浸透などが容易であるためである。
【0142】
換言すると、0<MG及び0≦CG≦MGを満たすことにより、微細構造の気孔生成がより抑制され、耐湿信頼性が向上することができる。
【0143】
一方、本発明の一実施形態に係る積層型電子部品100は、サイドマージン部114、115の第1方向及び第2方向(厚さ及び長さ方向)の断面(cross-section)を基準に、サイドマージン部114、115は、外部電極131、132とそれぞれ接しており、サイドマージン部114、115と外部電極131、132が接する界面からサイドマージン部114、115の方向に10μm以内の領域はガリウム(Ga)を含むことができる。
【0144】
サイドマージン部114、115と外部電極131、132との間の界面は、外部からの水分やめっき液が浸透する経路に該当することができ、これにより耐湿信頼性が低下する問題点が発生する可能性がある。しかし、サイドマージン部114、115と外部電極131、132が接する界面からサイドマージン部114、115の方向に10μm以内の領域にガリウム(Ga)が含まれることにより、気孔生成をより抑制して外部からの水分浸透やめっき液浸透経路となる領域の耐湿信頼性をより効果的に向上させることができる。
【0145】
このとき、サイドマージン部114、115と外部電極131、132が接する界面からサイドマージン部114、115の方向に10μm以内の領域にガリウム(Ga)が含まれることは、微細構造がガリウム(Ga)を含むことを意味することができ、該当領域に配置され得る結晶粒11、結晶粒界12、三重点13、及び二次相20等がガリウム(Ga)を含むことにより、気孔生成が抑制され、耐湿信頼性が向上したことを意味することができる。
【0146】
一方、本発明において、サイドマージン部114、115にガリウム(Ga)が含まれることにより、気孔生成が抑制されるという意味は、特にこれに制限されるものではないが、サイドマージン部114、115の単位面積150μm2当たりの気孔の数が30個以下、好ましくは25個以下、より好ましくは21個以下を意味することができる。
【0147】
単位面積150μm2当たりの気孔の数が30個以下を満たすことで、耐湿信頼性が向上することができる。
【0148】
本発明の一実施形態である
図9の(b)を例として単位面積150μm
2について説明すると、積層型電子部品100の第2方向の中心で第1方向及び第3方向の断面(cross-section)を基準に、内部電極の端部と1つのサイドマージン部を含む領域を走査電子顕微鏡(SEM)でイメージを撮影したとき、サイドマージン部領域の150μm
2を意味することができる。このとき、150μm
2の領域は特にこれに制限されるものではないが、第3方向の大きさ×第1方向の大きさが(7.5μm×20μm)の領域に該当することができる。
【0149】
本発明の一実施形態では、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。
【0150】
外部電極131、132は本体110上に配置されて内部電極121、122と連結されることができる。
【0151】
より具体的には、外部電極131、132は、本体110の第3面3及び第4面4にそれぞれ配置され、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る第1外部電極131及び第2外部電極132を含むことができる。すなわち、第1外部電極131は本体の第3面3に配置されて第1内部電極121と連結されることができ、第2外部電極132は本体の第4面4に配置されて第2内部電極122と連結されることができる。
【0152】
また、外部電極131、132は、本体110の第1面1及び第2面2上の一部に延びて配置されることができ、または本体110の第5面5及び第6面6上の一部に延びて配置されることができる。すなわち、第1外部電極131は、本体110の第1面1、第2面2、第5面5、第6面6上の一部、及び本体110の第3面3上に配置されることができ、第2外部電極132は、本体110の第1面1、第2面2、第5面5、第6面6上の一部、及び本体110の第3面3上に配置されることができる。
【0153】
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。
【0154】
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上に配置されるめっき層131b、132bを含むことができる。
【0155】
電極層131a、132aに対するより具体的な例を挙げると、電極層131a、132aは、導電性金属及びガラスを含む焼成電極であるか、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。
【0156】
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ができる。
【0157】
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。
【0158】
電極層131a、132aに用いられる導電性金属は、静電容量形成のために上記内部電極121、122と電気的に連結されることができる材質であれば、特に制限されず、例えば、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)及びこれらの合金からなる群から選択された1つ以上を含むことができる。電極層131a、132aは、上記導電性金属粒子にガラスフリットを添加して設けられた導電性ペーストを塗布した後、焼成することで形成されることができる。
【0159】
めっき層131b、132bは、実装特性を向上させる役割を果たすことができる。
【0160】
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)及びこれらの合金のうち1つ以上を含む単一層のめっき層131b、132bであることができ、複数の層で形成されることができる。
【0161】
めっき層131b、132bに対するより具体的な例を挙げると、めっき層131b、132bは、Niめっき層またはSnめっき層であることができ、電極層131a、132a上にNiめっき層及びSnめっき層が順次形成された形態であることができ、Snめっき層、Niめっき層及び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Niめっき層及び/または複数のSnめっき層を含むこともできる。
【0162】
積層型電子部品100のサイズは特に限定する必要はない。
【0163】
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及び内部電極の厚さを薄くして積層数を増加させなければならないため、1005(長さ×幅:1.0mm×0.5mm)以下のサイズを有する積層型電子部品100で本発明による効果がより顕著になり得る。
【0164】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これは発明の具体的な理解を助けるためであり、本発明の範囲が実施例によって限定されるものではない。
【0165】
(実施例)
比較例1は、ガリウム(Ga)が添加されていないサイドマージン部が適用された積層型電子部品で製作した。
【0166】
実施例1は、チタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数が0.3モルが添加されたサイドマージン部が適用された積層型電子部品で製作した。サイドマージン部にチタン(Ti)100モルに対して0.3モルのガリウム(Ga)を添加した以外には、比較例1と同様の条件で製作した。
【0167】
以下の表1は、比較例1及び実施例1の焼成工程中、1050℃から1150℃まで25℃毎にサンプルチップを取り出して、焼成密度(g/cm3)の大略的な値を測定して示したものである。
【0168】
【0169】
比較例1の場合、1050℃での焼成密度は約4.20g/cm3、1075℃での焼成密度は約4.60g/cm3、1100℃での焼成密度は約5.10g/cm3、1125℃での焼成密度は約5.70g/cm3、1150℃での焼成密度は約5.90g/cm3で確認された。実施例1の場合、1050℃での焼成密度は約4.60g/cm3、1075℃での焼成密度は約5.00g/cm3、1100℃での焼成密度は約5.85g/cm3、1125℃での焼成密度は約5.90g/cm3、1150℃での焼成密度は約5.95g/cm3で確認された。ガリウム(Ga)が添加されていない比較例1の場合、約1150℃で焼結がほぼ完了したのに対し、ガリウム(Ga)が添加された実施例1の場合、約1100℃で焼結がほぼ完了したことから、ガリウム(Ga)が添加されることで焼結温度が低下したと見られる。また、後述する実施例2~実施例4の結果に照らしてみたとき、誘電体微細構造の緻密度と耐湿信頼性の向上効果があることが予測でき、焼結温度が低下するにつれて焼成工程の制御も容易であることが分かる。
【0170】
次に、実施例2の二次相に含まれた様々な元素の原子百分率(at%)を測定した。
【0171】
具体的に、実施例2は、チタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数が0.3モルが添加されたサイドマージン部が適用された積層型電子部品で製作し、実施例1と同じ条件で製作した。
【0172】
実施例2のサイドマージン部の第1方向及び第3方向の断面(cross-section)をTEM-EDSで分析してガリウム(Ga)、及びケイ素(Si)をマッピング(mapping)して観察し、これに対する分析イメージを
図8の(a)~(c)から確認することができる。
【0173】
より具体的には、
図8の(a)はサイドマージン部の断面を透過電子顕微鏡(TEM)を用いて高角度暗視野(High-Angle Annular Dark-Field、HAADF)モードで撮影したイメージであり、
図8の(b)は同じ領域でケイ素(Si)及びガリウム(Ga)をEDSで分析したイメージであり、
図8の(c)は同じ領域でガリウム(Ga)をEDSで分析したイメージである。
【0174】
また、
図8の(b)に示したように、ガリウム(Ga)及びケイ素(Si)を含む二次相がサイドマージン部に含まれた三重点に配置されていることが確認でき、9つの二次相に表示した領域(地点)である1.spx~9.spxについてEDS分析を行い、以下の表2に示した。
【0175】
表2は、イメージで検出されたそれぞれの二次相領域(地点)ごとに、チタン(Ti)、スズ(Sn)、ガリウム(Ga)、及びケイ素(Si)の原子百分率(at%)をTEM-EDSで測定して記載したものであり、二次相に含まれたケイ素(Si)の原子百分率(at%)に対するガリウム(Ga)の原子百分率(at%)の割合を百分率(%)で表したものである。
【0176】
一方、二次相はマグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、マンガン(Mn)、ジルコニウム(Zr)、バリウム(Ba)、及びジスプロシウム(Dy)の少なくとも一つを含むと分析されたが、各元素の具体的な原子百分率(at%)値は表2に記載しなかった。
【0177】
【0178】
実施例1と同様の条件で製作した実施例2において、二次相に含まれたケイ素(Si)の原子百分率(at%)に対するガリウム(Ga)の原子百分率(at%)に関する割合(Ga/Si)は、3.94%以上であり、7.21%以下であることを確認することができる。実施例1、実施例3及び実施例4を参照したとき、二次相に含まれた元素が表2の原子百分率(at%)範囲で誘電体微細構造の気孔生成が抑制され、耐湿信頼性が向上することを予測することができる。
【0179】
次に、比較例2及び実施例3に対するサイドマージン部内の気孔の数を比較した。
【0180】
比較例2は、ガリウム(Ga)が添加されていないサイドマージン部が適用された積層型電子部品で製作し、比較例1と同じ条件で製作した。
【0181】
実施例3は、チタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数が0.3モルが添加されたサイドマージン部が適用された積層型電子部品で製作し、実施例1または実施例2と同じ条件で製作した。
【0182】
図9の(a)及び
図9の(b)は、積層型電子部品100の第2方向の中心で第1方向及び第3方向の断面(cross-section)を基準に、内部電極の端部と1つのサイドマージン部が含まれる領域を走査電子顕微鏡(SEM)でイメージを撮影したものである。
【0183】
より具体的には、
図9の(a)は比較例2の容量形成部及びサイドマージン部を走査電子顕微鏡(SEM)で撮影したイメージであり、
図9の(b)は実施例3の容量形成部及びサイドマージン部を走査電子顕微鏡(SEM)で撮影したイメージである。
【0184】
比較例2及び実施例3のサイドマージン部の四角形領域に該当する単位面積150μm2に含まれた気孔の数を観測し、比較例2の場合、気孔の数は45個であり、実施例3の場合、気孔の数は21個で観測された。
【0185】
これから、ガリウム(Ga)を添加した実施例3の場合、ガリウム(Ga)を添加していない比較例2よりも気孔生成が抑制されることが確認できる。
【0186】
次に、比較例3及び実施例4に対する耐湿信頼性評価を比較した。
【0187】
比較例3は、ガリウム(Ga)が添加されていないサイドマージン部が適用された積層型電子部品で製作し、比較例1または比較例2と同じ条件で製作した。
【0188】
実施例4は、チタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数が0.3モルが添加されたサイドマージン部が適用された積層型電子部品で製作し、実施例1~実施例3と同じ条件で製作した。
【0189】
比較例3及び実施例4の条件を有するサンプルチップをそれぞれ40個ずつ製作して耐湿信頼性評価を進めた。
【0190】
耐湿信頼性評価は、温度条件85℃、相対湿度85%、電圧条件1.2Vrの条件で8時間行った。40個のサンプルチップのうち、絶縁抵抗(IR)値が104Ω以下に減少したサンプルチップを不良とカウントして表3に記載した。
【0191】
【0192】
図10の(a)は比較例3の耐湿信頼性評価のグラフであり、
図10の(b)は実施例4の耐湿信頼性評価のグラフである。比較例3の場合、不良が発生したチップは2個であるのに対し、実施例4の場合、不良が発生したチップは0個に該当することを確認した。これからガリウム(Ga)を添加した実施例4の場合、ガリウム(Ga)を添加していない比較例3に比べて耐湿信頼性が向上したことが確認できる。
【0193】
次に、サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数を異ならせて比較例及び実施例を製作し、0603(長さ×幅:0.6mm×0.3mm)サイズのチップ(chip)でそれぞれ30個ずつ製作した後、誘電正接(Dissipation Factor、DF)、容量(μF)、絶縁破壊電圧(BDV)、ショート率(%)を測定・評価して表4に記載した。
【0194】
【0195】
サイドマージン部にガリウム(Ga)を添加していない比較例4及び比較例5と、サイドマージン部にガリウム(Ga)を添加した実施例5~13のDF(%)、容量(μF)、BDV(V)、short(%)を比較したとき、ガリウム(Ga)の添加によってDF、容量、BDV、shortの1つ以上の特性が改善されることを確認することができる。これは、ガリウム(Ga)の添加によって、サイドマージン部及び容量形成部のうちサイドマージン部に隣接する領域の誘電体結晶粒大きさ(grain size)が増加することによるものと予測される。但し、ガリウム(Ga)の含有量が多くなるほどBDV特性が低下することから、目標とする特性を達成するためには、サイドマージン部に含まれたチタン(Ti)100モルに対するガリウム(Ga)のモル数は3.0モルまでが適正含有量であると予想される。
【0196】
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、添付の特許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。
【0197】
また、本明細書で用いられた「一実施形態」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、上記提示された一実施形態は、他の一実施形態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、特定の一実施形態において説明された事項が他の一実施形態に説明されていなくても、他の一実施形態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、他の一実施形態に関連する説明として理解することができる。
【0198】
本明細書で用いられた用語は、単に一実施形態を説明するために用いられたものであり、本開示を限定する意図ではない。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。
【符号の説明】
【0199】
11 結晶粒
12 結晶粒界
13 三重点
20 二次相
100 積層型電子部品
110 本体
111 誘電体層
112、113 カバー部
114、115 サイドマージン部
121、122 内部電極
131、132 外部電極