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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】P2024083200
(43)【公開日】2024-06-20
(54)【発明の名称】積層型電子部品
(51)【国際特許分類】
   H01G 4/30 20060101AFI20240613BHJP
   H01G 4/232 20060101ALI20240613BHJP
【FI】
H01G4/30 201G
H01G4/30 516
H01G4/30 201F
H01G4/232 B
H01G4/30 513
H01G4/30 311E
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023062627
(22)【出願日】2023-04-07
(31)【優先権主張番号】10-2022-0170208
(32)【優先日】2022-12-08
(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】ユン、 ス ユン
(72)【発明者】
【氏名】チョイ、ホン ジェ
(72)【発明者】
【氏名】ハン、ジ ヒェ
(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】キム、ジュン ミン
【テーマコード(参考)】
5E001
5E082
【Fターム(参考)】
5E001AB03
5E001AC04
5E001AC09
5E001AD04
5E001AE02
5E001AE03
5E001AH01
5E001AH05
5E001AH07
5E001AH09
5E001AJ01
5E082AB03
5E082EE04
5E082EE05
5E082EE23
5E082FF05
5E082FG03
5E082FG04
5E082FG26
5E082GG11
5E082PP09
(57)【要約】      (修正有)
【課題】積層型電子部品を提供する。
【解決手段】積層型電子部品は、誘電体層111及び誘電体層を挟んで交互に配置される第1内部電極121及び第2内部電極を含み、第1方向に向かい合う第1面及び第2面、第1面及び第2面と連結されて第2方向に向かい合う第3面及び第4面、第1面~第4面と連結されて第3方向に向かい合う第5面及び第6面を有する本体110、第3面及び第4面に夫々配置され、第1内部電極と連結される第1外部電極131及び第2外部電極132並びに本体上に配置され、且つ、第1外部電極と第2外部電極との間に配置され、第2内部電極と連結される第3外部電極を含む。第1外部電極及び第2外部電極は夫々、第1内部電極と連結される第1電極層131a、第2内部電極と連結される第2電極層132a、第1電極層上に配置される第1導電性樹脂層131b及び第2電極層上に配置される第2導電性樹脂層132bを含む。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
誘電体層、及び前記誘電体層を挟んで交互に配置される第1及び第2内部電極を含み、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面と連結されて第2方向に向かい合う第3面及び第4面、前記第1面~第4面と連結されて第3方向に向かい合う第5面及び第6面を有する本体と、
前記第3面及び第4面にそれぞれ配置され、前記第1内部電極と連結される第1及び第2外部電極と、
前記本体上に配置され、且つ第1外部電極と第2外部電極との間に配置され、前記第2内部電極と連結される第3外部電極と、を含み、
前記第1及び第2外部電極はそれぞれ、前記第1内部電極と連結される第1電極層と、前記第1電極層上に配置される第1導電性樹脂層と、を含み、
前記第1導電性樹脂層は、第1金属粒子及び第1金属間化合物の少なくとも1つを含む第1導電性粒子と、第1樹脂と、を含み、
前記第1導電性粒子のうちフェレット(Feret)直径が14μm以上である粒子の個数をN1、前記第1導電性粒子の全個数をN2としたときに、N2に対するN1の割合(N1/N2)が17%以上である、積層型電子部品。
【請求項2】
前記第1導電性粒子のフェレット(Feret)直径は、前記第1導電性樹脂層の前記第1及び第2方向の断面で測定したものである、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項3】
前記第1導電性樹脂層の前記第1及び第2方向の断面で、前記第1導電性粒子のフェレット直径は、第1導電性樹脂層の第2方向の中央を基準として第1方向のサイズが10μm~20μmであり、第2方向のサイズが10μm~35μmである領域で測定されたものである、請求項2に記載の積層型電子部品。
【請求項4】
前記第1導電性粒子の平均フェレット(Feret)直径が10μm以上である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項5】
前記第3外部電極は、前記第5面に配置される第3-1外部電極と、前記第6面に配置される第3-2外部電極と、を含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項6】
前記第3外部電極は、前記第2内部電極と連結される第3電極層と、前記第3電極層上に配置される第3導電性樹脂層と、を含み、
前記第3導電性樹脂層は、第3金属粒子及び第3金属間化合物の少なくとも1つを含む第3導電性粒子と、第3樹脂と、を含み、
前記第3導電性粒子のうちフェレット(Feret)直径が14μm以上である粒子の個数をN1'、前記第3導電性粒子の全個数をN2'としたときに、N2'に対するN1'の割合 (N1'/N2')が17%以上である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項7】
前記第3導電性粒子のフェレット(Feret)直径は、前記第3導電性樹脂層の前記第1方向及び前記第3方向の断面で測定したものである、請求項6に記載の積層型電子部品。
【請求項8】
前記第1金属間化合物は、前記第1金属粒子と、前記第1金属粒子より低い融点を有する低融点金属との金属間化合物である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項9】
前記第1金属粒子は、Ag及びCuのうち1つ以上を含み、
前記低融点金属は、SnまたはSn合金を含み、
前記第1金属間化合物は、CuSn、CuSn、及びAgSnのうち1つ以上を含む、請求項8に記載の積層型電子部品。
【請求項10】
前記第1外部電極は、前記第1電極層と第1導電性樹脂層との間に配置され、第2金属間化合物を含む第1界面層を含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項11】
前記第2金属間化合物はCuSnを含む、請求項10に記載の積層型電子部品。
【請求項12】
前記第1界面層は、前記第1電極層と接するガラスをさらに含む、請求項10に記載の積層型電子部品。
【請求項13】
前記第1外部電極は、前記第1導電性樹脂層上に配置される第1めっき層を含み、前記第1導電性粒子の少なくとも一部は前記第1界面層と第1めっき層を連結する、請求項10に記載の積層型電子部品。
【請求項14】
前記第3面上で測定した第1導電性樹脂層の平均厚さが30μm以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項15】
前記第1電極層は、Cu及びガラスを含む、請求項1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。
【背景技術】
【0002】
積層型電子部品の1つである積層セラミックキャパシター(MLCC:Multi-Layered Ceramic Capacitor)は、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)及びプラズマディスプレイパネル(PDP:Plasma Display Panel)などの映像機器、コンピューター、スマートフォン、及び携帯電話などの種々の電子製品のプリント回路基板に取り付けられ、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ーである。
【0003】
かかる積層セラミックキャパシターは、小型でありながらも高容量が保障され、且つ実装が容易であるという利点を有するため、種々の電子装置の部品として用いられることができる。コンピューター、モバイル機器などの各種電子機器の小型化、高出力化に伴い、積層セラミックキャパシターに対する小型化及び高容量化の要求も増大している。
【0004】
近年、一般的な2端子形態の外部電極を有する積層セラミックキャパシターだけでなく、周波数特性を改善するために、内部電極及び外部電極の構造を変更した3端子形態の外部電極を有する積層セラミックキャパシターなど、多様な種類の積層セラミックキャパシターが研究されている。
【0005】
一方、従来は、機械的または熱的環境で発生する引張応力から積層セラミックキャパシターを保護するために、焼結電極層及び導電性樹脂層の2層構造を有する外部電極が適用されてきた。しかしながら、導電性樹脂層は、高温リフロー(reflow)環境に適用した時に、導電性樹脂層で生じたアウトガス(out gas)により焼結電極層と樹脂電極層との界面に浮き上がり不良が発生することがある。
【0006】
また、導電性樹脂層は、導電性を有する金属粒子が樹脂中に分散されている形態で存在し、ホッピング伝導(Hopping Conduction)により電気的連結性を確保しており、これにより、電気的連結性が焼結電極層に比べて低いという問題があった。
【0007】
また、導電性樹脂層の高い抵抗により、積層セラミックキャパシター内に多くの熱が発生することがあり、これは、積層セラミックキャパシターの寿命を短縮させる要因となる恐れがある。特に、高電圧電装用の積層セラミックキャパシターとして、3端子形態の外部電極を有する積層セラミックキャパシターを適用する場合、積層セラミックキャパシターの発熱量を低減させるために直流抵抗(Rdc)を効果的に減少させる必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の様々な目的の1つは、導電性樹脂層で発生するアウトガスにより浮き上がり不良が発生することを防止することにある。
【0009】
本発明の様々な目的の1つは、導電性樹脂層の電気的連結性を向上させることにある。
【0010】
本発明の様々な目的の1つは、低い直流抵抗を有し、発熱量を低減した積層型電子部品を提供することにある。
【0011】
但し、本発明の目的は上述の内容に限定されず、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。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一実施形態は、誘電体層、及び上記誘電体層を挟んで交互に配置される第1及び第2内部電極を含み、第1方向に向かい合う第1面及び第2面、上記第1面及び第2面と連結されて第2方向に向かい合う第3面及び第4面、上記第1面~第4面と連結されて第3方向に向かい合う第5面及び第6面を有する本体と、上記第3面及び第4面にそれぞれ配置され、上記第1内部電極と連結される第1及び第2外部電極と、上記本体上に配置され、且つ第1外部電極と第2外部電極との間に配置され、上記第2内部電極と連結される第3外部電極と、を含み、上記第1及び第2外部電極はそれぞれ、上記第1内部電極と連結される第1電極層と、上記第1電極層上に配置される第1導電性樹脂層と、を含み、上記第1導電性樹脂層は、第1金属粒子及び第1金属間化合物の少なくとも1つを含む第1導電性粒子と、第1樹脂と、を含み、上記第1導電性粒子のうちフェレット(Feret)直径が14μm以上である粒子の個数をN1、上記第1導電性粒子の全個数をN2としたときに、N2に対するN1の割合(N1/N2)が17%以上である、積層型電子部品を提供する。
【発明の効果】
【0013】
本発明の様々な効果の1つとして、導電性樹脂層で発生するアウトガスにより浮き上がり不良が発生することを防止することができる。
【0014】
本発明の様々な効果の1つとして、導電性樹脂層の電気的連結性を向上させることができる。
【0015】
本発明の様々な効果の1つとして、低い直流抵抗を有し、発熱量を低減した積層型電子部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の一実施形態による積層型電子部品を概略的に示した斜視図である。
図2図1のI-I'に沿って切断した断面を概略的に示した断面図である。
図3図1のII-II'に沿って切断した断面を概略的に示した断面図である。
図4図2のIII-III'に沿って切断した断面を概略的に示した断面図である。
図5図2のIV-IV'に沿って切断した断面を概略的に示した断面図である。
図6図2のK1領域の拡大図である。
図7図3のK2領域の拡大図である。
図8】第1導電性粒子のフェレット(Feret)直径を測定する方法を概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。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(または強調表示や簡略化表示)がされることがある。
【0018】
なお、本発明を明確に説明すべく、図面において説明と関係ない部分は省略し、様々な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、同一思想の範囲内において機能が同一である構成要素に対しては同一の参照符号を用いて説明する。さらに、明細書全体において、ある構成要素を「含む」とは、特に異なる趣旨の説明がされていない限り、他の構成要素を除外する趣旨ではなく、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。
【0019】
図面において、第1方向は厚さ(T)方向、第2方向は長さ(L)方向、第3方向は幅(W)方向と定義されることができる。
【0020】
図1は本発明の一実施形態による積層型電子部品を概略的に示した斜視図であり、図2図1のI-I'に沿って切断した断面を概略的に示した断面図であり、図3図1のII-II'に沿って切断した断面を概略的に示した断面図であり、図4図2のIII-III'に沿って切断した断面を概略的に示した断面図であり、図5図2のIV-IV'に沿って切断した断面を概略的に示した断面図であり、図6図2のK1領域の拡大図であり、図7図3のK2領域の拡大図であり、図8は第1導電性粒子のフェレット(Feret)直径を測定する方法を概略的に示した断面図である。
【0021】
図面を参照すると、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、及び上記誘電体層を挟んで交互に配置される第1及び第2内部電極121、122を含み、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面と連結されて第2方向に向かい合う第3面及び第4面3、4、上記第1面~第4面と連結されて第3方向に向かい合う第5面及び第6面5、6を有する本体110と、上記第3面及び第4面にそれぞれ配置され、上記第1内部電極と連結される第1及び第2外部電極131、132と、上記本体上に配置され、且つ第1外部電極と第2外部電極との間に配置され、上記第2内部電極と連結される第3外部電極133と、を含み、上記第1及び第2外部電極はそれぞれ、上記第1内部電極と連結される第1電極層131a、132aと、上記第1電極層上に配置される第1導電性樹脂層131b、132bと、を含み、上記第1導電性樹脂層131bは、第1金属粒子31a1及び第1金属間化合物31a2の少なくとも1つを含む第1導電性粒子31aと、第1樹脂31bと、を含み、上記第1導電性粒子のうちフェレット(Feret)直径が14μm以上である粒子の個数をN1、上記第1導電性粒子の全個数をN2としたときに、N2に対するN1の割合(N1/N2)が17%以上であることができる。
【0022】
上述のように、機械的または熱的環境で発生する応力から積層型電子部品を保護するために、抵抗が高い導電性樹脂層を適用する場合、3端子形態の外部電極を有する積層型電子部品の発熱問題が発生することがある。
【0023】
これに対し、本発明の一実施形態による積層型電子部品100は、第1及び第2外部電極131、132が含む第1導電性樹脂層131b、132bにおいて、第1導電性粒子31aのうちフェレット直径が14μm以上である粒子の個数をN1、第1導電性粒子31aの全個数をN2としたときに、N2に対するN1の割合(N1/N2)が17%以上を満たすことで、積層型電子部品の直流抵抗(Rdc)を低減することができ、これにより、直流抵抗により発生する熱を減少させ、信頼性に優れた積層型電子部品を提供することができる。
【0024】
以下、本発明の一実施形態による積層型電子部品100に含まれるそれぞれの構成についてより詳細に説明する。
【0025】
本体110の具体的な形状は特に制限されないが、図示されたように、本体110は、六面体形状またはそれに類似の形状からなることができる。焼成過程における、本体110に含まれているセラミック粉末の収縮や角部の研磨により、本体110は、完全な直線を有する六面体形状ではないが、実質的に六面体形状を有することができる。
【0026】
本体110は、第1方向に向かい合う第1面及び第2面1、2と、上記第1面及び第2面1、2と連結されて第2方向に向かい合う第3面及び第4面3、4と、第1面~第4面1、2、3、4と連結されて第3方向に向かい合う第5面及び第6面5、6と、を有することができる。
【0027】
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を成す複数の誘電体層111は焼成された状態であって、隣接する誘電体層111の間の境界は、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いずには確認が困難な程度に一体化されていることができる。
【0028】
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スラリーを製造し、上記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セラミックグリーンシートを準備した後、上記セラミックグリーンシートを焼成することで形成されることができる。セラミック粉末としては、十分な静電容量を得ることができれば特に制限されないが、例えば、チタン酸バリウム系(BaTiO)粉末を含むことができる。
【0029】
誘電体層111の平均厚さは特に限定する必要はないが、例えば、10μm以下であることができる。また、誘電体層111の平均厚さは、所望の特性や用途によって任意に設定することができる。例えば、高電圧電装用電子部品においては、誘電体層111の平均厚さは2.8μm未満であることができ、小型のIT用電子部品においては、小型化及び高容量化を達成するために、誘電体層111の平均厚さは0.4μm以下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。
【0030】
ここで、誘電体層111の平均厚さは、内部電極121、122の間に配置される誘電体層111の第1方向のサイズを意味する。誘電体層111の平均厚さは、本体110の第1方向及び第2方向の断面を1万倍率の走査型電子顕微鏡(SEM)でスキャンして測定することができる。より具体的に、1つの誘電体層111の多数の地点、例えば、第2方向に等間隔である30個の地点でその厚さを測定し、平均値を測定することができる。上記等間隔である30個の地点は、後述の容量形成部Acで指定されることができる。また、このような平均値の測定を10個の誘電体層111に確張して行うと、誘電体層111の平均厚さをより一般化することができる。
【0031】
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、例えば、互いに異なる極性を有する一対の電極である第1内部電極121と第2内部電極122が誘電体層111を挟んで互いに対向するように配置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、その間に配置された誘電体層111により互いに電気的に分離されることができる。
【0032】
第1内部電極121は、第3面及び第4面3、4と連結され、第5面及び第6面5、6から離隔して配置されることができる。また、第2内部電極122は、第3面及び第4面3、4から離隔し、第5面及び第6面5、6と連結されるように配置されることができる。
【0033】
図4を参照すると、第1内部電極121は、第1対向部121aと、上記第1対向部から上記第3面に向かって延び、第1外部電極131と連結される第1-1引き出し部121bと、上記第1対向部から上記第4面に向かって延び、第2外部電極132と連結される第1-2引き出し部121cと、を含むことができる。
【0034】
図5を参照すると、第2内部電極122は、第2対向部122aと、上記第2対向部から上記第5面及び第6面に向かってそれぞれ延び、第3外部電極133-1、133-2と連結される第2-1及び第2-2引き出し部122b、122cと、を含むことができる。但し、本発明がこれに限定されるものではなく、第2内部電極122は、上記第5面及び第6面から離隔して配置されてもよい。例えば、上記本体を貫通し、上記第1面及び第2面で第3外部電極133と連結される貫通電極を含むことができ、第2内部電極122は上記貫通電極を介して第3外部電極133と連結されてもよい。
【0035】
第1対向部121a及び第2対向部122aは第1方向に垂直な平板状を有することができ、上記第1及び第2対向部は、誘電体層111を挟んで第1方向に互いに重なり、積層型電子部品の容量を形成することができる。
【0036】
内部電極121、122に含まれる導電性金属は、Ni、Cu、Pd、Ag、Au、Pt、Sn、Ti、及びこれらの合金のうち1つ以上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。
【0037】
内部電極121、122は、セラミックグリーンシート上に導電性金属を含む内部電極用導電性ペーストを所定の厚さで塗布し、焼成することで形成されることができる。内部電極用導電性ペーストの印刷方法としては、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。
【0038】
内部電極121、122の平均厚さは特に限定する必要はないが、例えば、3μm以下であることができる。また、内部電極121、122の平均厚さは、所望の特性や用途によって任意に設定することができる。例えば、高電圧電装用電子部品においては、内部電極121、122の平均厚さは1μm未満であることができ、小型のIT用電子部品においては、小型化及び高容量化を達成するために、内部電極121、122の平均厚さは0.4μm以下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。
【0039】
内部電極121、122の平均厚さは、内部電極121、122の第1方向のサイズを意味する。ここで、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1万倍率の走査型電子顕微鏡(SEM)でスキャンして測定することができる。より具体的に、1つの内部電極121、122の多数の地点、例えば、第2方向に等間隔である30個の地点でその厚さを測定し、平均値を測定することができる。上記等間隔である30個の地点は、後述の容量形成部Acで指定されることができる。また、このような平均値の測定を10個の内部電極121、122に確張して行うと、内部電極121、122の平均厚さをより一般化することができる。
【0040】
図2を参照すると、本体110は、本体110の内部に配置され、誘電体層111を挟んで互いに交互に配置される第1及び第2内部電極121、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の第1方向に向かい合う両面上にそれぞれ配置される第1カバー部112及び第2カバー部113と、を含むことができる。カバー部112、113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の損傷を防止する役割を果たすことができる。カバー部112、113は、内部電極を含まないことを除き、誘電体層111と同様の構成を有することができる。
【0041】
カバー部112、113の厚さは特に限定する必要はない。但し、積層型電子部品の小型化及び高容量化のために、カバー部112、113の平均厚さは100μm以下、30μm以下、または20μm以下であることができる。ここで、カバー部112、113の平均厚さは、第1カバー部112及び第2カバー部113のそれぞれの平均厚さを意味する。
【0042】
カバー部112、113の平均厚さは、カバー部112、113の第1方向における平均サイズを意味し、本体110の第1方向及び第2方向の断面で、等間隔である5個の地点で測定した第1方向のサイズを平均した値であることができる。
【0043】
図1及び図2を参照すると、外部電極は、本体110の第3面及び第4面3、4にそれぞれ配置され、第1内部電極121と連結される第1及び第2外部電極131、132を含むことができる。上記第1及び第2外部電極は、上記第1面、第2面、第5面、及び第6面のそれぞれの一部上に延びることができる。
【0044】
図1及び図3を参照すると、外部電極は、本体110上に配置され、且つ第1外部電極131と第2外部電極132との間に配置され、第2内部電極122と連結される第3外部電極133を含むことができる。上記第3外部電極は、上記第5面及び/または第6面上に配置されることができ、上記第1面及び第2面のそれぞれの一部上に延びることができる。
【0045】
例えば、上記第3外部電極は、上記第5面に配置される第3-1外部電極133-1と、上記第6面に配置される第3-2外部電極133-2と、を含むことができる。図3のように、第3-1外部電極133-1及び第3-2外部電極133-2は互いに離隔して配置されることができるが、本発明がこれに限定されるものではなく、第3-1外部電極133-1及び第3-2外部電極133-2は、上記第1面及び/または第2面上で互いに連結され、1つの第3外部電極を成してもよい。
【0046】
図2を参照すると、第1及び第2外部電極131、132はそれぞれ、第1内部電極121と連結される第1電極層131a、132aと、上記第1電極層上に配置される第1導電性樹脂層131b、132bと、を含むことができる。また、第1及び第2外部電極131、132はそれぞれ、上記第1導電性樹脂層上に配置される第1めっき層131c、132cと、上記第1電極層と上記第1導電性樹脂層との間に配置される第1界面層131d、132dと、を含むことができる。
【0047】
第1電極層131a、132aは、第1内部電極121と第1及び第2外部電極131、132を連結させる役割を果たすことができる。
【0048】
第1電極層131a、132aは、導電性金属及びガラスを含むことができ、例えば、Cu及びガラスを含むことができる。但し、本発明がこれに限定されるものではなく、第1電極層131a、132aに含まれる導電性金属は、例えば、Cu、Ni、Pd、Ag、Au、Pt、Sn、Ti、及びこれらの合金のうち1つ以上であることができる。第1電極層131a、132aに含まれるガラスは、第1及び第2外部電極131、132と本体110との結合力を向上させる役割を果たすことができる。
【0049】
第1電極層131a、132aは、本体110の第3面及び第4面3、4を導電性金属及びガラスを含む外部電極用導電性ペーストにディッピング(dipping)するか、導電性金属及びガラスを含むシートを転写した後、焼成することで形成されることができる。
【0050】
以下、図6を参照して第1外部電極131についてより詳細に説明する。但し、第1外部電極131と第2外部電極132は、第2方向を基準に互いに対称関係にあるため、第1外部電極131についての説明は第2外部電極132にも同様に適用可能である。
【0051】
第1導電性樹脂層131bは、第1金属粒子31a1及び第1金属間化合物31a2の少なくとも1つを含む第1導電性粒子31aと、第1樹脂31bと、を含むことができる。
【0052】
第1導電性樹脂層131bに含まれる第1樹脂31bは、基本的に、積層型電子部品に加えられる衝撃を吸収する役割を果たすことができる。これにより、基板への実装時に加えられる応力や引張ストレスを吸収し、積層型電子部品にクラックが発生することを防止することができる。第1導電性樹脂層131bに含まれる樹脂31bは特に限定する必要はないが、例えば、熱硬化性樹脂であることができる。
【0053】
複数の第1導電性粒子31aの少なくとも一部は、第1金属粒子31a1または第1金属間化合物31a2からなることができ、第1金属粒子31a1及び第1金属間化合物31a2の両方を含んでもよい。第1金属粒子31a1及び第1金属間化合物31a2の両方を含む第1導電性粒子31aは、第1金属間化合物31a2が第1金属粒子31a1を取り囲んでいる形態で存在することができる。
【0054】
第1金属粒子31a1は、例えば、Ag及びCuのうち1つ以上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。図6に示されたように、第1金属粒子31a1の形態は球状粒子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く、第1金属粒子31a1は、球状粒子及びフレーク(flake)状粒子のうち1つ以上を含むことができる。
【0055】
ここで、球状粒子は、完全な球状ではない形態も含むことができ、例えば、長軸と短軸の長さの割合(長軸/短軸)が1.45以下である形態を含むことができる。フレーク状粒子は、平らで且つ長い形態を有する粒子を意味し、特に制限されるものではないが、例えば、長軸と短軸の長さの割合(長軸/短軸)が1.95以上であることができる。上記球状粒子及びフレーク状粒子の長軸と短軸の長さは、積層型電子部品の第3方向の中央で第1及び第2方向に切断した断面を走査型電子顕微鏡(SEM)でスキャンして得た画像から測定することができる。
【0056】
第1金属間化合物31a2は、第1金属粒子31a1と、上記第1金属粒子より低い融点を有する低融点金属との金属間化合物であることができる。すなわち、第1金属間化合物31a2は、導電性樹脂層131bの乾燥及び硬化工程を経る過程で、第1金属粒子31a1と溶融された上記低融点金属とが相互反応することで形成されることができる。
【0057】
より具体的に、上記低融点金属は、樹脂31bの硬化温度より低い融点を有する金属であることができ、上記低融点金属は300℃以下の融点を有することができるが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、上記低融点金属は、SnまたはSn合金を含むことができる。これにより、第1金属間化合物31a2は、Ag及びCuのうち1つ以上を含む第1金属粒子31a1と、SnまたはSn合金を含む上記低融点金属が相互反応して形成されたCuSn、CuSn5、及びAgSnのうち1つ以上を含むことができる。
【0058】
第1金属間化合物31a2は、第1導電性樹脂層131b内にネットワーク状に形成されることができ、これにより、第1導電性樹脂層131b内の電気的連結性を向上させることができる。
【0059】
本発明の一実施形態によると、第1導電性粒子31aのうち、フェレット直径が14μm以上である粒子の個数をN1、第1導電性粒子31aの全個数をN2としたときに、N2に対するN1の割合(N1/N2)が17%以上であることができる。
【0060】
ここで、第1導電性粒子31aのフェレット直径とは、第1導電性粒子31aの一端から他端までの距離を意味し、上記フェレット直径は最大フェレット直径を意味し得る。
【0061】
上記N2に対するN1の割合(N1/N2)が高いということは、第1導電性樹脂層131b内に、フェレット直径が14μm以上である第1導電性粒子31aの割合が高いことを意味し、フェレット直径が14μm以上である第1導電性粒子31aの割合が高いということは、第1金属間化合物31a2の形成による、第1導電性樹脂層131bの内部のネットワーク構造の連結性に優れることを意味し得る。
【0062】
すなわち、上記N2に対するN1の割合(N1/N2)は17%以上である場合、第1導電性樹脂層131bの内部のネットワーク構造の電気的連結性が向上し、積層型電子部品100の直流抵抗(Rdc)を低減させることができ、これにより、抵抗により発生する熱を減少させ、積層型電子部品の信頼性を向上させることができる。
【0063】
特に、高電圧電装用積層型電子部品として、3端子形態の外部電極を有する積層型電子部品の歪み強度を向上させるために、抵抗の高い導電性樹脂層を適用する場合、積層型電子部品の発熱量を低減させることが特に重要である。したがって、第1~第3外部電極131、132、133を含んで3端子形態の外部電極を有し、上記 N2に対するN1の割合(N1/N2)が17%以上を満たす場合、本発明の発熱量低減効果がさらに顕著になることができる。
【0064】
この時、上記N1値を、フェレット直径が14μm以上である第1導電性粒子31aの個数を基準に測定したことは、内部ネットワーク構造の連結性に寄与できる第1導電性粒子31aの直径を考慮したことであり、第1導電性粒子31aがそれぞれ少なくとも1個またはそれぞれ少なくとも2個以上の第1金属粒子31a1と上記低融点金属が反応して形成された第1金属間化合物31a2を含む時の直径を考慮したことである。
【0065】
上記N2に対するN1の割合(N1/N2)の上限は、特に限定する必要はない。但し、積層型電子部品の歪み強度などを考慮して、上記N2に対するN1の比は80%以下であることができる。
【0066】
この時、上記第1導電性粒子31aのフェレット直径は、第1導電性樹脂層131bの上記第1及び第2方向の断面で測定したものであることができる。より具体的に、積層型電子部品100の第3方向の中央で第1及び第2方向に切断した断面で、第1導電性樹脂層131bの断面領域を走査型電子顕微鏡(SEM)で2000倍以上または5000倍以上の倍率で観察して測定したものであることができる。
【0067】
また、上記第1導電性樹脂層の断面領域で、第1導電性粒子31aのフェレット直径は、上記第1導電性樹脂層の第2方向の中央を基準に第1方向のサイズが10μm~20μmであり、第2方向のサイズが10μm~35μmである領域で測定されたものであることができる。
【0068】
但し、本発明がこれに限定されるものではなく、例えば、上記第1導電性粒子31aのフェレット直径は、第1導電性樹脂層131bの上記第2及び第3方向の断面で測定したものであってもよい。
【0069】
一実施形態において、第1導電性粒子31aの平均フェレット直径は10μm以上であることができる。第1導電性粒子31aの平均フェレット直径が10μm以上である場合、内部ネットワーク構造の連結性に寄与できる第1導電性粒子31aの割合が高く、本発明の直流抵抗(Rdc)低減効果及び発熱量低減効果がさらに顕著になることができる。
【0070】
前述のように、第1導電性粒子31aの平均フェレット直径は、第1導電性樹脂層131bの上記第1及び第2方向の断面で測定したものであることができる。より具体的に、第1導電性粒子31aの平均フェレット直径は、積層型電子部品100の第3方向の中央で第1及び第2方向に切断した断面で、第1導電性樹脂層131bの断面領域を走査型電子顕微鏡(SEM)で1000倍以上または2000倍以上の倍率で観察した後、上記断面領域内で観察される複数の第1導電性粒子31aの最大フェレット直径を平均した値を意味し得る。
【0071】
第1導電性樹脂層131bの平均厚さは特に限定する必要はない。但し、上記第3面上で測定した第1導電性樹脂層131bの平均厚さは30μm以下であることができる。上記第3面上で測定した第1導電性樹脂層131bの平均厚さが30μm以下である場合、第1導電性樹脂層131bによる抵抗を低減することができ、第1導電性樹脂層131bの厚さに対する、第1導電性粒子31aのフェレット(Feret)直径の割合が増加し、第1導電性樹脂層131bの電気的連結性をより効果的に向上させることができる。
【0072】
第1導電性樹脂層131bは、例えば、第1電極層131a上に、金属粉末、低融点金属粉末、及び熱硬化性樹脂を含む導電性樹脂組成物を塗布し、硬化熱処理することで形成されることができる。上記金属粉末は、例えば、Ag粉末、Cu粉末、AgがコーティングされたCu粉末のうち1つ以上であることができ、上記熱硬化性樹脂は、例えば、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。上記低融点金属粉末は、SnまたはSn合金粉末、例えば、Sn、Sn96.5Ag3.0Cu0.5、Sn42Bi58、及びSn72Bi28のうち1つ以上を含むことができる。
【0073】
一実施形態において、第1界面層131dは第2金属間化合物131d1を含むことができる。第2金属間化合物131d1は、第1電極層131aの金属と上記低融点金属との金属間化合物であることができる。すなわち、第2金属間化合物131d1は、導電性樹脂層131bの乾燥及び硬化工程を経る過程で、第1電極層131aの金属と溶融された上記低融点金属とが相互反応することで形成されることができる。例えば、上記低融点金属はSnまたはSn合金を含む場合、第2金属間化合物131d1はCuSnを含むことができる。
【0074】
第1界面層131dは、第1電極層131aと第1導電性樹脂層131bとの間の浮き上がり不良が発生することを防止し、第1電極層131aと第1導電性樹脂層131bとの接合力を向上させることができる。
【0075】
第1界面層131dは、第1電極層131aと接するガラス131d2をさらに含むことができる。第1電極層131aの金属と、上記SnまたはSn合金を含む低融点金属との相互反応により第2金属間化合物131d1を形成する時に、第1電極層131aに含まれているガラスのうち上記第1電極層の表面に露出したガラスは反応せずに残存することができ、上記残存したガラス131d2は、第2金属間化合物131d1とともに第1界面層131dを形成することができる。
【0076】
第1界面層131dは、上記第1電極層上に連続的に配置されてもよく、上記第1電極層上に不連続的に配置されてもよい。
【0077】
一実施形態において、第1導電性粒子31aの少なくとも一部は、第1界面層131dと第1めっき層131cを連結することができる。これにより、第1界面層131dと第1めっき層131cとの電気的連結性を向上させ、第1導電性樹脂層131bと第1界面層131dとの界面、及び第1導電性樹脂層131bと第1めっき層131cとの界面で浮き上がりが発生することを防止することができる。
【0078】
第1めっき層131cは実装特性を向上させることができる。第1めっき層131cの種類は特に限定されず、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)、パラジウム(Pd)、及び/またはこれら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てもよい。例えば、第1めっき層131cは、上記第1導電性樹脂層上に順に積層された第1-1めっき層131c1及び第1-2めっき層131c2を含むことができ、例えば、第1-1めっき層131c1はNiを含み、第1-2めっき層131c2はSn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。
【0079】
以下では、図7を参照して第3外部電極133についてより詳細に説明する。但し、第3外部電極133は第1外部電極131と類似した構造を有することができるため、後述の説明と矛盾しない第1外部電極131についての説明は、第3外部電極133にも同様に適用可能である。
【0080】
また、図7は第3-1外部電極133-1のK2領域の拡大図であるが、第3-1外部電極133-1と第3-2外部電極133-2が互いに離隔して配置されても互いに上記第3方向に対称関係にあるため、第3-1外部電極133-1についての説明は、第3-2外部電極133-2にも同様に適用可能である。
【0081】
図7を参照すると、第3外部電極133は、第2内部電極122と連結される第3電極層133aと、上記第3電極層上に配置される第3導電性樹脂層133bと、上記第3導電性樹脂層上に配置される第3めっき層133cと、を含むことができる。
【0082】
第3電極層133aは導電性金属及びガラスを含むことができ、例えば、Cu及びガラス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。
【0083】
第3めっき層133cは、上記第3導電性樹脂層上に順に積層された第3-1めっき層133c1及び第3-2めっき層133c2を含むことができ、第3-1めっき層133c1はNiを含むことができ、第3-2めっき層133c2はSn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。
【0084】
第3導電性樹脂層133bは、第3金属粒子33a1及び第3金属間化合物33a2の少なくとも1つを含む第3導電性粒子33aと、第3樹脂33bと、を含むことができる。
【0085】
第3樹脂33bは、例えば、熱硬化性樹脂であることができ、第1樹脂31bと同一の樹脂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く、第3樹脂33bは、第1樹脂31bと互いに異なる樹脂を含んでもよい。
【0086】
第3金属粒子33a1は、例えば、Ag及びCuのうち1つ以上を含むことができ、第1金属粒子31a1と同一の金属を含んでもよく、互いに異なる金属を含んでもよい。
【0087】
第3金属間化合物33a2は、第3金属粒子33a1と、上記第3金属粒子より低い融点を有する低融点金属との金属間化合物であることができる。すなわち、第3金属間化合物33a2は、第3導電性樹脂層133bの乾燥及び硬化工程を経る過程で、第3金属粒子33a1と溶融された上記低融点金属とが相互反応することで形成されることができる。
【0088】
例えば、上記低融点金属はSnまたはSn合金を含むことができ、これにより、第3金属間化合物33a2は、CuSn、CuSn、及びAgSnのうち1つ以上を含むことができ、第3金属間化合物33a2は、第1金属間化合物31a2と互いに同一の金属間化合物を含んでもよく、互いに異なる金属間化合物を含んでもよい。
【0089】
図7に示されたように、第3金属間化合物33a2は、第3導電性樹脂層133b内にネットワーク状に形成されることができ、これにより、第3導電性樹脂層133b内の電気的連結性を向上させることができる。
【0090】
一実施形態において、第3導電性粒子33aのうち、フェレット直径が14μm以上である粒子の個数をN1'、第3導電性粒子33aの全個数をN2'としたときに、N2'に対するN1'の割合(N1'/N2')が17%以上であることができる。
【0091】
ここで、第3導電性粒子33aのフェレット直径とは、前述の第1導電性粒子31aのフェレット直径と同様に、第3導電性粒子33aの一端から他端までの距離を意味し、上記フェレット直径は最大フェレット直径を意味し得る。
【0092】
上記N2'に対するN1'の割合(N1'/N2')が高いということは、第3導電性樹脂層133b内に、フェレット直径が14μm以上である第3導電性粒子33aの割合が高いことを意味し、フェレット直径が14μm以上である第3導電性粒子33aの割合が高いということは、第3金属間化合物33a2の形成による、第3導電性樹脂層133bの内部のネットワーク構造の連結性に優れることを意味し得る。
【0093】
上記N2'に対するN1'の割合(N1'/N2')が17%以上である場合、第3導電性樹脂層133bの内部のネットワーク構造の電気的連結性が向上し、積層型電子部品の直流抵抗(Rdc)を低減させることができ、これにより、抵抗により発生する熱を減少させ、積層型電子部品の信頼性を向上させることができる。
【0094】
一方、本発明の一実施形態による積層型電子部品100において、上記N2に対するN1の割合(N1/N2)と、上記N2'に対するN1'の割合(N1'/N2')とが両方とも17%以上を満たす場合、本発明の信頼性向上効果がさらに顕著になることができる。
【0095】
この時、上記第3導電性粒子33aのフェレット直径は、第3導電性樹脂層133bの上記第1及び第3方向の断面で測定したものであることができる。より具体的に、積層型電子部品100の第2方向の中央で第1及び第3方向に切断した断面で、第3導電性樹脂層133bの断面領域を走査型電子顕微鏡(SEM)で1000倍以上または2000倍以上の倍率で観察して測定したものであることができる。
【0096】
一実施形態において、第3導電性粒子33aの平均フェレット直径は10μm以上であることができる。第3導電性粒子33aの平均フェレット直径が10μm以上である場合、内部ネットワーク構造の連結性に寄与できる第3導電性粒子33aの割合が高く、本発明の直流抵抗(Rdc)低減効果及び発熱量低減効果がさらに顕著になることができる。
【0097】
前述のように、第3導電性粒子33aの平均フェレット直径は、第3導電性樹脂層133bの上記第1及び第3方向の断面で測定したものであることができる。より具体的に、第3導電性粒子33aの平均フェレット直径は、積層型電子部品100の第2方向の中央で第1及び第3方向に切断した断面で、第3導電性樹脂層133bの断面領域を走査型電子顕微鏡(SEM)で1000倍以上または2000倍以上の倍率で観察した後、上記断面領域内で観察された複数の第3導電性粒子33aの最大フェレット直径を平均した値を意味し得る。
【0098】
一実施形態において、第3外部電極133は、第3電極層133aと第3導電性樹脂層133bとの間に配置され、第4金属間化合物133d1を含む第3界面層133dを含むことができる。また、第3界面層133dは、第3電極層133aと接するガラス133d2をさらに含むことができる。
【0099】
第3界面層133dの第4金属間化合物133d1は、第3電極層133aの金属と上記低融点金属との金属間化合物であることができる。例えば、上記低融点金属がSnまたはSn合金を含む場合、第4金属間化合物133d1はCuSnを含むことができる。第4金属間化合物133d1は、第2金属間化合物131d1と互いに同一の金属間化合物を含んでもよく、互いに異なる金属間化合物を含んでもよい。
【0100】
第3界面層133dは、第3電極層133aと第3導電性樹脂層133bとの間の浮き上がり不良が発生することを防止し、第3電極層133aと第3導電性樹脂層133bとの接合力を向上させることができる。
【0101】
(実験例)
先ず、誘電体層及び内部電極を含む本体を準備した後、上記本体の第3面及び第4面を、導電性及びガラスを含む導電性ペーストにディッピングしてから焼成することで、第1電極層を準備した。その後、第1電極層が形成された本体に、金属粉末、低融点金属粉末、及び熱硬化性樹脂を含む導電性樹脂組成物を塗布し、硬化熱処理して第1導電性樹脂層を準備し、上記第1導電性樹脂層上に、Niめっき層及びSnめっき層を順に形成することで第1及び第2外部電極を形成した。
【0102】
同様の方法により、上記本体の第5面及び第6面に、第3電極層、第3導電性樹脂層、及びNiめっき層及びSnめっき層を順に形成して第3外部電極を形成することで、サンプルチップを準備した。
【0103】
その後、サンプルチップの第3方向の中央で第1及び第2方向に切断した断面で、上記第1導電性樹脂層の断面領域(第1方向のサイズ:10μm~20μm、第2方向のサイズ:10μm~35μm)を、加速電圧:10kV、WD(Working Distance):8~12mm、分析倍率:2000倍の条件で走査型電子顕微鏡(SEM)にてスキャンし、上記第1導電性樹脂層の画像を得た。
【0104】
その後、上記で得られた画像をImageJプログラムで処理し、上記第1導電性粒子が形成された領域を黒白処理した後、上記ImageJプログラムにより上記第1導電性粒子の最大フェレット直径を測定した。この時、上記第1導電性粒子のフェレット直径は、図8に示されたように、第1導電性粒子31aの一端から他端までの最大距離(D1、D2、D3、D4、D5、…)で測定した。
【0105】
一方、上記第1導電性樹脂層の断面領域の外郭にわたっている上記第1導電性粒子に対しては、測定されたフェレット直径の2倍をフェレット直径とし、ノイズを除去するために、0.5μm以下の測定値は除いた。また、各試験番号当たり20個のサンプルに対して、第1導電性粒子の全個数に対する、14μm以上のフェレット直径を有する第1導電性粒子の個数の割合(N1/N2)を測定した後、その平均値を下記表1に記載した。
【0106】
直流抵抗(Rdc)は、LCRメーターのピンセットプローブのコンタクトチップをサンプルチップの第1及び第2外部電極にそれぞれ接触させて測定し、各試験番号当たり20個のサンプルに対して直流抵抗を測定した後、その平均値を下記表1に記載した。
【0107】
【表1】
【0108】
表1を参照すると、試験番号1~5は、N1/N2が17%未満であり、直流抵抗が40mΩ以上であることが確認できる。これに対し、試験番号6から、直流抵抗が急激に減少することが確認できる。すなわち、試験番号6~9は、N1/N2が17%以上であって、電気的連結性が向上してサンプルチップの直流抵抗を低減させ、これにより、発熱量を低減することができることを確認した。
【0109】
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外れ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。
【0110】
一方、本発明で用いられた一実施例という表現は、互いに同一の実施例を意味せず、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るものである。しかし、上記提示された一実施例は、他の実施例の特徴と結合して実施される場合を排除しない。例えば、特定の一実施例で説明された事項が他の実施例で説明されていなくても、他の実施例でその事項と反対の説明がされているかその事項と矛盾する説明がされていない限り、他の実施例に関連する説明であると解釈することもできる。
【符号の説明】
【0111】
100 積層型電子部品
110 本体
111 誘電体層
112、113 カバー部
121、122 内部電極
131、132、133 外部電極
131a、132a、133a 電極層
131b、132b、133b 導電性樹脂層
131c、132c、133c めっき層
131d、132d、133d 界面層
31a、33a 導電性粒子
31b、33b 樹脂
31a1、33a1 金属粒子
31a2 第1金属間化合物
131d1 第2金属間化合物
33a2 第3金属間化合物
133d2 第4金属間化合物
131d2、133d2 ガラス
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8