(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】P2024085361
(43)【公開日】2024-06-26
(54)【発明の名称】積層型電子部品
(51)【国際特許分類】
H01G 4/30 20060101AFI20240619BHJP
【FI】
H01G4/30 201L
H01G4/30 515
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023070873
(22)【出願日】2023-04-24
(31)【優先権主張番号】10-2022-0175001
(32)【優先日】2022-12-14
(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】パク、ヨン
(72)【発明者】
【氏名】リー、ジョン ホ
(72)【発明者】
【氏名】パク、ジュン ジン
(72)【発明者】
【氏名】キム、ス ミン
(72)【発明者】
【氏名】リー、エウン ジュン
(72)【発明者】
【氏名】ホン、ヨン ミン
(72)【発明者】
【氏名】リー、ジ ヒェオン
(72)【発明者】
【氏名】カン、シム チュン
(72)【発明者】
【氏名】キム、ミン ウー
(72)【発明者】
【氏名】パク、ジュン タエ
【テーマコード(参考)】
5E001
5E082
【Fターム(参考)】
5E001AB03
5E001AC04
5E001AD04
5E001AE01
5E001AE02
5E001AE03
5E001AE04
5E001AH01
5E001AH05
5E001AH07
5E001AH09
5E001AJ02
5E082AA01
5E082AB03
5E082BC31
5E082BC32
5E082BC33
5E082EE04
5E082EE05
5E082EE23
5E082EE35
5E082EE39
5E082FF05
5E082FG03
5E082FG04
5E082FG26
5E082FG32
5E082FG46
(57)【要約】
【課題】積層型電子部品の圧着及び積層工程で加えられる熱及び圧力によって誘電体層に加えられるストレスを減少させ、積層型電子部品の外部環境による変形を減少させ、積層型電子部品を実装する場合に発生し得るクラックから積層型電子部品の容量形成部を保護する。
【解決手段】本発明の一実施形態による積層型電子部品は、誘電体層、及び上記誘電体層と交互に配置される内部電極を含む本体、及び上記本体上に配置される外部電極を含み、上記誘電体層は、窒素ドープされたポリドーパミンを含む。
【選択図】
図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
誘電体層、及び前記誘電体層と交互に配置される内部電極を含む本体と、
前記本体上に配置される外部電極と、を含み、
前記誘電体層は窒素ドープされたポリドーパミンを含む、積層型電子部品。
【請求項2】
前記誘電体層で測定したCIE L*a*b*表色系値が30<L*<34、-4<a*<-2、及び-16<b*<-14を満たす、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項3】
前記窒素ドープされたポリドーパミンは板状構造である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項4】
前記誘電体層は重合されたポリドーパミンをさらに含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項5】
前記誘電体層は、XPS分析による結合エネルギー(binding energy)に対するスペクトル強度の関係を示した2軸グラフにおいて、N1sピーク(peak)及びC1sピーク(peak)が検出される、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項6】
前記N1sピーク(peak)の強度(intensity)は、395eV(6.33×10-17J)以上405eV(6.49×10-17J)以下の結合エネルギー(binding energy)で最大値を有し、前記C1sピーク(peak)の強度(intensity)は、280eV(4.49×10-17J)以上290eV(4.65×10-17J)以下の結合エネルギー(binding energy)で最大値を有する、請求項5に記載の積層型電子部品。
【請求項7】
前記誘電体層は、ラマンスペクトル(Raman spectrum)分析による波数に対するスペクトル強度の関係線を示した2軸グラフにおいて、
1361cm-1以上1380cm-1以下の波数を有する1次ピーク(peak)及び1611cm-1以上1630cm-1以下の波数を有する2次ピーク(peak)が検出される、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項8】
前記1次ピーク(peak)の半値全幅は80cm-1以上90cm-1以下であり、前記2次ピーク(peak)の半値全幅は100cm-1以上110cm-1以下である、請求項7に記載の積層型電子部品。
【請求項9】
前記誘電体層はポリビニルブチラールをさらに含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項10】
前記誘電体層は、Ba及びTiを含む酸化物をさらに含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項11】
前記誘電体層の平均厚さは0.35μm以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項12】
前記内部電極は、前記誘電体層と第1方向に交互に配置される第1内部電極及び第2内部電極を含み、
前記本体は、前記第1方向に向かい合う第1面及び第2面、前記第1面及び前記第2面と連結され、第2方向に向かい合う第3面及び第4面、前記第1面~前記第4面と連結され、第3方向に向かい合う第5面及び第6面を含み、前記第1内部電極及び前記第2内部電極が第1方向に重なって容量を形成する容量形成部及び前記容量形成部の第3方向の一面及び他面に配置されるマージン部を含み、
前記マージン部はポリドーパミンを含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
【請求項13】
前記マージン部と前記容量形成部との間には接着部が配置され、
前記接着部はポリドーパミンを含む、請求項12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:Multilayer Ceramic Capacitor)は、回路に電流が一定に流れるように調節する役割を果たす代表的な受動素子である。携帯電話、パーソナルコンピュータ、ディスプレイから現在の電気自動車に至るまで広く使われており、半導体に次ぐほど重要であるため、電子産業の米と呼ばれる。電子産業の小型化及び多機能化に応えて、積層セラミックキャパシタも超小型、超高容量化していく傾向にある。これにより、積層セラミックキャパシタを構成する誘電体層の薄膜化が要求される実情である。
【0003】
しかし、誘電体層の薄膜化は、積層セラミックキャパシタの機械的物性を低下させることがあり、これがクラック、デラミネーションなどを誘発するか、耐湿、高温信頼性を低下させる原因となることがある。したがって、積層セラミックキャパシタの機械的物性の低下を防止することができるように、誘電体層の強度、靭性、誘電体層間の粘着力を向上させることができる方案に対する研究が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の様々な目的の一つとして、積層型電子部品の圧着及び積層工程で加えられる熱及び圧力によって誘電体層に加えられるストレスを減少させることである。
【0005】
本発明の様々な目的の一つとして、積層型電子部品の外部環境による変形を減少させることである。
【0006】
本発明の様々な目的の一つとして、積層型電子部品を実装する場合に発生し得るクラックから積層型電子部品の容量形成部を保護することである。
【0007】
但し、本発明の目的は、上述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解することができる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施形態による積層型電子部品は、誘電体層、及び上記誘電体層と交互に配置される内部電極を含む本体と、上記本体上に配置される外部電極と、を含み、上記誘電体層は窒素ドープされたポリドーパミンを含む。
【発明の効果】
【0009】
本発明の様々な効果の一つは、積層型電子部品の誘電体層が窒素ドープされたポリドーパミンを含むことで圧着及び積層工程で加えられる熱及び圧力を下げることである。
【0010】
本発明の様々な効果の一つは、積層型電子部品の誘電体層が窒素ドープされたポリドーパミンを含むことで誘電体層の係数(modulus)を向上させることである。
【0011】
本発明の様々な効果の一つは、積層型電子部品の誘電体層が窒素ドープされたポリドーパミンを含むことで誘電体層の靭性が向上することである。
【0012】
本発明の様々な効果の一つは、上記様々な効果によって積層型電子部品の信頼性を向上させることである。
【0013】
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、より容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
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3】
図2のII-II'線に沿った断面図である。
【
図4】本発明の一実施形態による本体を概略的に分解して示した分解斜視図である。
【
図5】本発明の一実施形態による窒素ドープされたポリドーパミンが形成される過程を示した概略図である。
【
図6】(a)は、比較例による誘電体層をXPS分析して結合エネルギー(binding energy)に対するスペクトル強度の関係を示した2軸グラフであり、(b)は、実施例による誘電体層をXPS分析して結合エネルギー(binding energy)に対するスペクトル強度の関係を示した2軸グラフである。
【
図7】(a)は、
図6の(b)のN1sピーク(peak)をデコンボリューション(deconvolution)して分析した結果を示したグラフであり、(b)は、
図6の(b)のC1s peakをdeconvolutionして分析した結果を示したグラフである。
【
図8】(a)は、本発明の一実施形態による誘電体層の焼成前の状態でラマンスペクトル(Raman spectrum)分析による波数に対するスペクトル強度の関係線を示した2軸グラフであり、(b)は、本発明の一実施形態による誘電体層の焼成後の状態でラマンスペクトル(Raman spectrum)分析による波数に対するスペクトル強度の関係線を示した2軸グラフである。
【
図9】(a)は、比較例と実施例による誘電体層の粘着力(adhesive force)を比較した結果を示したグラフであり、(b)は、比較例と実施例による誘電体層の弾性係数(Elastic Modulus)を比較した結果を示したグラフである。
【
図10】本発明の一実施形態による積層型電子部品の第1方向及び第3方向の断面を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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(また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。
【0016】
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。
【0017】
図面において、第1方向は誘電体層を挟んで第1内部電極及び第2内部電極が交互に配置される方向または厚さ(T)方向、上記第1方向と垂直な方向である第2方向及び第3方向のうち、上記第2方向は長さ(L)方向、上記第3方向は幅(W)方向と定義することができる。
【0018】
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は、
図1のI-I'線に沿った断面図であり、
図3は、
図2のII-II'線に沿った断面図であり、
図4は、本発明の一実施形態による本体を概略的に分解して示した分解斜視図であり、
図5は、本発明の一実施形態による窒素ドープされたポリドーパミンが形成される過程を示した概略図であり、
図6の(a)は、比較例による誘電体層をXPS分析して結合エネルギー(binding energy)に対するスペクトル強度の関係を示した2軸グラフであり、(b)は、実施例による誘電体層をXPS分析して結合エネルギー(binding energy)に対するスペクトル強度の関係を示した2軸グラフであり、
図7の(a)は、
図6の(b)のN1sピーク(peak)をデコンボリューション(deconvolution)して分析した結果を示したグラフであり、(b)は、
図6の(b)のC1sピーク(peak)をデコンボリューション(deconvolution)して分析した結果を示したグラフであり、
図8の(a)は、本発明の一実施形態による誘電体層の焼成前の状態でラマンスペクトル(Raman spectrum)分析による波数に対するスペクトル強度の関係線を示した2軸グラフであり、(b)は、本発明の一実施形態による誘電体層の焼成後の状態でラマンスペクトル(Raman spectrum)分析による波数に対するスペクトル強度の関係線を示した2軸グラフであり、
図9の(a)は、比較例と実施例による誘電体層の粘着力(adhesive force)を比較した結果を示したグラフであり、(b)は、比較例と実施例による誘電体層の弾性係数(Elastic Modulus)を比較した結果を示したグラフであり、
図10は、本発明の一実施形態による積層型電子部品の第1方向及び第3方向の断面を示した断面図である。
【0019】
以下では、
図1~
図10を参照して、本発明の一実施形態による積層型電子部品100及び様々な実施形態について詳細に説明する。
【0020】
本体110は、誘電体層111及び内部電極121、122が交互に配置されている。
【0021】
本体110の具体的な形状に特に制限はないが、図示のように本体110は六面体状やこれと類似した形状からなることができる。焼成過程で本体110に含まれたセラミック粉末の収縮により、本体110は完全な直線を有する六面体状ではなく、実質的に六面体状を有することができる。
【0022】
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、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、第1面1及び第2面2と連結され、第3面3及び第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。
【0023】
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(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。
【0024】
本発明の一実施形態によると、上記誘電体層111を形成する原料は、十分な静電容量が得られる限り特に制限されない。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。上記チタン酸バリウム系材料は、BaTiO3系セラミック粉末を含むことができ、上記セラミック粉末の例示として、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)などが挙げられる。すなわち、誘電体層111は、Ba及びTiを含む酸化物を含むことができる。
【0025】
また、上記誘電体層111を形成する原料は、チタン酸バリウム(BaTiO3)などのパウダー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。
【0026】
本発明の一実施形態のように、誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミンを含むようにするための例示として、ポリドーパミンがコーティングされたチタン酸バリウム系粉末を用いて誘電体層111を形成する方法を用いることができる。
【0027】
一方、誘電体層111の平均厚さtdは特に限定する必要はない。例えば、誘電体層111の平均厚さtdは、0.2μm以上2μm以下であることができる。
【0028】
但し、一般的に誘電体層を0.6μm未満の厚さに薄く形成する場合、特に誘電体層の厚さが0.35μm以下の場合には、積層型電子部品100の信頼性がさらに低下されることがある。
【0029】
本発明の一実施形態によると、誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミンを含むため、誘電体層111の平均厚さtdが0.35μm以下である場合にも積層型電子部品100の信頼性を確保することができる。すなわち、誘電体層111の平均厚さtdが0.35μm以下である場合に、本発明による信頼性向上効果がより顕著になることができる。
【0030】
誘電体層111の平均厚さtdは、上記第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の平均厚さtdを意味することができる。
【0031】
誘電体層111の平均厚さtdは、本体110の長さ及び厚さ方向(L-T)断面を1万倍率の走査電子顕微鏡(SEM、Scanning Electron Microscope)を用いて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、スキャンされたイメージにおいて一つの誘電体層を長さ方向に等間隔の30つの地点でその厚さを測定して平均値を測定することができる。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つの誘電体層に拡張して平均値を測定すると、誘電体層の平均厚さをさらに一般化することができる。
【0032】
本体110は、本体110の内部に配置され、誘電体層111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122を含んで容量が形成される容量形成部Acと、上記容量形成部Acの第1方向の上部に形成されたカバー部112及び下部に形成されたカバー部113を含むことができる。
【0033】
また、上記容量形成部Acは、キャパシタの容量形成に寄与する部分であり、誘電体層111を挟んで複数の第1内部電極121及び第2内部電極122を繰り返し積層して形成されることができる。
【0034】
一実施形態において、上記容量形成部Acの第1方向の一面には、上部カバー部112が配置されることができ、上記容量形成部Acの第1方向の他面には、下部カバー部113を含むことができる。
【0035】
上記上部カバー部112及び下部カバー部113は、単一誘電体層または2つ以上の誘電体層を容量形成部Acの上下面にそれぞれ厚さ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の損傷を防止する役割を果たすことができる。
【0036】
上記上部カバー部112及び下部カバー部113は内部電極を含まず、誘電体層111と同一材料を含むことができる。
【0037】
すなわち、上記上部カバー部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。
【0038】
一方、カバー部112、113の平均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をより容易に達成するために、カバー部112、113の平均厚さtcは15μm以下であることができる。
【0039】
カバー部112、113の平均厚さは第1方向の大きさを意味することができ、容量形成部Acの上部または下部で等間隔の5つの地点で測定したカバー部112、113の第1方向の大きさを平均した値であることができる。
【0040】
一実施形態において、上記容量形成部Acの第3方向の一面及び他面にはマージン部114、115が配置されることができる。
【0041】
マージン部114、115は、本体110の第5面5に配置されたマージン部114と、第6面6に配置されたマージン部115を含むことができる。すなわち、マージン部114、115は、上記本体110の第3方向(幅方向)の両端面(end surfaces)に配置されることができる。
【0042】
マージン部114、115は、
図3に示されたように、上記本体110を幅-厚さ(W-T)方向に切断した断面(cross-section)で第1及び第2内部電極121、122の両端と本体110の境界面との間の領域を意味することができる。
【0043】
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の損傷を防止する役割を果たすことができる。
【0044】
マージン部114、115は、セラミックグリーンシート上にマージン部が形成されるところを除いて導電性ペーストを塗布して内部電極を形成することで形成されたものであることができる。
【0045】
また、内部電極121、122による段差を抑制するために、積層後の内部電極が本体の第5面5及び第6面6に露出するように切断した後、単一誘電体層または2つ以上の誘電体層を容量形成部Acの両側面に第3方向(幅方向)に積層してマージン部114、115を形成することもできる。したがって、後述する一実施形態による積層型電子部品では、本体110は、容量形成部Acの第3方向の一面に配置されたマージン部114、115を含む構造を有することができる。
【0046】
一方、マージン部114、115の幅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をより容易に達成するために、マージン部114、115の平均幅は15μm以下であることができる。
【0047】
マージン部114、115の平均幅は、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、容量形成部Acの側面で等間隔の5つの地点で測定したマージン部114、115の第3方向の大きさを平均した値であることができる。
【0048】
内部電極121、122は、誘電体層111と第1方向に交互に配置される。
【0049】
内部電極121、122は、第1内部電極121及び第2内部電極122を含むことができる。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を挟んで互いに対向するように交互に配置され、本体110の第3面3及び第4面4にそれぞれ連結されることができる。具体的には、第1内部電極121の一端は第3面に連結され、第2内部電極122の一端は第4面に連結されることができる。すなわち、一実施形態において、内部電極121、122は、第3面3または第4面4と接することができる。
【0050】
第1内部電極121は第4面4から離隔して、第3面3を介して露出し、第2内部電極122は第3面3から離隔して、第4面4を介して露出することができる。本体の第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。
【0051】
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。したがって、第1内部電極121は第4面4で一定距離離隔して形成され、第2内部電極122は第3面3で一定距離離隔して形成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。
【0052】
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一つ以上を含むことができる。
【0053】
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一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、本発明はこれに限定されるものではない。
【0054】
また、内部電極121、122の平均厚さteは特に限定する必要はない。例えば、内部電極121、122の平均厚さteは、0.2μm以上2μm以下であることができる。
【0055】
但し、一般的に、内部電極を0.6μm未満の厚さで薄く形成する場合、特に内部電極の厚さが0.35μm以下である場合には、積層型電子部品100の信頼性がさらに問題となり得る。
【0056】
本発明の一実施形態によると、誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミンを含むため、内部電極121、122の平均厚さteが0.35μm以下である場合にも信頼性を向上させることができる。したがって、内部電極121、122の厚さが平均0.35μm以下である場合に本発明による効果がより顕著になることができ、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ことができる。
【0057】
上記内部電極121、122の平均厚さteは、内部電極121、122の平均厚さteを意味することができる。内部電極121、122の平均厚さteは、本体110の長さ及び厚さ方向(L-T)の断面を1万倍率の走査電子顕微鏡(SEM、Scanning Electron Microscope)を用いて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、スキャンされたイメージにおいて一つの内部電極を長さ方向に等間隔の30つの地点でその厚さを測定して平均値を測定することができる。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つの内部電極に拡張して平均値を測定すると、内部電極の平均厚さをさらに一般化することができる。
【0058】
本体110上には外部電極131、132が配置される。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た第1外部電極131及び第2外部電極132を含むことができる。
【0059】
本実施形態では、積層型電子部品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更することができる。
【0060】
一方、外部電極131、132は、金属などの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。
【0061】
例えば、外部電極131、132は、本体110上に配置される電極層及び電極層上に形成されためっき層を含むことができる。
【0062】
電極層に対するより具体的な例を挙げると、電極層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。
【0063】
また、電極層は、本体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。また、電極層は、本体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。
【0064】
電極層に含まれる導電性金属として、電気導電性に優れた材料を用いることができ、特に限定されない。例えば、導電性金属は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)及びこれらの合金のうち一つ以上であることができ、好ましくは本体との接着力を向上させるために銅(Cu)であることができる。
【0065】
めっき層は実装特性を向上させる役割を果たす。めっき層の種類は特に限定されず、Ni、Sn、Pd及びこれらの合金のうち一つ以上を含むめっき層であることができ、複数の層から形成されることができる。
【0066】
めっき層に対するより具体的な例を挙げると、めっき層は、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。
【0067】
積層型電子部品100のサイズは特に限定する必要はない。
【0068】
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る必要があるため、0603(長さ×幅、0.6mm×0.3mm)以下のサイズを有する積層型電子部品100で本発明による信頼性向上効果がより顕著になることができる。
【0069】
したがって、製造誤差、外部電極の大きさなどを考慮すると、積層型電子部品100の長さが0.66mm以下であり、幅が0.33mm以下である場合、本発明による信頼性向上効果がより顕著になることができる。ここで、積層型電子部品100の長さは、積層型電子部品100の第2方向の最大大きさを意味し、積層型電子部品100の幅は、積層型電子部品100の第3方向の最大大きさを意味することができる。
【0070】
本発明の一実施形態によると、誘電体層111は窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)を含む。
【0071】
ポリドーパミン(Polydopamine)は、接着性タンパク質の一種であり、カテコール基及びアミン基を含有している。ポリドーパミンは、ドーパミン前駆体をpH8.5で重合して形成することができ、自己重合(Self-polymerization)による塗布が非常に容易である。ポリドーパミンが誘電体層111に含まれる場合、隣接した誘電体層間の接着性を向上させる役割を果たすことができる。
【0072】
一方、
図5に示されたように、本発明の一実施形態による窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine、(c))を含む誘電体層111を形成するために、ドーパミン塩酸塩(Dopamine Hydrochloride、(a))を誘電体形成用セラミックグリーンシートに添加することができる。誘電体形成用セラミックグリーンシートに添加されたドーパミン塩酸塩(Dopamine Hydrochloride、(a))は、自己重合(Self-polymerization)を介してポリドーパミン(Polydopamine)重合体(b)を形成することができる。この後、積層型電子部品の本体110を形成するための焼成(firing)過程を経て、ポリドーパミン(Polydopamine)重合体(b)の一部は、窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine、(c))で形成され、本発明の一実施形態による誘電体層111には、窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)が含まれる。
【0073】
本発明の一実施形態のように、誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)を含む場合、誘電体層111間の粘着力(adhesive force)を向上させることができ、誘電体層111自体の弾性係数(Elastic Modulus)を向上させることで積層型電子部品100の圧着及び積層過程で加えられた残留応力を緩和し、実装時に発生し得るクラックから容量形成部Acを保護することができる。これにより、積層型電子部品100の信頼性を向上させることができる。
【0074】
窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)が誘電体層111に含まれる含有量は特に制限されない。但し、窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)は誘電体層111で測定したCIE L*a*b*表色系値が30<L*<34、-4<a*<-2及び-16<b*<-14を満たす含有量で含まれることが好ましい。CIE L*a*b*表色系において、CIEは国際照明委員会(Commission Internationale de I'Eclairage)を意味し、L*は明度a*及びb*は彩度を意味する。CIE L*a*b*表色系の値は、誘電体層111に含まれた窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)の含有量に応じて変わることができる。
【0075】
一方、CIE L*a*b*表色系値は、積層型電子部品100を第2方向の中央部まで研磨して第1及び第2方向の断面を露出させた後、容量形成部Acの中央部に配置された誘電体層111の中心部を分光光度計(Spectrophotometer)(CM-700D、Konica)を用いて測定することができる。このとき、誘電体層111の中心部で第2方向に等間隔の任意の3つ以上の地点で測定することで平均値をとることができる。
【0076】
一実施形態において、誘電体層111に含まれる窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)は板状構造であることができる。すなわち、誘電体層111に含まれる窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)は、2次元の構造を有することができる。これにより、誘電体層111の靭性が増加するため、誘電体層111にクラックが発生することを抑制することができ、既にクラックが形成されていてもクラックが容量形成部Acに伝播することを抑制することができる。
【0077】
一実施形態において、誘電体層は重合されたポリドーパミンをさらに含むことができる。ここで重合されたポリドーパミンとは、上述したように、本体110を形成するために焼成(firing)過程を経てポリドーパミン(Polydopamine)重合体(b)の一部が窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)から形成される過程で反応せずに残っているポリドーパミン(Polydopamine)重合体(b)を意味することができる。
【0078】
図6の(a)は、比較例による誘電体層をXPS分析して結合エネルギー(binding energy)に対するスペクトル強度の関係を示した2軸グラフであり、
図6の(b)は、実施例による誘電体層をXPS分析して結合エネルギー(binding energy)に対するスペクトル強度の関係を示した2軸グラフである。誘電体層に対するXPS分析は、積層型電子部品100を第2方向の中央部まで研磨して第1及び第2方向の断面を露出させた後、容量形成部Acの中央部に配置された誘電体層111の中心部をK-アルファ(alpha)線でXPS分析して測定することができる。このとき、誘電体層111の中心部で第2方向に等間隔の任意の3つ以上の地点で測定することで平均値をとることができる。
【0079】
誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)を含むか否かを確認する方法は特に制限されない。一例として、本発明では、X線光電子分析法(XPS、X-ray Photoelectron Spectroscopy)を介して誘電体層111の構成元素、組成、化学的結合状態などを分析することで、窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)の存在有無について確認したが、これに制限されるものではない。
【0080】
比較例の場合、誘電体層が窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)を含まない場合であり、実施例の場合、本発明の一実施形態のように誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)を含む場合である。
【0081】
図6の(a)を参照すると、比較例の誘電体層をXPSで分析した結果、Ba3d5、O1s、Ti2p及びC1sピーク(peak)が検出される。
図6の(b)を参照すると、実施例の誘電体層111をXPSで分析した結果、Ba3d5、O1s、Ti2p、C1sピーク(peak)に加えてN1sピーク(peak)がさらに検出される。XPS分析結果でC1sピーク(peak)と同時にN1sピーク(peak)が検出される場合、窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)が存在すると判断することができる。一方、本発明の実施例において、X線はK-アルファ(alpha)線を用い、100~1000eV領域の強度(intensity)は任意単位(arbitrary unit)(a.u.)値の比較である。
【0082】
一方、一実施形態においては、上記N1sピーク(peak)の強度(intensity)は、395eV(6.33×10-17J)以上405eV(6.49×10-17J)以下の結合エネルギー(binding energy)で最大値を有し、上記C1sピーク(peak)の強度(intensity)は、280eV(4.49×10-17J)以上290eV(4.65×10-17J)以下の結合エネルギーbinding energyで最大値を有することができる。
【0083】
図7の(a)は、
図6の(b)のN1sピーク(peak)をデコンボリューション(deconvolution)して分析した結果を示したグラフであり、
図7の(b)は、
図6の(b)のC1sピーク(peak)をデコンボリューション(deconvolution)して分析した結果を示したグラフである。
【0084】
図7の(a)を参照すると、実施例におけるN1sピーク(peak)をデコンボリューション(deconvolution)によって一級アミン(R-NH
2)、二級アミン(R-NH-R)及び三級アミン(R=N-R)のピーク(peak)に区分することができる。この時、一級アミン(R-NH
2)のピーク(peak)の結合エネルギー(binding energy)は401.8eV(6.44×10
-17J)、二級アミン(R-NH-R)のピーク(peak)の結合エネルギー(binding energy)は399.8eV(6.41×10
-17J)、三級アミン(R=N-R)のピーク(peak)の結合エネルギー(binding energy)は398.5eV(6.38×10
-17J)に該当することができる。
【0085】
図7の(b)を参照すると、実施例におけるC1sピーク(peak)をデコンボリューション(deconvolution)によってC-C、C-N、C-O及びO-C=Oピーク(peak)に区分することができる。この時、C-Cピーク(peak)の結合エネルギー(binding energy)は284.6eV(4.56×10
-17J)、C-Nピーク(peak)の結合エネルギー(binding energy)は285.5eV(4.57×10
-17J)、C-Oピーク(peak)の結合エネルギー(binding energy)は286.4eV(4.59×10
-17J)、O-C=Oピーク(peak)の結合エネルギー(binding energy)は288.5eV(4.62×10
-17J)に該当することができる。
【0086】
図8の(a)は、本発明の一実施形態による誘電体層の焼成前の状態でラマンスペクトル(Raman spectrum)分析による波数に対するスペクトル強度の関係線を示した2軸グラフであり、
図8の(b)は、本発明の一実施形態による誘電体層の焼成後の状態でラマンスペクトル(Raman spectrum)分析による波数に対するスペクトル強度の関係線を示した2軸グラフである。誘電体層に対するラマンスペクトル(Raman spectrum)分析は、積層型電子部品100を第2方向の中央部まで研磨して第1及び第2方向の断面を露出させた後、容量形成部Acの中央部に配置された誘電体層111の中心部を514nmレーザー(laser)のLabRAM HR Evolution Visible_NIR(HORIBA)を用いて測定することができる。このとき、誘電体層111の中心部で第2方向に等間隔の任意の3つ以上の地点で測定することで平均値をとることができ、ラマンシフト(Raman shift)の波数(cm
-1)は1000~2000cm
-1の範囲であり、強度(intensity)は任意単位(arbitrary unit)(a.u.)値の比較である。
【0087】
図8の(a)を参照すると、焼成前の誘電体層のラマンスペクトル(Raman spectrum)分析による波数に対するスペクトル強度の関係線を示した2軸グラフの概形は明らかではなく、3つ以上のピーク(peak)が形成されることが確認できる。
【0088】
図8の(b)を参照すると、一実施形態において、焼成後の誘電体層である本発明の一実施形態による誘電体層111のラマンスペクトル(Raman spectrum)分析による波数に対するスペクトル強度の関係線を示した2軸グラフで1361cm
-1以上1380cm
-1以下の波数を有する1次ピーク(peak)(D peak)及び1611cm
-1以上1630cm
-1以下の波数を有する2次ピーク(peak)(G peak)が検出されることができる。一方、一実施形態において、上記1次ピーク(Peak)の半値全幅は80cm
-1以上90cm
-1以下であり、上記2次ピーク(peak)の半値全幅は100cm
-1以上110cm
-1以下であることが好ましい。これにより、積層型電子部品100の誘電体層111に窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)が形成されることを確認することができる。一方、
図8の(b)によるグラフの概形は、
図8の(a)によるグラフの概形より滑らかな曲線形態であることが確認できる。これにより、積層型電子部品100の誘電体層111に含まれる窒素ドープされたポリドーパミン(N-doped Polydopamine)の少なくとも一部は、2次元の板状構造を有することを確認することができる。
【0089】
一実施形態において、誘電体層111はポリビニルブチラール(PVB、Polyvinyl Butyral)をさらに含むことができる。ポリビニルブチラールは、アセタール、アセチル、ヒドロキシル基を有する共重合体である。一実施形態のように誘電体層111にポリビニルブチラールが含まれる場合、誘電体層111に含まれる窒素ドープされたポリドーパミンと水素結合を介して誘電体層の強度をさらに向上させることができる。
【0090】
図10は、本発明の一実施形態による積層型電子部品の第1方向及び第3方向の断面を示した断面図である。
【0091】
図10を参照すると、内部電極121、122は誘電体層111と第1方向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とを含み、本体110は第1内部電極121及び第2内部電極122が第1方向に重なって容量を形成する容量形成部Ac及び容量形成部Acの第3方向の一面及び他面に配置されるマージン部114、115を含み、マージン部114、115はポリドーパミンを含むことができる。
【0092】
内部電極121、122による段差を抑制するために、積層後に内部電極が本体の第5面5及び第6面6に露出するように切断した後、単一誘電体層または2つ以上の誘電体層を容量形成部Acの両側面に第3方向(幅方向)に積層してマージン部114、115を形成する場合、容量形成部Acとマージン部114、115との間の接着力の低下により隙間が発生することがあり、このような隙間は積層型電子部品100の信頼性を低下させる原因となり得る。一実施形態のように、マージン部114、115がポリドーパミンを含む場合、マージン部114、115と容量形成部Acとの接着力を向上させることができ、隙間が発生することを抑制することができるため、積層型電子部品100の信頼性をさらに向上させることができる。
【0093】
図10を参照すると、一実施形態において、マージン部114、115と容量形成部Acとの間には接着部116、117が配置され、接着部116、117はポリドーパミンを含むことができる。接着部116、117は、容量形成部Acとマージン部114、115との間に配置され、容量形成部Acとマージン部114、115がより強固に接着されるようにすることができる。このとき、接着部116、117にポリドーパミンが含まれる場合、窒素ドープされたポリドーパミンを含む誘電体層111、ポリドーパミンを含むマージン部114、115及びポリドーパミンが含まれた接着部116、117がより強く接着されることができるため、積層型電子部品100の機械的剛性及び信頼性をさらに向上させることができる。
【0094】
一方、一実施形態によってマージン部114、115または接着部116、117に含まれるポリドーパミンは、窒素ドープされたポリドーパミンであることができ、マージン部114、115または接着部116、117は、板状構造の窒素ドープされたポリドーパミンを含むことができる。
【0095】
(実施例)
図9の(a)は、比較例と実施例による誘電体層の粘着力(adhesive force)を比較した結果を示したグラフであり、
図9の(b)は、比較例と実施例とによる誘電体層の弾性係数(Elastic Modulus)を比較した結果を示したグラフである。
【0096】
図9のグラフは、積層型電子部品のサンプル10つで行った結果であり、誘電体層の粘着力はナノインデンテーション(nanoindentation)(iNano Nanoindenter、KLA-Tencor)で荷重50mNと深さ500nmの条件で測定された。誘電体層の弾性係数は、AFM(XE-100、Park system)コンタクト(contact)モードで行われた。条件は10回のランダム位置(random positions)であり、10nNの限界荷重(force limit)である。カンチレバーチップ(Cantilever tip)と基板と、に同じ誘電体層をコーティングして、力-変位曲線(F-D curve)を介して粘着力が測定される。
【0097】
図9の(a)及び(b)における比較例は、誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミンを含まない場合であり、実施例は、誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミンを含む場合である。
図9の(a)及び(b)を参照すると、誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミンを含む実施例が、誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミンを含まない比較例よりも粘着力及び弾性係数に優れていることが確認できる。具体的には、実施例による誘電体層111の場合、粘着力が16.53(gf)の平均値と、16.08(gf)超過18.32(gf)未満の範囲と、を有するのに対し、比較例による誘電体層111の場合、粘着力が10.10(gf)の平均値と、13.09(gf)超過15.81(gf)未満の範囲と、を有する。また、実施例による誘電体層111の弾性係数は、16.79Mpaの平均値と、14.03Mpa超過19.36Mpa未満の範囲と、を有するのに対し、比較例による誘電体層111の弾性係数は14.39Mpaの平均値と、7.37Mpa超過12.85Mpa未満の範囲と、を有する。
【0098】
下記表1は、比較例による積層型電子部品のサンプル40個と実施例による積層型電子部品のサンプル40個について複合信頼性評価を行い、その結果を示したものである。比較例は、誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミンを含まない場合であり、実施例は、誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミンを含む場合であり、これを除いた他の構成要素は実質的に同じである。
【0099】
複合信頼性評価は、すべてのサンプルについて段階1(40℃、4.8V、1時間)、段階2(85℃、4.8V、1時間)及び段階3(85℃、2.8V、相対湿度65%、2時間)を順に経て行われ、段階1から段階3まで絶縁抵抗値が107以下に低下する場合を不良と評価した。
【0100】
【0101】
比較例の場合、複合信頼性評価の進行時に一部のサンプルで絶縁抵抗が劣化する現象が発生することが確認でき、実施例の場合、段階1~段階3を順に適用しても絶縁抵抗が劣化しないことが確認できる。すなわち、誘電体層111が窒素ドープされたポリドーパミンを含む本発明の一実施形態による積層型電子部品100は、誘電体層が窒素ドープされたポリドーパミンを含まない従来の場合よりも耐湿及び高温信頼性に優れることが確認できる。
【0102】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態及び添付図面によって限定されるものではなく、添付された特許請求の範囲によって限定しようとする。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を逸脱しない範囲内で当技術分野の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、これもまた本発明の範囲に属するといえる。
【0103】
また、本開示で用いられた「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例は、他の一実施例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、特定の一実施例で説明された事項が他の一実施例で説明されていなくても、他の一実施例でその事項と反対または矛盾する説明がない限り、他の一実施例に関連した説明であると理解することができる。
【0104】
本開示で用いられた用語は、単に一実施例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】
【0105】
100 積層型電子部品
111 誘電体層
112、113 カバー部
114、115 マージン部
116、117 接着部
121、122 内部電極
131、132 外部電極