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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】P2024095953
(43)【公開日】2024-07-11
(54)【発明の名称】積層型電子部品
(51)【国際特許分類】
   H01G 4/30 20060101AFI20240704BHJP
【FI】
H01G4/30 201D
H01G4/30 516
H01G4/30 201G
H01G4/30 201C
H01G4/30 201F
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023133477
(22)【出願日】2023-08-18
(31)【優先権主張番号】10-2022-0189483
(32)【優先日】2022-12-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】594023722
【氏名又は名称】サムソン エレクトロ-メカニックス カンパニーリミテッド.
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】李 種晧
(72)【発明者】
【氏名】車 ▲ギョン▼津
(72)【発明者】
【氏名】車 梵夏
(72)【発明者】
【氏名】崔 亨綜
(72)【発明者】
【氏名】千 晋雨
【テーマコード(参考)】
5E001
5E082
【Fターム(参考)】
5E001AB03
5E001AC10
5E001AD04
5E001AE02
5E001AE03
5E001AE04
5E001AF03
5E001AF06
5E001AH01
5E001AH05
5E001AH07
5E001AH09
5E001AJ01
5E082AB03
5E082EE05
5E082EE23
5E082EE35
5E082FF05
5E082FG03
5E082FG26
5E082FG46
5E082JJ03
5E082JJ12
(57)【要約】
【課題】信頼性に優れ、内部電極の連結性が向上した積層型電子部品を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態による積層型電子部品は、複数の誘電体層及び内部電極を含み、上記誘電体層と内部電極が第1方向に交互に配置される容量形成部、第1方向において上記容量形成部の一面に配置され、誘電体層を含む第1カバー部、及び第1方向において上記容量形成部の他面に配置され、誘電体層を含む第2カバー部を含む本体と、上記本体に配置される外部電極と、を含み、上記複数の内部電極のうち上記第1カバー部に最も近く配置された内部電極をIE1、上記第2カバー部に最も近く配置された内部電極をIE2としたとき、IE1の中央部及びIE2の中央部の少なくとも一つで測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下であり、上記複数の内部電極のうち一つ以上は中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下であることができる。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の誘電体層及び複数の内部電極を含み、前記誘電体層と前記内部電極が第1方向に交互に配置される容量形成部、前記第1方向において前記容量形成部の一面に配置され、誘電体層を含む第1カバー部、及び前記第1方向において前記容量形成部の他面に配置され、誘電体層を含む第2カバー部を含む本体と、
前記本体に配置される外部電極と、を含み、
前記複数の内部電極のうち前記第1カバー部に最も近く配置された内部電極をIE1、前記第2カバー部に最も近く配置された内部電極をIE2としたとき、IE1の中央部及びIE2の中央部の少なくとも一つで測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下であり、
前記複数の内部電極のうち一つ以上の内部電極の中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下である、積層型電子部品。
【請求項2】
前記IE1の中央部及び前記IE2の中央部の少なくとも一つで測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.00684以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項3】
前記IE1の中央部及び前記IE2の中央部の少なくとも一つで測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00330以上0.00684以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項4】
前記複数の内部電極のうち前記IE1及び前記IE2を除いた内部電極の中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項5】
前記中央部は、前記誘電体層との界面から20nm以上離隔した領域である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項6】
前記内部電極の前記誘電体層との界面に隣接した領域のSn含量が中央部でのSn含量よりも2倍以上高い、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項7】
前記誘電体層との界面に隣接した領域は前記誘電体層との界面から5nm以内の領域であり、
前記中央部は前記誘電体層との界面から20nm以上離隔した領域である、請求項6に記載の積層型電子部品。
【請求項8】
前記複数の内部電極のうち前記IE1及び前記IE2を除いた内部電極は、Snを含まない、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項9】
前記内部電極は、2つ以上の導電部及び隣接した導電部同士の間に配置された切れ部を含み、前記内部電極の全長に対する前記導電部の長さの合計の比率を内部電極の連結性としたとき、
前記IE1及び前記IE2の内部電極の連結性が80%以上である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項10】
前記複数の内部電極のうち、中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下である内部電極の個数比率は90%以上である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項11】
前記容量形成部において前記第1カバー部と隣接した領域をK1、前記容量形成部において前記第2カバー部と隣接した領域をK2、前記K1と前記K2との間に配置された領域をKcとしたとき、
前記K1及び前記K2に含まれた内部電極の中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下であり、
前記Kcに含まれた内部電極の中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項12】
前記容量形成部の前記第1方向に沿った最大サイズに対する前記Kcの前記第1方向に沿った最大サイズの比は0.9以上である、請求項11に記載の積層型電子部品。
【請求項13】
前記第1カバー部及び前記第2カバー部のうち一つ以上はダミー電極を含み、
前記ダミー電極の中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項14】
前記外部電極は、互いに離隔して配置される第1外部電極及び第2外部電極を含み、
前記ダミー電極は、前記第1外部電極と連結される第1ダミー電極、及び前記第1ダミー電極から離隔して配置され、前記第2外部電極と連結される第2ダミー電極を含む、請求項13に記載の積層型電子部品。
【請求項15】
前記複数の内部電極のうち少なくとも一つの平均厚さが0.35μm以下である、請求項14に記載の積層型電子部品。
【請求項16】
前記複数の誘電体層のうち少なくとも一つの平均厚さが0.37μm以下である、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多様な電子製品の印刷回路基板に装着されて電気を充電又は放電させる役割を果たすチップ形態のキャパシタである。
【0003】
このような積層セラミックキャパシタは、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、多様な電子装置の部品として使用されることができる。近年では、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及び高出力化するにつれて、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も増大しつつある。
【0004】
積層セラミックキャパシタの小型化及び高容量化を達成するためには、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。
【0005】
しかしながら、誘電体層を薄くする場合、同一電圧で印加される電場が増加するにつれて漏れ電流が増加するという問題点が発生する。
【0006】
また、本体の中央部は、本体の端部に比べて残留炭素と残留硫黄の含量が高く、高温で炭素及び硫黄が急激に酸化して内部電極の表面を不安定化させるため、内部電極の連結性が低下する恐れがある。
【0007】
そこで、内部電極又は誘電体層にSnを添加して内部電極と誘電体層との界面にSn含量が高い領域を形成することで漏れ電流を抑制し、内部電極の連結性を向上させようとする試みがあった。
【0008】
ところが、Sn添加の際、誘電体の焼結性が増加して焼成過程で長さ方向及び幅方向に急激な収縮が発生し、これによって、誘電体層の厚さが厚くなって静電容量の減少現象が発生する恐れがあった。
【0009】
そこで、Sn添加による負の効果を抑制しつつ信頼性を向上させることができる方案の開発が要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の解決しようとする課題の一つは、信頼性に優れた積層型電子部品を提供するためである。
【0011】
本発明の解決しようとする課題の一つは、内部電極の連結性が向上した積層型電子部品を提供するためである。
【0012】
本発明の解決しようとする課題の一つは、Sn添加による静電容量の減少を抑制するためである。
【0013】
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されることができる。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の一実施形態による積層型電子部品は、複数の誘電体層及び内部電極を含み、上記誘電体層と内部電極が第1方向に交互に配置される容量形成部、第1方向において上記容量形成部の一面に配置され、誘電体層を含む第1カバー部、及び第1方向において上記容量形成部の他面に配置され、誘電体層を含む第2カバー部を含む本体と、上記本体に配置される外部電極と、を含み、上記複数の内部電極のうち上記第1カバー部に最も近く配置された内部電極をIE1、上記第2カバー部に最も近く配置された内部電極をIE2としたとき、IE1の中央部及びIE2の中央部の少なくとも一つで測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下であり、上記複数の内部電極のうち一つ以上は中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下であることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明の様々な効果の一つとして、内部電極が配置された位置に応じて内部電極のSn含量を調整することで、積層型電子部品の信頼性を向上させることができる。
【0016】
本発明の様々な効果の一つとして、内部電極が配置された位置に応じて内部電極のSn含量を調整することで、内部電極の連結性を向上させることができる。
【0017】
本発明の様々な効果の一つとして、内部電極が配置された位置に応じて内部電極のSn含量を調整することで、Sn添加による静電容量の減少を抑制することができる。
【0018】
但し、本発明の多様且つ有益な長所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】
【0019】
図1】本発明の一実施形態による積層型電子部品の斜視図を概略的に示した図面である。
図2図1のI-I’断面図を概略的に示した図面である。
図3図1のII-II’断面図を概略的に示した図面である。
図4】本発明の一実施形態による積層型電子部品の本体を分解して概略的に示した分解斜視図である。
図5】内部電極に含まれたSn含量による容量減少を示したグラフである。
図6】Sn含量による誘電体層の厚さ変化を示したグラフである。
図7図1のP領域を拡大した図面である。
図8】本発明の一実施形態による積層型電子部品の製造方法を説明するための図面である。
図9】本発明の一変更例による積層型電子部品の断面図であって、図2に対応する図面である。
図10】本発明の他の一変更例による積層型電子部品の断面図であって、図2に対応する図面である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
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様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下で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、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。
【0021】
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、図面で示された各構成の大きさ及び厚さは説明の便宜のために任意に示したため、本発明が必ずしも図示されたものに限定されるのではない。また、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、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、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。
【0022】
図面において、第1方向は積層方向又は厚さ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。
【0023】
積層型電子部品
図1は、本発明の一実施形態による積層型電子部品の斜視図を概略的に示した図面である。
【0024】
図2は、図1のI-I’断面図を概略的に示した図面である。
【0025】
図3は、図1のII-II’断面図を概略的に示した図面である。
【0026】
図4は、本発明の一実施形態による積層型電子部品の本体を分解して概略的に示した分解斜視図である。
【0027】
図5は、内部電極に含まれたSn含量による容量減少を示したグラフである。
【0028】
図6は、Sn含量による誘電体層の厚さ変化を示したグラフである。
【0029】
図7は、図1のP領域を拡大した図面である。
【0030】
以下、図1から図7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について詳細に説明する。
【0031】
本発明の一実施形態による積層型電子部品100は、複数の誘電体層111及び内部電極121、122を含み、上記誘電体層と内部電極が第1方向に交互に配置される容量形成部Ac、第1方向において上記容量形成部の一面に配置され、誘電体層を含む第1カバー部C1、及び第1方向において上記容量形成部の他面に配置され、誘電体層を含む第2カバー部C2を含む本体110と、上記本体に配置される外部電極131、132と、を含み、上記複数の内部電極121、122のうち上記第1カバー部C1に最も近く配置された内部電極をIE1、上記第2カバー部C2に最も近く配置された内部電極をIE2としたとき、IE1の中央部及びIE2の中央部の少なくとも一つで測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下であり、上記複数の内部電極のうち一つ以上は中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下であることができる。
【0032】
小型化及び高容量化のために誘電体層を薄くする場合、同一電圧で印加される電場が増加するにつれて漏れ電流が増加するという問題点が発生する。また、本体の中央部は、本体の端部に比べて残留炭素と残留硫黄の含量が高く、高温で炭素及び硫黄が急激に酸化して内部電極の表面を不安定化させるため、内部電極の連結性が低下する恐れがある。
【0033】
そこで、内部電極又は誘電体層にSnを添加して内部電極と誘電体層との界面にSn含量が高い領域を形成することで漏れ電流を抑制し、内部電極の連結性を向上させようとする試みがあった。ところが、Sn添加の際、誘電体の焼結性が増加して焼成過程で長さ方向及び幅方向に急激な収縮が発生し、これによって、誘電体層の厚さが厚くなって静電容量の減少現象が発生する恐れがあった。
【0034】
本発明の一実施形態によると、カバー部C1、C2に隣接した内部電極IE1、IE2のSn含量を高めて信頼性を確保しつつ、カバー部C1、C2から離隔した内部電極のSn含量を低減することで静電容量の減少を抑制することができる。
【0035】
以下、本発明の一実施形態による積層型電子部品100について各構成ごとに詳細に説明する。
【0036】
本体110は、誘電体層111及び内部電極121、122が相互に積層されていることができる。
【0037】
本体110の具体的な形状に特に制限はないが、図示されたように、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いが、実質的に六面体状を有することができる。
【0038】
本体110は、第1方向に対向する第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方向に対向する第3面3及び第4面4、及び第1面1及び第2面2と連結され且つ第3面3及び第4面4と連結され、第3方向に対向する第5面5及び第6面6を有することができる。
【0039】
誘電体層111上に内部電極121、122が配置されていないマージン領域が重なることで内部電極121、122の厚さによる段差が発生し、第1面と第3面~第5面を連結するコーナー及び/又は第2面と第3面~第5面を連結するコーナーは、第1面又は第2面を基準に見た場合、本体110の第1方向中央側に収縮した形態を有することができる。或いは、本体の焼結過程での収縮挙動によって第1面1と第3面~第6面(3、4、5、6)を連結するコーナー及び/又は第2面2と第3面~第6面(3、4、5、6)を連結するコーナーは、第1面又は第2面を基準に見た場合、本体110の第1方向中央側に収縮した形態を有することができる。若しくは、チッピング不良などを防止するために本体110の各面を連結する角部を別途の工程を行ってラウンド処理することで、第1面と第3面~第6面を連結するコーナー及び/又は第2面と第3面~第6面を連結するコーナーはラウンド形状を有することができる。
【0040】
一方、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、単一の誘電体層又は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を形成する場合には、第1面と第5面及び第6面を連結する部分及び第2面と第5面及び第6面を連結する部分が収縮した形態を有しなくてもよい。
【0041】
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同士の間の境界は、走査型電子顕微鏡(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。
【0042】
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、又はチタン酸ストロンチウム系材料などを使用することができる。上記チタン酸バリウム系材料は、BaTiO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として、BaTiO、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(0<x<1)、Ba(Ti1-yCa)O(0<y<1)、(Ba1-xCa)(Ti1-yZr)O(0<x<1、0<y<1)、又はBa(Ti1-yZr)O(0<y<1)などが挙げられる。
【0043】
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(BaTiO)などの粉末に、本発明の目的に応じて、種々のセラミック添加剤、有機溶剤、結合剤、分散剤などが添加されることができる。
【0044】
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。
【0045】
但し、一般的に、誘電体層を0.6μm未満の厚さで薄く形成する場合、特に、誘電体層の厚さが0.37μm以下である場合には、信頼性が低下する恐れがあった。
【0046】
本発明の一実施形態によると、カバー部C1、C2に隣接した内部電極IE1、IE2の含量を制御することで、信頼性を向上させることができることから、誘電体層111のうち少なくとも一つの平均厚さが0.37μm以下であっても、優れた信頼性を確保することができる。
【0047】
したがって、誘電体層111のうち少なくとも一つの平均厚さが0.37μm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り得る。
【0048】
上記誘電体層111の平均厚さtdは、上記第1内部電極121と第2内部電極122との間に配置される誘電体層111の平均厚さを意味することができる。
【0049】
誘電体層111の平均厚さは、本体110の長さ及び厚さ方向L-T断面を倍率1万倍の走査型電子顕微鏡(SEM,Scanning Electron Microscope)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、スキャンしたイメージから抽出した任意の誘電体層に対して、長さ方向に等間隔である30個の地点においてその厚さを測定して平均値を求めることができる。上記等間隔である30個の地点は、容量形成部Acで指定されることができる。また、このような平均値の測定を10個の誘電体層に拡張して求めると、誘電体層の平均厚さをさらに一般化することができる。
【0050】
本体110は、複数の誘電体層111及び内部電極121、122を含み、上記誘電体層と内部電極が第1方向に交互に配置される容量形成部Ac、第1方向において上記容量形成部Acの一面に配置され、誘電体層を含む第1カバー部C1、及び第1方向において上記容量形成部Acの他面に配置され、誘電体層を含む第2カバー部C2を含むことができる。
【0051】
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って、誘電体層111を間に挟んで複数の第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。
【0052】
第1カバー部C1及び第2カバー部C2は、単一の誘電体層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、基本的に物理的又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。
【0053】
第1カバー部C1及び第2カバー部C2は内部電極を含まず、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。但し、カバー部C1、C2の誘電体層と容量形成部Acの誘電体層111とを必ずしも同じ材料に限定する必要はなく、必要に応じて他の材料を含むことができる。第1カバー部C1及び第2カバー部C2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(BaTiO)系セラミック材料を含むことができる。
【0054】
一方、カバー部C1、C2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さらに容易に達成するためには、カバー部C1、C2の平均厚さtcが15μm以下であることができる。即ち、第1カバー部C1の平均厚さtcは15μm以下であることができ、第2カバー部C2の平均厚さtcも15μm以下であることができる。また、本発明の一実施形態によると、カバー部C1、C2に隣接した内部電極IE1、IE2の含量を制御して信頼性を向上させることができることから、カバー部C1、C2の平均厚さtcが15μm以下であっても、優れた信頼性を確保することができる。
【0055】
カバー部C1、C2の平均厚さtcは第1方向サイズを意味することができ、容量形成部Acの上部又は下部において等間隔の5個地点で測定したカバー部C1、C2の第1方向サイズを平均した値であることができる。
【0056】
また、上記容量形成部Acの側面には、マージン部114、115が配置されることができる。
【0057】
マージン部114、115は、本体110の第5面5に配置された第1マージン部114と、第6面6に配置された第2マージン部115と、を含むことができる。即ち、マージン部114、115は、上記本体110の幅方向両端面(end surfaces)に配置されることができる。
【0058】
マージン部114、115は、図3に図示されたように、上記本体110を幅-厚さW-T方向に切った断面(cross-section)において第1内部電極121及び第2内部電極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。
【0059】
マージン部114、115は、基本的に物理的又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。
【0060】
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箇所を除いて、導電性ペーストを塗布して内部電極を形成することによりなるものであることができる。
【0061】
また、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、単一の誘電体層又は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を形成してもよい。
【0062】
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さらに容易に達成するためには、マージン部114、115の平均幅が15μm以下であることができる。また、本発明の一実施形態によると、カバー部C1、C2に隣接した内部電極IE1、IE2の含量を制御して信頼性を向上させることができることから、マージン部114、115の平均幅が15μm以下であっても、優れた信頼性を確保することができる。
【0063】
マージン部114、115の平均幅は、マージン部114、115の第3方向平均サイズを意味することができ、容量形成部Acの側面において等間隔の5個地点で測定したマージン部114、115の第3方向サイズを平均した値であることができる。
【0064】
内部電極121、122は、誘電体層111と相互に積層されることができる。
【0065】
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を間に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にそれぞれ露出することができる。
【0066】
第1内部電極121は第4面4から離隔して第3面3に露出し、第2内部電極122は第3面3から離隔して第4面4に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。
【0067】
即ち、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から一定距離離隔して形成され、第2内部電極122は第3面3から一定距離離隔して形成されることができる。
【0068】
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により互いに電気的に分離されることができる。
【0069】
本発明の一実施形態によると、複数の内部電極121、122のうち上記第1カバー部C1に最も近く配置された内部電極をIE1、上記第2カバー部C2に最も近く配置された内部電極をIE2としたとき、IE1の中央部及びIE2の中央部の少なくとも一つで測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下であり、上記複数の内部電極121、122のうち一つ以上は中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下であることができる。
【0070】
図5は、内部電極に含まれたSn含量による容量減少を示したグラフである。図6は、Sn含量による誘電体層の厚さ変化を示したグラフである。図5及び図6は、本体に含まれた全ての内部電極のSn含量を同様にした場合であって、X軸は内部電極の中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比である。Sn/(Ni+Sn)のモル比が増加するにつれて静電容量が徐々に減少し、誘電体層の厚さは徐々に増加することを確認することができる。
【0071】
カバー部C1、C2に隣接した内部電極IE1、IE2は、本体中央部に位置した内部電極よりも水分が浸透しやすく、外部環境からの影響が最も大きいことから、信頼性に及ぼす影響が最も大きい。そこで、本発明では、IE1の中央部及びIE2の中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下となるように制御することで信頼性を向上させることができる。IE1の中央部及びIE2の中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160未満であると、信頼性向上効果が十分でなく、0.0230を超えると、Sn含量が過多となり融点が低すぎるために内部電極の連結性がかえって低下する恐れがあり、IE1及びIE2の内部電極の連結性が低下すると、内部電極が切れた領域へ水分などが浸透し、信頼性が低下する恐れがある。
【0072】
したがって、IE1の中央部及びIE2の中央部の少なくとも一つで測定したSn/(Ni+Sn)のモル比は0.00160以上0.0230以下であることが好ましく、より好ましくは、0.00160以上0.00684以下であり、さらにより好ましくは、0.00330以上0.00684以下であることができる。
【0073】
また、複数の内部電極121、122のうち一つ以上は、中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下になるように制御することで、Sn添加による静電容量の減少及び誘電体層の厚さ増加を抑制することができる。このとき、中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下である内部電極は、内部電極連結性を向上させるためにSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00010以上であることができる。
【0074】
中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下である内部電極が存在しない場合、静電容量が減少する恐れがあり、誘電体層の厚さ増加する恐れがある。
【0075】
一実施形態において、上記複数の内部電極121、122のうち上記IE1及びIE2を除いた内部電極は、中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下であることができる。これによって、Sn添加による静電容量の減少及び誘電体層の厚さ増加をより効果的に抑制することができ、内部電極の連結性を向上させることができる。
【0076】
一方、内部電極121、122の中央部とは、誘電体層111との界面から20nm以上離隔した領域であることができる。図7を参照すると、誘電体層との界面から20nm以上離隔したPP領域でSn/(Ni+Sn)のモル比を測定することができる。
【0077】
一実施形態において、内部電極121、122は、上記誘電体層111との界面に隣接した領域のSn含量が中央部でのSn含量よりも2倍以上高いことがある。
【0078】
内部電極121、122に添加されるSnは、誘電体層との界面に隣接した領域に主に分布するようになる。これによって、漏れ電流を抑制し、内部電極の連結性をより効果的に向上させることができる。図7を参照すると、内部電極の導電部EPにおいて誘電体層との界面に隣接した領域EPbでのSn含量が高くなり、誘電体層との界面から離隔した領域EPaではSn含量が低くなることができる。
【0079】
このとき、内部電極121、122において誘電体層111との界面に隣接した領域EPbは、誘電体層111との界面から5nm以内の領域であることができ、内部電極121、122の中央部とは、誘電体層111との界面から20nm以上離隔した領域であることができる。
【0080】
一実施形態において、複数の内部電極121、122のうち上記IE1及びIE2を除いた内部電極には、Snを含まないことができる。これによって、Sn添加による静電容量の減少及び誘電体層の厚さ増加をほとんど発生させないことができる。
【0081】
但し、内部電極121、122の連結性を80%以上に確保しつつ、Sn添加による静電容量の減少及び誘電体層の厚さ増加を抑制するためには、IE1及びIE2を除いた内部電極に対して、中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00010以上0.00066以下を満たすように制御することが好ましい。
【0082】
一実施形態において、内部電極の連結性は80%以上であることができる。
【0083】
図7を参照すると、内部電極IEは複数の導電部EPを含み、隣接した導電部EP同士の間に切れ部DPを含むことができる。内部電極IEの全長をb、複数の導電部EPの長さをそれぞれe1、e2、e3、e4としたとき、内部電極IEの全長bに対する複数の導電部EPの長さの合計(e=e1+e2+e3+e4)の比率を内部電極の連結性と定義することができる。
【0084】
内部電極の連結性は、本体110の第1方向及び第2方向断面を倍率1万倍の走査型電子顕微鏡(SEM)でスキャンしたイメージから測定することができる。
【0085】
内部電極121、122の連結性を80%以上に確保するためには、内部電極の中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00010以上0.00230以下を満たすように制御することが好ましい。内部電極の中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00010未満であると、Sn添加による内部電極の連結性向上効果が十分でなく、0.0230を超えると、Sn含量が過多となり融点が低すぎるために内部電極の連結性がかえって低下する恐れがある。
【0086】
一実施形態において、複数の内部電極121、122のうち、中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下である内部電極の個数比率は90%以上であることができる。また、複数の内部電極121、122のうち、中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00010以上0.00066以下である内部電極の個数比率は90%以上であることができる。これによって、Sn添加による静電容量の減少及び誘電体層の厚さ増加をより効果的に抑制することができ、内部電極の連結性を向上させることができる。
【0087】
一実施形態において、容量形成部Acにおいて上記第1カバー部と隣接した領域をK1、上記容量形成部において上記第2カバー部と隣接した領域をK2、上記K1とK2との間に配置された領域をKcとしたとき、上記K1及びK2に含まれた内部電極は中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下であり、上記Kcに含まれた内部電極は中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下であることができる。このとき、上記Kcに含まれた内部電極は中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00010以上0.00066以下であることができる。これによって、Sn添加による静電容量の減少及び誘電体層の厚さ増加をより効果的に抑制することができ、内部電極の連結性を向上させることができる。
【0088】
また、容量形成部Acの第1方向最大サイズに対する上記Kcの第1方向最大サイズは、0.9以上であることができる。
【0089】
一方、内部電極121、122の平均厚さteは特に限定する必要はない。
【0090】
但し、一般的に、内部電極を0.6μm未満の厚さに薄く形成する場合、特に、内部電極の厚さが0.35μm以下である場合には、信頼性が低下する恐れがあった。
【0091】
本発明の一実施形態によると、カバー部C1、C2に隣接した内部電極IE1、IE2の含量を制御して信頼性を向上させることができることから、内部電極121、122のうち少なくとも一つの平均厚さが0.35μm以下であっても、優れた信頼性を確保することができる。
【0092】
したがって、内部電極121、122のうち少なくとも一つの平均厚さが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り、積層型電子部品の小型化及び高容量化をさらに容易に達成することができる。
【0093】
上記内部電極121、122の平均厚さteは、内部電極121、122の平均厚さを意味することができる。
【0094】
内部電極121、122の平均厚さは、本体110の長さ及び厚さ方向L-T断面を倍率1万倍の走査型電子顕微鏡(SEM,Scanning Electron Microscope)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、スキャンしたイメージから抽出した任意の内部電極に対して、長さ方向に等間隔である30個の地点においてその厚さを測定して平均値を求めることができる。上記等間隔である30個の地点は、容量形成部Acで指定されることができる。また、このような平均値の測定を10個の内部電極に拡張して求めると、内部電極の平均厚さをさらに一般化することができる。
【0095】
一方、位置ごとに内部電極のSn含量を制御する方法は特に限定する必要はない。例えば、セラミックグリーンシートに含まれたSn含量を位置ごとに異なるように調整するか、又は、内部電極ペーストに含まれたSn含量を位置ごとに異なるように調整することができるが、両方法を同時に適用してもよい。
【0096】
図8は、本発明の一実施形態による積層型電子部品の製造方法を説明するための図面である。図8を参照して具体的な例を挙げると、内部電極ペーストが塗布されていないセラミックグリーンシートGSを第1方向上部及び下部にそれぞれ一つ以上積層してカバー部C1、C2を積層し、第1カバー部C1の第1方向に沿った下部及び第2カバー部C2の第1方向に沿った上部にはSn含量の高い内部電極用ペーストP1が塗布されたセラミックグリーンシート11を配置し、その間にはSn含量が低いか、又は、含まれていない内部電極用ペーストP2が塗布されたセラミックグリーンシート12を配置して容量形成部Acを積層することで積層体を形成することができる。その後、上記積層体を積層型電子部品のサイズに合わせて切断した後、焼成して本体を形成し、上記本体上に外部電極を形成することで積層型電子部品を製造することができる。
【0097】
外部電極131、132は、本体110の第3面3及び第4面4に配置されることができる。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。このとき、外部電極131、132は、本体110の第1面、第2面、第5面及び第6面のうち一つ以上の面に延長されて配置されるバンド部を含むことができる。
【0098】
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。
【0099】
一方、外部電極131、132は、金属などのように電気伝導性を有するものであれば、如何なる物質を使用して形成されてもよく、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。
【0100】
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上に形成されためっき層131b、132bを含むことができる。
【0101】
電極層131a、132aに対して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(firing)電極であるか、又は、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。また、電極層131a、132aはめっき工法を用いて形成されるか、又は、スパッタリング、ALD(Atomic layer deposition、原子層堆積)などの堆積工法によって形成されてもよい。
【0102】
また、電極層131a、132aは、本体上に焼成電極及び樹脂系電極が順に形成された形態であることができる。また、電極層131a、132aは、本体上に導電性金属を含むシートを転写する方式によって形成されるか、又は、焼成電極上に導電性金属を含むシートを転写する方式によって形成されたものであることができる。
【0103】
電極層131a、132aに含まれる導電性金属としては、電気伝導性に優れた材料を用いることができるが、特に限定しない。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であることができる。
【0104】
めっき層131b、132bは、実装特性を向上させる役割を果たす。めっき層131b、132bの種類は特に限定しないが、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、複数の層で形成されることができる。
【0105】
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めっき層又は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めっき層が順に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めっき層が順に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/又は複数のSnめっき層を含んでもよい。
【0106】
積層型電子部品100のサイズは特に限定する必要はない。
【0107】
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、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の場合、本発明による信頼性及び絶縁抵抗向上効果がより顕著になり得る。
【0108】
したがって、製造誤差、外部電極サイズなどを考慮すると、積層型電子部品100の長さが0.66mm以下で、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り得る。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方向最大サイズを意味し、積層型電子部品100の幅は、積層型電子部品100の第3方向最大サイズを意味することができる。
【0109】
図9は、本発明の一変更例による積層型電子部品100’の断面図であって、図2に対応する図面である。
【0110】
図9を参照すると、第1カバー部C1及び第2カバー部C2のうち一つ以上はダミー電極123、124を含み、上記ダミー電極123、124は、中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下であることができる。ダミー電極123、124は、静電容量の形成に影響を及ぼさないため、静電容量を減少することなく積層型電子部品の信頼性をさらに向上させることができる。
【0111】
このとき、外部電極131、132は、互いに離隔して配置される第1外部電極131及び第2外部電極132を含み、上記ダミー電極123、124は、上記第1外部電極と連結される第1ダミー電極123、及び上記第1ダミー電極から離隔して配置され、上記第2外部電極と連結される第2ダミー電極124を含むことができる。本体の第1方向上部及び下部から水分などが浸透しやすく、本体と外部電極との間に水分などが浸透しやすいため、ダミー電極123、124が第1外部電極131及び第2外部電極132のそれぞれと連結される一対として構成されることで、信頼性をさらに向上させることができる。
【0112】
図10は、本発明の他の一変更例による積層型電子部品100”の断面図であって、図2に対応する図面である。
【0113】
図10を参照すると、第1カバー部C1及び第2カバー部C2はダミー電極123、124を含み、上記ダミー電極123、124は中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下であることができる。
【0114】
第1カバー部C1及び第2カバー部C2がいずれもダミー電極123、124を含むことで、信頼性をさらに向上させることができる。
【0115】
さらに、第1カバー部C1及び第2カバー部C2がいずれもダミー電極123、124を含む場合、内部電極121、122は中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比は0.00066以下であることができる。即ち、本発明の一実施形態による積層型電子部品100”は、複数の誘電体層111及び内部電極121、122を含み、上記誘電体層と内部電極が第1方向に交互に配置される容量形成部Ac、第1方向において上記容量形成部の一面に配置され、誘電体層を含む第1カバー部C1、及び第1方向において上記容量形成部の他面に配置され、誘電体層を含む第2カバー部C2と、を含む本体110と、上記本体に配置される外部電極131、132と、を含み、上記第1カバー部C1及び第2カバー部C2はダミー電極123、124を含み、上記ダミー電極123、124は中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下であり、上記内部電極は中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066以下であることができる。但し、これに制限されるものではなく、上述したようにIE1及びIE2を含むことができる。
【0116】
以下、実験例によって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のものであって、本発明の範囲が実験例によって限定されるものではない。
【0117】
(実験例)
図8を参照すると、内部電極ペーストが塗布されていないセラミックグリーンシートGSを第1方向上部及び下部にそれぞれ一つ以上積層してカバー部C1、C2を積層し、第1カバー部C1の第1方向に沿った下部及び第2カバー部C2の第1方向に沿った上部には内部電極用ペーストP1が塗布されたセラミックグリーンシート11を配置し、その間には内部電極用ペーストP2が塗布されたセラミックグリーンシート12を配置して容量形成部Acを積層することで積層体を形成した。その後、上記積層体を積層型電子部品のサイズに合わせて切断した後、焼成して本体を形成し、上記本体上に外部電極を形成してサンプルチップを製造した。このとき、内部電極用ペーストP1は、IE1の中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が下記表1を満たすように調整し、内部電極用ペーストP2は、IE1及びIE2を除いた内部電極が中央部で測定したSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00066を満たすように調整した。
【0118】
静電容量は、各試験番号ごとに10個のサンプルチップに対して測定し、LCRメータを用いて、AC電圧1Vrms、1kHzの条件で静電容量を測定して各試験番号に対する平均値を求めた。試験番号1の静電容量を基準値‘100%’とし、試験番号2から9は試験番号1の静電容量に対する相対値を記載した。
【0119】
MTTF(平均故障時間)は、各試験番号ごとに10個のサンプルチップに対して測定し、165℃、7.5Vの条件で高温負荷試験を実施し、絶縁抵抗が10KΩ以下となった時間を故障時間と判定してその平均値を求めた。
【0120】
IE1及びIE2のSn/(Ni+Sn)のモル比、内部電極の連結性は、サンプルチップを第3方向中央までポリッシング(polishing)して第1方向及び第2方向断面を露出させた後、IE1で測定した値を記載した。図7に図示したようにSn/(Ni+Sn)のモル比及び内部電極の連結性は、IE1の長さ方向中央で測定し、Sn/(Ni+Sn)のモル比は、誘電体層との界面から20nm以上離隔した領域である‘PP’領域でSTEM‐EDSによってNiとSnの定量分析を実施して測定した。IE1及びIE2は、内部電極用ペーストP1を用いて形成したため、IE2のSn/(Ni+Sn)のモル比及び内部電極の連結性はIE1と実質的に同一であることができる。
【0121】
【表1】
【0122】
試験番号2では、IE1及びIE2のSn/(Ni+Sn)のモル比が0.0066であって内部電極の連結性は向上したが、MTTFが大きく変化せず、信頼性向上効果が十分でなかった。
【0123】
これに対し、IE1及びIE2のSn/(Ni+Sn)のモル比が0.00160以上0.0230以下を満たす試験番号3から5では、内部電極の連結性が80%以上であり、MTTFも大きく向上したことが確認された。
【0124】
一方、IE1及びIE2のSn/(Ni+Sn)のモル比が0.0230を超えた試験番号7及び8では、融点が下がりすぎて連結性が急激に低下したことが確認され、これによって、MTTFも低下したことが確認された。
【0125】
以上では、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様々な形態の置換、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。
【0126】
また、本発明で使用された「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結合して実現されることを排除しない。例えば、特定の一実施形態で説明された事項が他の一実施形態で説明されていなくても、他の一実施形態でその事項と反対であるか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であると理解されることができる。
【0127】
本発明で使用された用語は、一実施形態を説明するために使用されたものであるだけで、本発明を限定しようとする意図ではない。この際、単数の表現は、文脈上明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現を含む。
【符号の説明】
【0128】
100:積層型電子部品
110:本体
111:誘電体層
C1、C2:カバー部
114、115:マージン部
121、122:内部電極
131、132:外部電極
131a、132a:電極層
131b、132b:めっき層
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10