IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 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.の特許一覧

<>
  • 特開-積層型電子部品 図1
  • 特開-積層型電子部品 図2
  • 特開-積層型電子部品 図3
  • 特開-積層型電子部品 図4
  • 特開-積層型電子部品 図5
  • 特開-積層型電子部品 図6
  • 特開-積層型電子部品 図7
  • 特開-積層型電子部品 図8
  • 特開-積層型電子部品 図9
  • 特開-積層型電子部品 図10
  • 特開-積層型電子部品 図11
  • 特開-積層型電子部品 図12
< >
(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】P2025083293
(43)【公開日】2025-05-30
(54)【発明の名称】積層型電子部品
(51)【国際特許分類】
   H01G 4/30 20060101AFI20250523BHJP
【FI】
H01G4/30 201G
H01G4/30 201F
H01G4/30 201C
H01G4/30 201D
H01G4/30 513
H01G4/30 516
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024169932
(22)【出願日】2024-09-30
(31)【優先権主張番号】10-2023-0161318
(32)【優先日】2023-11-20
(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】カン、ドン ハ
(72)【発明者】
【氏名】バン、へ ミン
(72)【発明者】
【氏名】チョイ、へ ヨウン
(72)【発明者】
【氏名】カン、バム スク
(72)【発明者】
【氏名】グ、ヒュン ヒー
(72)【発明者】
【氏名】ジェオン、 ビュン ジュン
(72)【発明者】
【氏名】キム、ホン セオク
【テーマコード(参考)】
5E001
5E082
【Fターム(参考)】
5E001AB03
5E001AC03
5E001AC09
5E001AE02
5E001AE03
5E001AF06
5E082AA01
5E082AB03
5E082EE04
5E082EE23
5E082EE35
5E082FF05
5E082FG04
5E082FG26
5E082FG46
5E082GG10
5E082GG12
5E082JJ06
5E082JJ13
(57)【要約】
【課題】信頼性に優れ、内部電極と外部電極との間の電気的連結性を向上させ、積層型電子部品の単位体積当たりの容量を向上させる。
【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と、上記内部電極の端部に配置され、B及びPのうち1つ以上とNiを含む界面めっき層と、上記界面めっき層を覆うように配置され、Si及びAlが含まれたガラスと導電性金属を含む電極層を含む外部電極と、を含み、上記電極層は、上記界面めっき層に隣接した内側領域及び上記内側領域上に配置された外側領域を含み、上記内側領域に含まれたガラスの面積分率は、上記外側領域に含まれたガラスの面積分率よりも高いことができる。
【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交互に配置される内部電極を含む本体と、
前記内部電極の端部に配置される界面めっき層と、
前記界面めっき層を覆うように配置され、Si及びAlが含まれたガラスと導電性金属を含む電極層を含む外部電極と、を含み、
前記電極層は、前記界面めっき層に隣接した内側領域及び前記内側領域上に配置された外側領域を含み、前記内側領域に含まれたガラスの面積分率は、前記外側領域に含まれたガラスの面積分率よりも高い、積層型電子部品。
【請求項2】
前記内側領域に含まれたガラスの面積分率は、前記外側領域に含まれたガラスの分率の3倍以上である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項3】
前記内側領域に含まれたガラスの面積分率は80%以上であり、前記外側領域に含まれたガラスの面積分率は30%以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項4】
前記内側領域は、前記界面めっき層との界面から1μm以内の領域でガラスの面積分率が80%以上である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項5】
前記内側領域の平均厚さは、1μm以上であり、5μm以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項6】
前記ガラスはFeをさらに含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項7】
前記ガラスはSiO、Al及びFeを含む、請求項6に記載の積層型電子部品。
【請求項8】
前記ガラスは、アルカリ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9】
前記アルカリ酸化物は、Li及びNa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】
前記界面めっき層は、非晶質構造を有する、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項11】
前記界面めっき層は、P及びBのうち1つ以上とNiを含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項12】
前記界面めっき層はNi及びPを含み、前記界面めっき層に含まれたNi含有量に対するP含有量の質量比は、8%以上15%以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項13】
前記界面めっき層はNi及びBを含み、前記界面めっき層に含まれたNi含有量に対するB含有量の質量比は、2.5%以上10%以下である、請求項1に記載の積層型電子部品。
【請求項14】
前記本体は、前記内部電極の端部が前記本体の一面から離隔した溝部を含み、
前記界面めっき層は、前記溝部に配置された第1領域及び前記本体の一面上に突出した第2領域を含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
【請求項15】
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、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2面、前記第3面及び前記第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、
前記積層型電子部品の第1方向及び第2方向の断面における前記第2領域は、半円形状を有する、請求項14に記載の積層型電子部品。
【請求項16】
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、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2面、前記第3面~及び前記第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、
前記積層型電子部品の第1方向及び第2方向の断面における前記第2領域は、層状を有する、請求項14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】
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。
【0004】
最近では、電子機器の小型化及び高性能化に伴い、積層セラミックキャパシタも小型化及び高容量化する傾向にあり、このような流れにより積層セラミックキャパシタの高信頼性を確保する重要度が高まっている。
【0005】
かかる積層セラミックキャパシタの小型化のために、外部電極の厚さを薄く薄型化する傾向にあり、外部電極の厚さが減少したとしても高温多湿な環境で信頼性を確保することができる方案が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の様々な目的の一つは、信頼性に優れた積層型電子部品を提供することである。
【0007】
本発明の様々な目的の一つは、内部電極と外部電極との間の電気的連結性を向上させることである。
【0008】
本発明の様々な目的の一つは、積層型電子部品の単位体積当たりの容量を向上させることである。
【0009】
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】
【0010】
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交互に配置される内部電極を含む本体と、上記内部電極の端部に配置される界面めっき層と、上記界面めっき層を覆うように配置され、Si及びAlが含まれたガラスと導電性金属を含む電極層を含む外部電極と、を含み、上記電極層は、上記界面めっき層に隣接した内側領域及び上記内側領域上に配置された外側領域を含み、上記内側領域に含まれたガラスの面積分率は、上記外側領域に含まれたガラスの面積分率よりも高い場合がある。
【発明の効果】
【0011】
本発明の様々な効果の一効果として、電極層にSi及びAlが含まれたガラスを含ませ、内部電極の端部に界面めっき層を配置することにより、積層型電子部品の信頼性を向上させることができる。
【0012】
本発明の様々な効果の一効果として、内部電極と外部電極との間の電気的連結性を向上させることができる。
【0013】
本発明の様々な効果の一効果として、積層型電子部品の単位体積当たりの容量を向上させることができる。
【0014】
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】
【0015】
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ものである。
図2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3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4】本体を分解して概略的に示したものである。
図5図2の本体の一部を概略的に示したものである。
図6図2のK1領域を拡大して示した拡大図である。
図7】本発明の一変形例による図2に対応する図面である。
図8図7のK2領域を拡大して示した拡大図である。
図9】本発明の他の一変形例による図2に対応する図面である。
図10】本発明の他の一変形例による図2に対応する図面である。
図11】本発明の一実施例による積層型電子部品の第1方向及び第2方向の断面を走査電子顕微鏡でスキャンしたイメージである。
図12】本発明の一変形例による積層型電子部品の第1方向及び第2方向の断面を走査電子顕微鏡でスキャンしたイメージである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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ものであり、図2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3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4は、本体を分解して概略的に示したものであり、図5は、図2の本体の一部を概略的に示したものであり、図6は、図2のK1領域を拡大して示した拡大図である。
【0020】
以下、図1図6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。また、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(Multi-layered Ceramic Capacitor、以下「MLCC」という)について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、セラミック材料を用いる多様な積層型電子部品、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。
【0021】
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、及び上記誘電体層と交互に配置される内部電極121、122を含む本体110と、上記内部電極の端部に配置される界面めっき層141、142と、上記界面めっき層を覆うように配置され、Si及びAlが含まれたガラスGL1、GL2と導電性金属M1、M2を含む電極層131a、132aを含む外部電極131、132と、を含み、上記電極層は、上記界面めっき層に隣接した内側領域131a1及び上記内側領域上に配置された外側領域131a2を含み、上記内側領域に含まれたガラスGL1の面積分率は、上記外側領域に含まれたガラスGL2の面積分率よりも高いことができる。
【0022】
積層セラミックキャパシタの小型化のために外部電極の厚さを薄く薄型化する傾向にあり、外部電極の厚さが減少しても高温多湿な環境で信頼性を確保することができる方案が必要である。
【0023】
そこで、電極層に含まれるガラス成分をめっき液及び水分浸透を防止して、信頼性向上に効果的な耐めっき液性ガラスであるSi及びAlが含まれたガラスに変更する方案を考慮した。
【0024】
しかし、電極層にSi及びAlが含まれたガラスを適用する場合、めっき液、水分等の浸透による信頼性低下を防止することはできるが、電極層焼成時のSi及びAlが含まれたガラスが本体との界面に移動し、内部電極の端部の酸化を誘導して内部電極と外部電極との間の連結性が低下するという問題点が発生することがあった。
【0025】
本発明の一実施形態によると、電極層にSi及びAlが含まれたガラスを含ませ、内部電極の端部に界面めっき層を配置して内部電極の端部の酸化を抑制して信頼性を向上させながらも内部電極と外部電極との間の連結性を向上させることができる。
【0026】
以下、本発明の一実施形態に係る積層型電子部品100に含まれる各構成について説明する。
【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。
【0028】
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】
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によって、内部電極121、122の厚さによる段差が発生して、第1面と第3面、第4面及び第5面を連結するコーナー及び/または第2面と第3面、第4面及び第5面を連結するコーナーは、第1面または第2面を基準として見るとき、本体110の第1方向の中央側に収縮した形態を有することができる。または、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3、第4面4、第5面5及び第66を連結するコーナー及び/または第2面2と第3面3、第4面4、第5面5及び第6面6を連結するコーナーは、第1面または第2面を基準として見るとき、本体110の第1方向の中央側に収縮した形態を有することができる。または、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4面、第5面及び第6面を連結するコーナー及び/または第2面と第3面、第4面、第5面及び第6面を連結するコーナーは、ラウンド形態を有することができる。
【0031】
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さないことができる。
【0032】
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。誘電体層の積層数は特に制限する必要はなく、積層型電子部品のサイズを考慮して決定することができる。例えば、誘電体層を400層以上積層して本体を形成することができる。
【0033】
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設けた後、上記セラミックグリーンシートを焼成することで形成することができる。セラミック粉末は、十分な静電容量が得られる限り、特に制限されないが、例えば、セラミック粉末としてチタン酸バリウム系(BaTiO)粉末を用いることができる。より具体的な例を挙げると、セラミック粉末は、BaTiO、(Ba1-xCa)TiO(0<x<1)、Ba(Ti1-yCa)O(0<y<1)、(Ba1-xCa)(Ti1-yZr)O(0<x<1、0<y<1)及びBa(Ti1-yZr)O(0<y<1)のうち一つ以上であることができる。
【0034】
誘電体層111の平均厚さtdは特に限定する必要はないが、例えば0.01μm~10μmであることができる。また、誘電体層111の平均厚さtdは、所望の特性や用途に応じて任意に設定することができ、例えば小型IT用電子部品の場合、小型化及び高容量化を達成するために、複数の誘電体層111の少なくとも1つの平均厚さtdは0.4μm以下であることができる。
【0035】
ここで、誘電体層111の平均厚さtdは、内部電極121、122の間に配置される誘電体層111の第1方向の大きさを意味することができる。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。より具体的には、1つの誘電体層111の多数の地点、例えば第2方向に等間隔の30個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個の地点は、後述する容量形成部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個の誘電体層111に拡張して平均値を測定すると、誘電体層111の平均厚さをさらに一般化することができる。
【0036】
本体110は本体110の内部に配置され、誘電体層111を挟んで互いに向かい合うように配置される第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方向の上部及び下部に形成されたカバー部112、113を含むことができる。
【0037】
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。
【0038】
カバー部112、113は、上記容量形成部Acの第1方向の上部に配置される上部カバー部112及び上記容量形成部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。
【0039】
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。
【0040】
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と同じ材料を含むことができる。
【0041】
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(BaTiO)系セラミック材料を含むことができる。
【0042】
一方、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をより容易に達成するために、カバー部112、113の厚さtcは、15μm以下であることができる。
【0043】
カバー部112、113の平均厚さtc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個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。
【0044】
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。
【0045】
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を含むことができる。すなわち、マージン部114、115は、上記セラミック本体110の幅方向の両端面(end surfaces)に配置されることができる。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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き、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。
【0049】
また、内部電極121、122による段差を抑制するために、積層後、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を形成することもできる。
【0050】
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。
【0051】
マージン部114、115の平均幅は、内部電極が第5面と離隔した領域の第3方向の平均大きさ及び内部電極が第6面と離隔した領域の第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個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。
【0052】
したがって、一実施例において、内部電極121、122が第5面及び第6面と離隔した領域の第3方向の平均大きさは、それぞれ15μm以下であることができる。
【0053】
一方、本体110に誘電体物質の代わりに磁性体物質を適用する場合、積層型電子部品はインダクタとして機能することができる。磁性体物質は例えば、フェライト及び/または金属磁性粒子であることができる。積層型電子部品がインダクタとして機能する場合、内部電極はコイル状導体であることができる。
【0054】
また、本体110に誘電体物質の代わりに圧電体物質を適用する場合、積層型電子部品は圧電体素子として機能することができる。圧電体物質は例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)であることができる。
【0055】
また、本体110に誘電体物質の代わりにZnO系またはSiC系物質を適用する場合、積層型電子部品はバリスタとして機能することができ、本体110に誘電体物質の代わりにスピネル系物質を適用する場合、積層型電子部品はサーミスタとして機能することができる。
【0056】
すなわち、本発明の一実施例による積層型電子部品100は、本体110の材料や構造を適宜変更することにより、積層セラミックキャパシタだけでなく、インダクタ、圧電体素子、バリスタまたはサーミスタとして機能することができる。
【0057】
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。第1内部電極121及び第2内部電極122は、その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することができる。このとき、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ことができる。
【0058】
第1内部電極121は第4面4から離隔し、第3面3に向かって延びることができる。第2内部電極122は第3面3から離隔し、第4面4に向かって延びることができる。第1内部電極121は第3面3側で第1外部電極131と電気的に連結されることができ、第2内部電極122は第4面4側で第2外部電極132と電気的に連結されることができる。
【0059】
内部電極121、122に含まれる導電性金属は、Ni、Cu、Pd、Ag、Au、Pt、Sn、W、Ti及びこれらの合金のうち1つ以上であることができ、より好ましくはNiを含むことができるが、本発明はこれに限定されない。
【0060】
内部電極121、122を形成する方法は、特に制限しない。例えば、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塗布して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塗布方法は、スクリーン印刷法や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。
【0061】
内部電極121、122の平均厚さteは特に限定する必要はないが、例えば0.01μm~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teは、所望の特性や用途に応じて任意に設定することができ、例えば小型IT用電子部品の場合、小型化及び高容量化を達成するために複数の内部電極121、122の少なくとも1つの平均厚さteは、0.4μm以下であることができる。
【0062】
ここで、内部電極の平均厚さte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121、122の多数の地点、例えば第2方向に等間隔の30個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、このような平均値測定を10個の内部電極121、122に拡張して平均値を測定すると、内部電極121、122の平均厚さをさらに一般化することができる。
【0063】
外部電極131、132は、界面めっき層141、142を覆うように配置され、Si及びAlが含まれたガラスGL1、GL2と導電性金属M1、M2を含む電極層131a、132aを含むことができる。
【0064】
図2に示されたように、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て、界面めっき層141、142を介して第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。第1外部電極131は第1電極層131aを含み、第2外部電極132は第2電極層132aを含むことができる。
【0065】
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を有する構造について説明しているが、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。
【0066】
図6は、図2のK1領域を拡大して示した拡大図である。
【0067】
上記K1領域は、第1外部電極131が配置された部分の一部を拡大して示したが、第1外部電極131は第3面に配置され、第2外部電極132は第4面に配置される差があるだけで、第1外部電極131と第2外部電極132の構成は類似するため、以下では第1外部電極131を基準に説明するが、これは第2外部電極132に関する説明を含むものとみなす。また、電極層131a、132aも第1電極層131aを基準に説明するが、これは第2電極層132aに関する説明を含むものと見なす。また、界面電極層141、142も第1界面電極層141を基準に説明するが、これは第2界面電極層142に関する説明を含むものと見なす。
【0068】
従来には、電極層に含まれるガラスとして、Ba及びZnを含むBa-Zn系ガラスを用いた。しかし、Ba-Zn系ガラスはめっき液に溶けやすいため、Ba-Zn系ガラスを用いる場合、めっき液、水分等が内部電極に浸透するおそれがあり、電極層の厚さを薄くする場合、めっき液、水分等が内部電極に浸透する可能性が増加するという問題点があった。
【0069】
そこで、本発明では、電極層131a、132aに、Ba-Zn系ガラスに対して耐めっき液性に優れたSi及びAlが含まれたガラスGL1、GL2を含ませて、耐湿信頼性を向上しようとした。ここで、Si及びAlが含まれたガラスGL1、GL2は、Alumino Silicate系ガラスを意味することができる。
【0070】
Si及びAlが含まれたガラスGL1、GL2の場合、耐めっき液性に優れるが、焼成工程時に内部電極との界面に移動して内部電極の端部に酸化物形成を促進することで内部電極の端部の酸化を誘導するおそれがあった。したがって、電極層に含まれたガラスをBa-Zn系ガラスからSi及びAlが含まれたガラスGL1、GL2に変更する場合、外部電極と内部電極との間の連結性を低下させるという問題点が発生する可能性がある。
【0071】
図6を参照すると、第1電極層131aは、第1界面めっき層141に隣接した内側領域131a1及び上記内側領域上に配置された外側領域131a2を含み、内側領域131a1に含まれたガラスGL1の面積分率は、外側領域131a2に含まれたガラスGL2の面積分率よりも高い。これは、Si及びAlが含まれたガラスGL1、GL2が本体110との濡れ性に優れ、焼成工程時に本体側に移動することによるものと考えられる。このように、内側領域131a1に含まれたガラスGL1の面積分率が外側領域131a2に含まれたガラスGL2の面積分率よりも高い場合、内部電極の端部に酸化物形成を促進することで内部電極の端部の酸化を誘導することができるが、本発明によると、界面めっき層141、142が内部電極121、122の端部に配置されて内部電極の端部の酸化を防止することができる。
【0072】
すなわち、本発明の一実施例によると、内部電極121、122の端部に界面めっき層141、142を配置して内部電極121、122の端部の酸化を抑制して信頼性を向上させながらも内部電極と外部電極との間の連結性を向上させることができる。また、外部電極131、132を薄く形成しても耐湿信頼性を確保することができるため、単位体積当たりの容量を向上させることができる。
【0073】
内側領域131a及び外側領域132aに含まれたガラスの面積分率間の関係及び各数値を特に限定する必要はない。
【0074】
好ましい一例として、内側領域131a1に含まれたガラスGL1の面積分率は、上記外側領域131a2に含まれたガラスGL2の面積分率の3倍以上であることができる。
【0075】
また、内側領域131a1に含まれたガラスGL1の面積分率は80%以上であり、外側領域131a2に含まれたガラスGL2の面積分率は30%以下であることができる。
【0076】
内側領域131a及び外側領域132aに含まれたガラスの面積分率は、積層型電子部品100を本体110の第3方向の中央で切断した第1方向及び第2方向の断面で電極層131a、132aは、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて1500倍以上の倍率でスキャンしたイメージで測定することができる。図11及び図12を参照すると、ガラスと導電性金属は、SEMでスキャンしたイメージにおいて明暗差が大きいため、視覚的に明確に区分することができ、イメージ分析プログラムを用いて面積分率を求めることができる。また、界面めっき層141と電極層131a、132aの金属は、SEM-EDSを用いて元素分析を進行して区分することができる。
【0077】
具体的には、界面めっき層141が半円形状を有する場合には、本体110から第2方向に5μm以内の領域から10μm×2.5μm(第1方向の大きさ×第2方向の大きさ)領域を選定してSEM-EDSを用いてスキャンした後、イメージ分析プログラムを用いてガラス面積(GLS1、単位:μm)及び界面めっき層の面積(PS、単位:μm)を測定してGLS1/(25μm-PS)×100(%)を内側領域131a1のガラス面積分率とすることができる。一方、本発明の一変形例によって界面めっき層141'が層状を有する場合、界面めっき層141'から第2方向に5μm以内の領域で10μm×2.5μm(第1方向の大きさ×第2方向の大きさ)領域を選定することができる。但し、内側領域131a1の平均厚さが2.5μm未満の場合には、測定領域を4μm×1μm(第1方向の大きさ×第2方向の大きさ)とすることができる。
【0078】
また、外側領域131a2のガラス面積分率は、電極層131aの外表面から第2方向に10μm以内の領域から10μm×2.5μm(第1方向の大きさ×第2方向の大きさ)領域を選定してSEM-EDSを用いてスキャンした後、イメージ分析プログラムを用いてガラス面積(GLS2、単位:μm)を測定した後、GLS2/25μm×100(%)を外側領域131a2のガラス面積分率とすることができる。
【0079】
一方、内側領域131a1に含まれた導電性金属M1の面積分率は、上記外側領域131a2に含まれた導電性金属M2の面積分率よりも低いことができる。
【0080】
内側領域131a1の平均厚さは、焼成条件、界面めっき層の形態及び種類等に応じて変わり得るが、一般的な焼成条件を適用する場合、内側領域131a1の平均厚さは1μm以上5μm以下であることができる。内側領域131a1の平均厚さは、上記SEMでスキャンしたイメージにおいて第1方向に等間隔の10個の地点で測定した値の平均値であることができる。
【0081】
一般的な焼成条件を適用する場合、内側領域131a1の平均厚さは1μm以上であるため、内側領域は上記界面めっき層との界面から1μm以内の領域でガラスの面積分率が80%以上であることができる。
【0082】
一実施例において、ガラスGL1、GL2はFeをさらに含むことができる。ガラスGL1、GL2がFeをさらに含み、界面めっき層141、142が存在しない場合、ガラスGL1、GL2に含まれたFeが内部電極121、122の端部に移動してNi-Fe-Oを形成することができ、Ni-Fe-Oは内部電極121、122の端部の酸化をさらに促進することができる。したがって、ガラスGL1、GL2がFeをさらに含む場合、本発明の界面めっき層141、142の配置による内部電極121、122の端部の酸化抑制効果がより顕著になることができる。
【0083】
一実施例において、ガラスGL1、GL2は、SiO、Al、及びFeを含むことができる。また、ガラスGL1、GL2に含まれるSi、Al及びFeは、SiO-Al-Feの形態で含まれることができる。
【0084】
一実施例において、ガラスGL1、GL2はアルカリ酸化物(Alkali oxide)をさらに含むことができる。アルカリ酸化物(Alkali oxide)は、ガラスGL1、GL2内の酸素架橋(oxygen bridge)の形成を制御して軟化点を下げることができ、これにより電極層の緻密度を改善することができる。ここで、電極層の緻密度とは、電極焼成工程中に導電性金属の焼結時に発生する空隙をガラス軟化挙動で満たさない場合、表面に空隙(pore)が発生する程度を意味する。電極の表面緻密度が劣化する場合、空隙(pore)がchip内部においてめっき液の浸透経路になる可能性があるため、耐湿信頼性と関連が深い。
【0085】
具体的な例を挙げると、アルカリ酸化物(Alkali oxide)は、Li及びNaのうち1つ以上を含むことができる。
【0086】
界面めっき層141、142は、内部電極121、122の端部に配置されて、内部電極121、122と外部電極131、132との間の電気的連結性を向上させる役割を果たすことができる。また、電極層131a、132aに含まれたガラスによる内部電極121、122の端部の酸化を抑制して、内部電極と外部電極との間の連結性を向上させる役割を果たすことができる。また、電極層131a、132aの金属成分が内部電極121、122に拡散することを防止して、内部電極の体積膨張による放射クラックを抑制する役割を果たすことができる。
【0087】
界面めっき層141、142は、第1内部電極121の端部に配置される第1界面めっき層141と第2内部電極122の端部に配置される第2界面めっき層142を含むことができる。
【0088】
一実施例において、本体110は、内部電極121、122の端部が本体110の一面から離隔した溝部G1、G2を含み、界面めっき層141、142は溝部G1、G2に配置された第1領域及び上記本体の一面上に突出した第2領域を含むことができる。
【0089】
溝部G1、G2は、本体110の焼成過程で内部電極121、122と誘電体層111との間の収縮挙動の差によって形成されることができる。内部電極121、122の焼成収縮率が誘電体層111よりも大きい場合、溝部G1、G2によって内部電極121、122と外部電極131、132との間の連結性が低下するという問題点が発生する可能性がある。従来には、このような問題点を解決するために、サンドブラスト法などを用いて突出した誘電体層を除去する工程を追加して、このような問題点を解決しようとした。一方、本発明の一実施例によると、界面めっき層141、142が溝部G1、G2に配置された第1領域及び上記本体の一面上に突出した第2領域を含むため、別途の研磨過程なしに内部電極121、122と外部電極131、132との間の連結性を向上させることができる。
【0090】
一実施例において、積層型電子部品100の第1方向及び第2方向の断面において、上記第2領域は半円形状を有することができる。この場合、界面めっき層141、142を最小に配置しながらも、本発明の内部電極121、122と外部電極131、132との間の連結性の向上効果を確保することができる。
【0091】
このとき、上記内部電極の平均厚さをte、上記誘電体層の平均厚さをtd、上記半円形状の半径をtrとするとき、te/2≦tr≦(te+td)/2を満たすことができる。半円形状の半径trがte/2未満の場合には外部電極と内部電極との間の連結性の向上効果が不十分であり、(te+td)/2超過である場合には、界面めっき層141、142同士が連結されて一つの層(layer)状になり得る。
【0092】
上記半円形状の半径trは、具体的な数値は特に限定する必要はなく、例えば0.05~4μmであることができる。
【0093】
半円形状の半径tr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)でスキャンして測定することができる。また、任意の5つの界面電極層141、142において半円形状の半径trを測定して、その平均値を半円形状の半径trとすることができる。
【0094】
但し、界面めっき層141、142の第2領域を半円形状に限定する必要はなく、図7及び図8に示したように、本発明の一変形例による積層型電子部品100の第1方向及び第2方向の断面における界面めっき層141'、142'の第2領域は層(layer)状を有することができる。このように界面めっき層141'、142'の第2領域が層(layer)状である場合、内部電極が露出した部分をより確実に覆うことができるため、本発明の内部電極121、122と外部電極131、132との間の連結性の向上効果をより確実に確保することができる。このとき、界面めっき層141'、142'は、第1面の延長線E1と第2面の延長線E2との間の全てに配置されることができる。
【0095】
このとき、層(layer)状を有する界面めっき層141'、142'の平均厚さtoは特に限定する必要はなく、例えば1~10μmであることができ、より好ましくは1~4μmであることができる。
【0096】
ここで、層(layer)状を有する界面めっき層141'、142'の平均厚さtoは、本体の内部に配置された第1領域を除いた第2領域の平均厚さを意味することができる。
【0097】
また、図9を参照すると、第1界面めっき層141''は第3面3の一部を覆い、第2界面めっき層142''は第4面4の一部を覆うことができる。すなわち、このとき、界面めっき層141'、142'は、第1面の延長線E1と第2面の延長線E2との間の一部に配置されることができる。この場合、界面めっき層141''、142''を効率的に配置して、内部電極121、122と外部電極131、132との間の連結性の向上効果を確保することができる。
【0098】
また、図10を参照すると、第1界面めっき層141'''は第3面3を覆い、第2界面めっき層142'''は第4面4を覆い、第1界面めっき層141'''及び第2界面めっき層142'''は、第1面1及び第2面2の一部上に延びて配置されることができる。この場合、界面めっき層141'''、142'''が第1面1及び第2面2の一部上に延びることによって本体の角を覆って、本体の角における外部電極の厚さを十分に確保しやすくて、耐湿信頼性が向上することができる。
【0099】
一実施例において、界面めっき層141、142は非晶質構造を有することができる。結晶質構造は、3次元上の格子構造に長距離の周期性(long-range periodicity)があって、並進(translation)、回転(rotation)、反映(reflection)、反転(inversion)などの対称要素(symmetry element)を用いて格子構造を表現することができる構造を意味する。一方、非晶質構造は、長距離の周期性(long-range periodicity)を有しないが、基本単位となる原子構造が連結されて、短距離単位(short-range order)では繰り返し構造を有することを意味することができる。
【0100】
界面めっき層141、142が非晶質構造を有することによって、外部電極131、132のガラス及び金属成分が内部電極121、122に拡散することをより効果的に抑制することができる。
【0101】
一実施例において、界面めっき層141、142はNi及びPを含むことができる。これにより、界面めっき層141、142が非晶質構造を有するように容易に制御することができ、外部電極のガラス及び金属成分が内部電極に拡散することを容易に抑制することができる。
【0102】
このとき、界面めっき層141、142に含まれたNi含有量に対するP含有量の質量比は、8%以上15%以下であることができる。界面めっき層141、142に含まれたNi含有量に対するP含有量の質量比が15%超過である場合には、内部電極と外部電極との間のESR(equivalent series resistance)が高くなるおそれがあり、8%未満の場合には界面めっき層141、142の熱膨張係数が高くなるにつれて、高温で本体との熱膨張係数の差が大きくなることがあり、これによって界面めっき層と本体との間の接合力が弱くなるおそれがある。
【0103】
一実施例において、界面めっき層141、142はNi及びBを含むことができる。これにより、界面めっき層141、142が非晶質構造を有するように容易に制御することができ、外部電極のガラス及び金属成分が内部電極に拡散することを容易に抑制することができる。
【0104】
このとき、界面めっき層141、142に含まれたNi含有量に対するB含有量の質量比は、2.5%以上10%以下であることができる。これにより、界面めっき層141、142の電荷伝達の抵抗を増加させて、外部からの湿気露出、水分浸透などによる耐食性を向上させることができる。
【0105】
一方、界面めっき層141、142に含まれた元素の分析は、本体110の第3方向の中央を通る第1方向及び第2方向の断面を走査電子顕微鏡(SEM)及び分散型分光分析法(EDS)を利用して測定することができる。5個以上の界面めっき層141、142の中央部をEDSを用いて各元素の含有量を測定して各元素の平均値を求めた後、上記平均値を用いてNi含有量に対するP含有量の質量比又はNi含有量に対するB含有量の質量比を求めることができる。
【0106】
外部電極131、132は、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。
【0107】
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の種類は特に限定されず、Ni、Sn、Pd及びこれらの合金のうち1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。
【0108】
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。
【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。
【0110】
また、本開示において用いられた「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、特定の一実施例において説明された事項が他の一実施例に説明されていなくても、他の一実施例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、他の一実施例に関連する説明として理解することができる。
【0111】
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】
【0112】
100 積層型電子部品
110 本体
111 誘電体層
112、113 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
141、142 界面めっき層
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12