説明

積層セラミックコンデンサ

【課題】本発明は積層セラミックコンデンサに関する。
【解決手段】本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサは、複数の誘電体層と複数の内部電極層が交互に積層される積層本体を含み、上記内部電極層は、幅が長さ方向の中央部から両端部に行くほど徐々に減少し、上記内部電極層の長さ方向端部における幅を最小幅L2とし、上記誘電体層において内部電極層が配置されない部分であるマージン部Mの上記内部電極層の長さ方向端部に対応する部分の幅を最大幅M2とすると、L2に対するM2の比M2/L2は0.2〜0.3となることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層セラミックコンデンサに関し、より詳細には、信頼性に優れた高容量の積層セラミックコンデンサに関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、コンデンサ、インダクタ、圧電体素子、バリスタ、またはサーミスタ等のセラミック材料を使用する電子部品は、セラミック材料からなるセラミック本体と、本体の内部に形成された内部電極と、上記内部電極と接続されるようにセラミック本体の表面に設置された外部電極とを備える。
【0003】
セラミック電子部品のうち、積層セラミックコンデンサは、小型ながらも高容量が保障され、実装が容易であるという長所によりコンピュータ、PDA、携帯電話等の移動通信装置の部品として広く使用されている。
【0004】
最近では、電子製品の小型化及び多機能化に従い、チップ部品も小型化及び高機能化される傾向にあるため、積層セラミックコンデンサにおいてもそのサイズが小さく、容量が大きい高容量の製品が要求されている。そこで、近年、誘電体層及び内部電極の厚さが薄くなり積層数が増加する積層セラミックコンデンサが製造されている。
【0005】
しかしながら、誘電体層の薄層化によって単位厚さ当たりの電圧が高くなると、低電圧を印加しても誘電体層の絶縁破壊(dielectric breakdown)が発生する可能性が大きくなる。一般的に、積層セラミックコンデンサに電圧を印加する場合、内部電極の長さ方向の中央部に比べて端部に電界が集中するため、中央部の誘電体層に欠陥がない限り、端部で絶縁破壊が発生する。
【0006】
特に、内部電極の端部が積層方向に平行に形成されている長方形のパターンである場合、端部間の距離が短いため電界強度がより高くなり、絶縁破壊電圧(breakdown voltage,BDV)特性の劣化をもたらす。
【0007】
一方、内部電極の引出部の角部分は外部電極の塗布厚さが最も薄い部分として、メッキ液の浸透が比較的容易であるが、内部電極の引出部の幅が大きく誘電体層のマージン部の幅が狭い場合、メッキ液が内部電極と誘電体層の界面の間に浸透しクラック(crack)等の構造欠陥を誘発し、信頼性の低下が発生する可能性が高くなる。そのため、積層セラミックコンデンサの小型化及び高容量化には限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決するためのもので、積層セラミックコンデンサの小型化及び高容量化を具現するとともに、高信頼性の積層セラミックコンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述した技術的課題を達成するために、本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサは、複数の誘電体層と複数の内部電極層が交互に積層される積層本体を含み、上記内部電極層は、幅が長さ方向の中央部から両端部に行くほど徐々に減少し、上記内部電極層の長さ方向端部における幅を最小幅L2とし、上記誘電体層において内部電極層が配置されない部分であるマージン部Mの上記内部電極層の長さ方向端部に対応する部分の幅を最大幅M2とすると、L2に対するM2の比M2/L2は0.2〜0.3となることができる。
【0010】
また、本発明の一実施形態によると、上記マージン部の上記内部電極層の長さ方向中央部に対応する部分の幅を最小幅M1とすると、M1は30μmを超過することができる。
【0011】
また、本発明の一実施形態によると、上記誘電体層の平均厚さは0.65μm以下であることができる。
【0012】
また、本発明の一実施形態によると、上記内部電極層は、長さ方向の中央部が所定の曲率半径を有することができる。
【0013】
また、本発明の一実施形態によると、上記内部電極層は、長さ方向に延長される側辺が楕円形であることができる。
【0014】
また、本発明の一実施形態によると、上記内部電極層は、第1内部電極及び上記第1内部電極と誘電体階を介して対向する第2内部電極を含み、上記第1内部電極は、上記積層本体の第1短側面に引き出される第1リード、上記第1リードと長さ方向に対向する第1先端部、及び上記第1リードと上記第1先端部を連結する第1側辺を含み、上記第2内部電極は、上記積層本体の第2短側面に引き出される第2リード、上記第2リードと長さ方向に対向する第2先端部、及び上記第2リードと上記第2先端部を連結する第2側面を含み、上記第1側辺と上記第1先端部が接する第1エッジは、上記第2内部電極を上記第1内部電極が形成された平面に投映した領域内に配置されることができる。
【0015】
また、本発明の一実施形態によると、上記内部電極層の積層数は200層以上であることができる。
【0016】
また、本発明の一実施形態によると、上記積層セラミックコンデンサの長さ、幅、厚さはそれぞれ0.6±0.09mm、0.3±0.09mm、0.3±0.09mmであることができる。
【0017】
一方、本発明の他の一実施形態による積層セラミックコンデンサは、積層本体の第1短側面に引き出される第1リード、上記第1リードと長さ方向に対向する第1先端部、及び上記第1リードと上記第1先端部を連結する第1側辺を含む第1内部電極と、上記第1内部電極と0.65μm以下の厚さを有する誘電体層を介して配置される第2電極とを含み、上記第1リードまたは上記第1先端部における上記第1内部電極の幅をL2とし、上記第1側辺が上記第1リードまたは上記第1先端部と接する地点から上記積層本体の幅方向側面までの幅をM2とすると、上記L2に対する上記M2の比M2/L2は0.2〜0.3となることができる。
【0018】
また、本発明の他の一実施形態によると、上記第1内部電極が最大幅L1を有する上記第1側辺121bの中央部から上記積層本体の幅方向側面までの幅をM1とすると、上記M1は30μmを超過することができる。
【0019】
また、本発明の他の一実施形態によると、上記第2内部電極は、上記積層本体の第2短側面に引き出される第2リード、上記第2リードと長さ方向に対向する第2先端部、及び上記第2リードと上記第2先端部を連結する第2側面を含み、上記第1内部電極の幅は長さ方向の中央部から両端部に行くほど徐々に減少し、上記第1側辺と上記第1先端部が接する第1エッジは、上記第2内部電極の第2リード、第2先端部及び第2側面で囲まれた領域を上記第1内部電極が形成された平面に投映した領域内に配置されることができる。
【0020】
また、本発明の他の一実施形態によると、上記内部電極層は、長さ方向に延長される側辺が楕円形であることができる。
【0021】
また、本発明の他の一実施形態によると、上記内部電極層の積層数は200層以上であることができる。
【0022】
また、本発明の他の一実施形態によると、上記積層セラミックコンデンサの長さ、幅、厚さはそれぞれ0.6±0.09mm、0.3±0.09mm、0.3±0.09mmであることができる。
【0023】
一方、本発明のさらに他の一実施形態による積層セラミックコンデンサは、積層本体の第1短側面に引き出される第1リード、上記第1リードと長さ方向に対向する第1先端部、及び上記第1リードと上記第1先端部を連結する第1側辺を含む第1内部電極と、上記積層本体の第2短側面に引き出される第2リード、上記第2リードと長さ方向に対向する第2先端部、及び上記第2リードと上記第2先端部を連結する第2側面を含む第2内部電極と、上記第1内部電極と上記第2内部電極の間に配置され、0.65μm以下の厚さを有する誘電体層とを含み、上記第1内部電極の幅は、長さ方向の中央部から両端部に行くほど徐々に減少し、上記第1側辺と上記第1先端部が接する第1エッジは、上記第2内部電極を上記第1内部電極が形成された平面に投映した領域内に配置されることができる。
【0024】
また、本発明の他の一実施形態によると、上記第1リードまたは上記第1先端部における上記第1内部電極の幅をL2とし、上記第1側辺が上記第1リードまたは上記第1先端部と接する地点から上記積層本体の幅方向側面までの幅をM2とすると、上記L2に対する上記M2の比M2/L2は0.2〜0.3となることができる。
【0025】
また、本発明の他の一実施形態によると、上記第1内部電極が最大幅L1を有する上記第1側辺121bの中央部から上記積層本体の幅方向側面までの幅をM1とすると、上記M1は30μmを超過することができる。
【0026】
また、本発明の他の一実施形態によると、上記第1内部電極が最大幅L1を有する上記第1側辺121bの中央部から上記積層本体の幅方向側面までの幅をM1とし、上記第1リードまたは上記第1先端部における上記第1内部電極の幅をL2とし、上記第1側辺が上記第1リードまたは上記第1先端部と接する地点から上記積層本体の幅方向側面までの幅をM2とすると、上記M1は30μmを超過し、上記L2に対する上記M2の比M2/L2が0.2〜0.3となることができる。
【0027】
また、本発明の他の一実施形態によると、上記内部電極層の積層数は200層以上であることができる。
【0028】
また、本発明の他の一実施形態によると、上記積層セラミックコンデンサの長さ、幅、厚さはそれぞれ0.6±0.09mm、0.3±0.09mm、0.3±0.09mmであることができる。
【発明の効果】
【0029】
上述したように、本発明による積層セラミックコンデンサによると、積層セラミックコンデンサの小型化及び高容量化を具現するとともに、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサの外観斜視図である。
【図2】図1の本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサをA−A'方向に沿って切断して示した断面図である。
【図3】図1の本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサをB−B'方向に沿って切断して示した断面図である。
【図4】本発明の他の実施形態による積層セラミックコンデンサを長さ及び幅方向に沿って切断して示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下では図面を参照し本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施例に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内で他の構成要素を追加、変更、削除等を通じて退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案することができ、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。
【0032】
また、各実施例の図面に示す同一または類似する思想の範囲内の機能が同一または類似する構成要素は、同一または類似する参照符号を用いて説明する。
【0033】
図1は、本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサの外観斜視図であり、図2は、図1のA−A'方向に沿って切断した断面図であり、図3は、図1のB−B'線に沿って切断した断面図である。
【0034】
図1から図3を参照すると、本実施形態による積層セラミックコンデンサ100は、積層本体110及び外部電極130を含むことができる。
【0035】
積層本体110は直方体形状を有することができる。本実施形態において、積層方向の断面を上面Tf及び下面Bfとし、長さ方向の断面を第1及び第2短側面Sf1及びSf2とし、及び幅方向断面を第1及び第2長側面Lf1及びLf2と定義する。
【0036】
一方、本実施形態の積層セラミックコンデンサにおいて、「長さ方向」を図1の「L」方向、「幅方向」を「W」方向、「厚さ方向」を「T」方向と定義する。ここで、「厚さ方向」は誘電体層を積み重ねる方向、即ち、「積層方向」と同じ概念で使用することができる。
【0037】
積層本体110は、複数の誘電体層が厚さT方向に積層されて形成されることができる。積層本体110を構成する複数の誘電体層は焼成された状態であって、隣接する誘電体層間の境界は確認できない程度に一体化されていることがある。
【0038】
ここで、誘電体層は高誘電率を有するセラミック粉末からなることができるが、上記セラミック粉末はこれに制限されず、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO)系粉末またはチタン酸ストロンチウム(SrTiO)系粉末等を使用してもよい。
【0039】
本実施形態において、セラミック粉末の焼成後、複数の誘電体層のうち1つの誘電体層の厚さは0.65μm以下であることができる。
【0040】
本発明の一実施形態において、上記誘電体層の厚さは、内部電極層121、122の間に配置される誘電体層の平均厚さを意味することができる。上記誘電体層の平均厚さは、図2のように、積層本体110の長さ方向断面を走査型電子顕微鏡(SEM;Scanning Eletron 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。例えば、積層本体110の長さL方向の中央部で切断した幅及び厚さ方向W−Tの断面を上記1万倍率の走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてスキャンしたイメージから抽出された任意の誘電体層に対して、長さ方向に等間隔に設けられた30個の地点でその厚さを測定して平均値を求めることができる。上記等間隔の30個の地点は、第1及び第2内部電極121、122が重畳される領域を意味する容量形成部で測定されることができる。また、このような平均値測定を10個以上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更に一般化することができる。
【0041】
また、上記誘電体層の厚さは、互いに隣接する内部電極121、122の中央部との間の平均距離として定義されてもよい。例えば、スキャンされた内部電極121、122の中央部のイメージから、内部電極層の長さ方向に等間隔に設けられた30個の地点で上記隣接する内部電極121、122の中央部との距離を測定して平均距離を求めることができる。また、このように互いに隣接する内部電極間の平均距離を10対以上の内部電極層に拡張して測定すると、上記隣接する内部電極間の平均距離を更に一般化することができる。
【0042】
積層本体110の内部には複数の内部電極層120が形成されることができる。内部電極層120は誘電体層上に形成され、焼成によって、1つの誘電体層を介して誘電体層の積層方向で対向配置されることができる。
【0043】
複数の内部電極層120は導電性金属で形成され、例えば、NiまたはNi合金からなることを使用することができる。上記Ni合金としては、NiとともにMn、Cr、CoまたはAlを含むことができる。内部電極層120は、誘電体層をなすセラミックグリーンシートの一面にニッケル(Ni)等の金属粉末が含まれた導電性ペーストを所定のパターンで印刷することによって形成されることができる。これに制限されるものではないが、1つの内部電極層の厚さは0.7μm以下であることができる。
【0044】
また、本発明の一実施形態によると、内部電極層が形成された誘電体層は200層以上、500層以上あるいはそれ以上積層されてもよい。
【0045】
複数の内部電極層120は、互いに異なる極性を有する複数の第1内部電極121及び複数の第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は積層方向に沿って誘電体層を介して互いに対向するように積層されることができる。
【0046】
図3に示されたように、第1内部電極121は、積層本体110の第1短側面Sf1に露出する第1リード121a、第1側辺121b、及び第1リード121aと長さ方向に対向する第1先端部121cを含むことができる。同様に、第2内部電極122は、積層本体110の第2短側面Sf2に露出する第2リード122a、第2側辺122b、及び第2リード122aと長さ方向に対向する第2先端部122cを含むことができる。
【0047】
これにより、複数の第1内部電極121及び複数の第2内部電極122は積層本体110の側面で外部電極130と接続されることができる。即ち、複数の第1内部電極121は、第1短側面Sf1に露出した第1リード121aにより第1外部電極131に接続され、複数の第2内部電極122は第2短側面Sf2に露出した第2リード122aにより第2外部電極132に接続されることができる。
【0048】
第1側辺121bは、第1内部電極121の幅が長さ方向の中央部から第1リード121a及び第1先端部121cに行くほど徐々に減少する形態であることができる。同様に、第2側辺122bは、第2内部電極122の幅が長さ方向の中央部から第2リード122a及び第2先端部122cに行くほど徐々に減少する形態であることができる。そのため、複数の内部電極層120は、幅が長さ方向の中央部から両端部、即ち、リードと先端部に行くほど徐々に減少するように形成されることができる。
【0049】
本実施形態において、第1側辺121b及び第2側辺122bは長さ方向の中央部で所定の曲率半径Rを有するように形成されることができる。例えば、第1側辺121b及び第2側辺122bは、長さ方向の中央部で所定の曲率半径Rを有するように形成され、中央部からリード及び先端部に行くほど内部電極の幅が減少する形態であることができる。本発明はこれに制限されず、第1側辺121b及び第2側辺122bが長さ方向で全体的になだらかな斜線形、例えば、楕円形、または、長さ方向の中央部からリード及び先端部に行くほど内部電極の幅が減少する斜線形であってもよい。
【0050】
第1先端部121c及び第2先端部122cは、外部電極と接続されない第1及び第2内部電極121、122の端部であって、第1及び第2リード121a、122aに対して長さ方向の反対側に位置することができる。第1先端部121cと第1側辺121bが接するエッジ(edge)と第2先端部122cと第2側辺122bが接するエッジとは、それぞれ鈍角を有するように形成されることができる。
【0051】
そして、上記第1側辺Sf1と上記第1先端部121cが接する第1エッジE1は、上記第2内部電極122を上記第1内部電極121が形成された平面に投映した領域P内に配置されることができる。
【0052】
第1リード121aと第1先端部121cの幅は同一に形成されてもよい。同様に、第2リード122aと第2先端部122cの幅も同一に形成されてもよい 。
【0053】
第1内部電極121と第2内部電極122は、誘電体層111を介して積層方向で重畳される部分(重畳部)Caで容量が形成されることができる。重畳部Caにおいては、第1内部電極121と第2内部電極の各側辺が交差する交差点Xが形成されることができる。
【0054】
重畳部Caにおいて、第1側辺121bの交差点Xから第1先端部121cと第1側辺121bが接するエッジまでの部分は第2内部電極122の第2側辺122bと重畳されない。同様に、重畳部Caにおいて、第2側辺122bの交差点Xから第2先端部122cと第2側辺122bが接するエッジまでの部分は第1内部電極121の第1側辺121bと重畳されない。
【0055】
このように、本実施例において、第1側辺121bと第1先端部121cが接する部分、または、第2側辺122b第2先端部122cが接する部分のエッジが第2内部電極122または第1内部電極121の内部に配置され、上記エッジでの電界集中を避けることができ、BDV特性の低下を防止することができる。
【0056】
第1及び第2内部電極121、122における長さ方向の中央部が最大幅L1を有することができ、長さ方向端部、即ち、リードまたは先端部が最小幅L2を有することができる。例えば、第1内部電極121における長さ方向の中央部の幅をL1とし、第1リード121aまたは第1先端部121cにおける上記第1内部電極の幅をL2と定義することができる。
【0057】
一方、誘電体層111で内部電極層120が配置されない部分であるマージン部Mにおいて、マージン部Mの内部電極層120の長さ方向中央部に対応する部分が最小幅M1を有することができ、内部電極層120の長さ方向両端部、即ち、リードまたは先端部に対応する部分が最大幅M2を有することができる。例えば、上記第1内部電極121が最大幅L1を有する上記第1側辺121bの中央部から上記積層本体の幅方向側面、即ち、第2長側面Lf2までの幅をM2と定義することができる。また、上記第1側辺121bが上記第1リード121aまたは上記第1先端部121cと接する地点から上記積層本体の幅方向側面、即ち、第2長側面Lf2までの幅をM2と定義することができる。
【0058】
本実施例において、内部電極層の最小幅L2に対するマージン部の最大幅M2の比M2/L2は0.2〜0.3であることができる。
【0059】
ここで、L2は、第1及び第2内部電極121、122の最小幅、即ち、長さ方向両端部、例えば、リードまたは先端部の幅を示し、M2は、マージン部Mの最大幅、即ち、マージン部Mにおいて第1内部電極121または第2内部電極122の長さ方向端部に対応する部分の幅を示す。
【0060】
一実施例において、上記第1リードまたは上記第1先端部における上記第1内部電極の幅をL2とし、上記第1側辺が上記第1リードまたは上記第1先端部と接する地点から上記積層本体の幅方向側面までの幅をM2とすると、上記L2に対する上記M2の比M2/L2は0.2〜0.3となることができる。
【0061】
M2/L2が0.2未満の場合、耐湿負荷試験で劣化が生じ、信頼性が低下する恐れがあり、M2/L2が0.3を超過、即ち、M2が大きくなると、内部電極の重畳部Caの面積が減少し、容量が低下するという問題がある。
【0062】
本実施例において、マージン部Mの最小幅M1は30μmを超過してもよい。M1が30μm以下であると、切断不良が急増し、マージン部のの幅の減少によって耐湿負荷NG率が急激に増加する等、信頼性が悪くなる恐れがある。
【0063】
外部電極130は、積層本体110の互いに対向する両側面に形成される第1外部電極131及び第2外部電極132を含むことができる。図1に示されたように、第1外部電極131は積層本体110の第1短側面Sf1を覆うように形成されることができ、第2外部電極132は第2短側面Sf2を覆うように形成されてもよい。
【0064】
本実施形態で第1外部電極131及び第2外部電極132は積層本体110の両短側面Sf1、Sf2を覆うように形成されているが、本発明はこれに限らない。例えば、第1及び第2外部電極131、132が積層本体110の両長側面Lf1、Lf2を覆うように形成されてもよい。このとき、第1及び第2内部電極121、122は両長側面Lf1、Lf2に積層方向で交互に露出し、第1及び第2外部電極131、132のそれぞれに接続されることができる。
【0065】
第1外部電極131及び第2外部電極132は互いに電気的に分離されることができる。第1外部電極131は、積層本体110の第1短側面Sf1に露出する第1内部電極121の一端、即ち、第1リード121aと電気的に接続され、第2外部電極132は、積層本体110の第1短側面Sf1と長さ方向に対向する第2短側面Sf2に露出する第2内部電極122の一端、即ち、第2リード122aと電気的に接続されることができる。これによって、外部電極130は外部端子の役割を果たすことができるようになる。
【0066】
外部電極130は銅(Cu)または銅合金(Cu alloy)等を利用して形成されることができる。
【0067】
図4は、本発明の他の実施形態による積層セラミックコンデンサを長さ及び幅方向に沿って切断した断面図である。
【0068】
図4に図示された本発明の他の実施形態による積層セラミックコンデンサは、一実施形態における内部電極の変更例を示したものであり、それ以外の構成は、図1から図3に図示された本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサと実質的に同一であるため、これらの構成に対する詳細な説明は省略し、以下では差異点を中心に説明する。
【0069】
図4を参照すると、本発明の他の実施形態による積層セラミックコンデンサは、第1内部電極121の第1側辺121b及び第2内部電極122の第2側辺122bが楕円形であることができる。即ち、第1及び第2内部電極121、122の長さ方向の中央部から両端部、即ち、リードと先端部に行くほど楕円形で、第1及び第2内部電極121、122の幅が減少するように形成されることができる。
【0070】
第1内部電極121と第2内部電極122は誘電体層111を介して積層方向で重畳される部分(重畳部)Caで容量が形成されることができる。重畳部Caにおいて、第1内部電極121と第2内部電極の各側辺が交差する交差点Xが形成されることができる。
【0071】
重畳部Caにおいて、第1側辺121bの交差点Xから第1先端部121cと第1側辺121bが接するエッジまでの部分は第2内部電極122の第2側辺122bと重畳されない。同様に、重畳部Caにおいて、第2側辺122bの交差点Xから第2先端部122cと第2側辺122bが接するエッジまでの部分は第1内部電極121の第1側辺121bと重畳されない。これにより、上記エッジでの電界集中を避けることができ、これにより、BDV特性の低下を防止することができる。
【0072】
以下、実施例及び比較例を参照して本発明をより具体的に説明するが、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、本発明の範囲が実施例に限られるものではない。
【実施例】
【0073】
本実施例による積層セラミックコンデンサは、下記の方法により製作された。
【0074】
まず、チタン酸バリウム(BaTiO)等のパウダーを含んで形成された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、それぞれ約1.25μmの厚さに製造された複数のセラミックグリーンシートを用意し、これによって誘電体層を形成する。
【0075】
次に、ニッケルの粒子平均大きさが0.05μm〜0.2μmの内部電極用導電性ペーストを用意した。上記グリーンシート上に上記内部電極用導電性ペーストをスクリーン印刷工法で塗布して内部電極を形成した後、200層積層してセラミック積層体を製造した。本実施例では内部電極が図3に図示された形状を有するように形成した。
【0076】
上記セラミック積層体を85℃で1000kgf/cmの圧力条件で等圧圧縮成形(isostatic pressing)した。
【0077】
圧着が完了したセラミック積層体を個別チップ形状に切断し、切断されたチップは大気雰囲気下で230℃、60時間維持して脱バインダーを行った。その後、1200℃で内部電極が酸化されないようにNi/NiO平衡酸素分圧よりも低い10−11atm〜10−10atmの酸素分圧還元雰囲気下で焼成した。焼成後の誘電体層の厚さはそれぞれ1.00、0.85μmであり、内部電極の平均厚さは0.65μmであり、焼成後チップのサイズは0.6mm×0.3mm×0.3mm(L×W×T)であった。
【0078】
次いで、外部電極、メッキ等の工程を行って積層セラミックコンデンサとして製作した。下記の表1は、積層セラミックコンデンサの内部電極の幅とマージン部の幅の比による電気的特性、例えば、BDV特性、静電容量、切断不良率、高温加速試験NG率、及び耐湿負荷試験NG率を比較したものである。
【0079】
【表1】

(続き)
【0080】
【表2】

*表示は比較例、表2は表1の続きである。
※ M1:マージン部の最小幅。即ち、マージン部の内部電極の長さ方向中央部に対応する部分の幅、M2:マージン部の最大幅。即ち、マージン部の内部電極の長さ方向端部に対応する部分の幅、L2:内部電極の最小幅。即ち、内部電極の長さ方向端部における幅。
【0081】
表1において、切断不良率は、各試料当たりのサンプル1000個に対して切断面を検査して百分率で表し、絶縁破壊電圧(Breakdown Voltage,BDV)特性は10V/secの速度でDC電圧を印加しながら評価した。高温加速試験NG率は、各試料当たり400個のサンプルに対して135℃で9.45VのDC電圧を印加して48時間以内に絶縁抵抗が10Ω以下になったときのサンプル数を百分率で表したものであり、耐湿負荷試験NG率は、各試料当たり400個のサンプルに対して40℃、相対湿度95%で6.3VのDC電圧を印加して100時間以内に絶縁抵抗が10Ω以下になったときのサンプル数を百分率で表したものである。
【0082】
表1において、試料1〜4、試料5〜8、試料9〜29及び試料30〜50は、焼成後の誘電体層厚さが1μm、0.85μm、0.65μm及び0.45μmである場合である。
【0083】
まず、試料1〜8の場合は、内部電極が長方形パターンであっても、マージンM1、M2の差が10μmの範囲のオーバルパターンであっても、容量やBDV特性、切断不良、高温加速及び耐湿負荷試験でのNG率において特別な差は見られない。
【0084】
一方、試料9〜50の場合は、内部電極が長方形パターンと M1及びM2マージンに差があるオーバルパターンであり、容量やBDV特性、切断不良、高温加速及び耐湿負荷試験でのNG率において差が発生することがある。
【0085】
試料9〜29は焼成後の誘電体層の厚さが0.65μmの場合である。ここで、試料9〜13はマージン部の最小幅M1が40μm、試料14〜19はマージン部の最小幅M1が35μm、試料20〜24はマージン部の最小幅M1が30μm、試料25〜29はマージン部の最小幅M1が20μmの場合である。
【0086】
表1において、試料9、14、20及び試料25は、内部電極が長方形パターンの場合である。即ち、マージン部の最小幅M1と最大幅M2が等しい場合であって、これらの比較例では高温加速試験及び耐湿負荷試験で劣化が発生し、マージン部の最小幅M1が30μm以下の場合は切断不良率が急増したことが分かる。
【0087】
これに対し、内部電極が長さ方向の中央部で所定の曲率半径Rを有する形状の場合、即ち、試料10〜12及び試料16〜18ではBDV特性において長方形パターンより高いか、類似した水準を示している。また、高温加速試験で劣化は見られていない。
【0088】
特に、内部電極の最小幅L2に対するマージン部の最大幅M2の比M2/L2が0.2〜0.3であり、マージン部の最小幅M1が30μm以上の場合、即ち、試料10〜12、及び試料16〜18では切断不良が発生せず、耐湿負荷試験でも劣化が見られなかった。
【0089】
これは、M2/L2の比が増加するほど、内部電極の長さ方向に延長される側辺が積層方向で隣接した内部電極の側辺と重畳されず、隣接した内部電極の長さ方向端部間の距離が長くなったためであると判断される。特に、M2が増加するほどメッキ液の浸透による内部電極誘電体層間の構造欠陥を抑制するためであると判断される。
【0090】
また、本実施例の範囲内である試料10〜12及び試料16〜18では、大きな容量低下を起こさずBDV特性が向上し、高温加速試験及び耐湿負荷試験でも劣化が発生しない高信頼性及び高容量の積層セラミックコンデンサが得られることが分かる。
【0091】
一方、試料13、19、24及び試料29の場合は、マージン部の最小幅M1が等しいそれぞれの長方形パターンを有する試料9、14、20及び試料25の静電容量に比べて9%以上が低減される。焼成後の誘電体層の厚さが0.65μmであることを前提として、それぞれのマージン部の最小幅M1が等しい長方形パターンの試料の静電容量に比べて9%以上の静電容量が減少すると、信頼性に優れていても、容量の減少が大きくなるため製品化が困難になる。
【0092】
一方、M2/L2が0.2未満の場合、即ち、試料15、21、26及び試料27では、耐湿負荷試験で劣化が生じ、信頼性が低下することが分かる。また、M2/L2が0.3を超過すると、上述したように、静電容量で不利になることが分かる。即ち、M2が大きくなると、内部電極の積層方向に対向する面積が減少し、よって、容量の低下が発生することが分かる。
【0093】
一方、マージン部の最小幅M1が30μm以下の場合、即ち、試料20〜29では、内部電極のパターンにかかわらず、切断不良率が急増し、マージン部のの幅の減少によって耐湿負荷試験で急激な劣化が発生することが分かる。特に、マージン部の最小幅M1が小くなるほど切断不良率が大きくなることが分かる。
【0094】
試料30〜50を参照すると、焼成後の誘電体層の厚さが0.65μmの合と同様に、焼成後の誘電体層の厚さが0.45μmの場合も類似の結果が得られることが分かる。
【0095】
したがって、本実施例の場合、高容量を確保しながら切断不良がなく、BDV特性も向上させながら高温加速試験及び耐湿負荷試験で劣化が発生しない高信頼性の積層セラミックコンデンサを具現できることが分かる。
【0096】
以上、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の各実施形態から多様な変形および均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によってのみ定められるべきである。
【符号の説明】
【0097】
100:積層セラミックコンデンサ
110:積層本体
120:内部電極層
121、122:第1及び第2内部電極
130:外部電極
131、132:第1及び第2外部電極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の誘電体層と複数の内部電極層が交互に積層される積層本体を含み、
前記内部電極層は、長手方向の中央部から両端部に行くほど幅が徐々に減少し、
前記内部電極層の長手方向端部における幅を最小幅L2とし、前記誘電体層における内部電極層が配置されないマージン部Mの前記内部電極層の前記長手方向端部に対応する部分の幅を最大幅M2とすると、L2に対するM2の比M2/L2は0.2〜0.3となる積層セラミックコンデンサ。
【請求項2】
前記マージン部の前記内部電極層の長手方向中央部に対応する部分の幅を最小幅M1とすると、M1は30μmを超過する請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項3】
前記誘電体層の平均厚さは0.65μm以下である請求項1または2に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項4】
前記内部電極層は、前記長手方向の中央部が所定の曲率半径を有する請求項1から3の何れか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項5】
前記内部電極層は、第1内部電極及び当該第1内部電極と前記誘電体層を介して対向する第2内部電極を含み、
前記第1内部電極は、前記積層本体の第1短側面に引き出される第1リード、当該第1リードと前記長手方向に向かって対向する第1先端部、及び前記第1リードと前記第1先端部を連結する第1側辺を含み、
前記第2内部電極は、前記積層本体の、前記第1短側面と対向する第2短側面に引き出される第2リード、当該第2リードと前記長手方向に向かって対向する第2先端部、及び前記第2リードと前記第2先端部を連結する第2側面を含み、
前記第1側辺と前記第1先端部が接する第1エッジは、前記第2内部電極を前記第1内部電極が形成された平面に投映した領域内に配置される請求項1から4の何れか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項6】
積層本体の第1短側面に引き出される第1リード、当該第1リードと長手方向に向かって対向する第1先端部、及び前記第1リードと前記第1先端部を連結する第1側辺を含む第1内部電極と、
前記第1内部電極に、0.65μm以下の厚さを有する誘電体層を介して配置される第2電極と
を含み、
前記第1リードまたは前記第1先端部における前記第1内部電極の幅をL2とし、前記第1側辺が前記第1リードまたは前記第1先端部と接する地点から前記積層本体の幅方向側面までの幅をM2とすると、前記L2に対する前記M2の比M2/L2は0.2〜0.3となる積層セラミックコンデンサ。
【請求項7】
前記第1内部電極が最大幅L1を有する前記第1側辺の中央部から前記積層本体の幅方向側面までの幅をM1とすると、前記M1は30μmを超過する請求項6に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項8】
前記第2内部電極は、前記積層本体の、前記第1短側面と対向する第2短側面に引き出される第2リード、当該第2リードと前記長手方向に向かって対向する第2先端部、及び前記第2リードと前記第2先端部を連結する第2側面を含み、
前記第1内部電極の幅は前記長手方向の中央部から両端部に行くほど徐々に減少し、前記第1側辺と前記第1先端部が接する第1エッジは、前記第2リード、前記第2先端部及び前記第2側面で囲まれた領域を前記第1内部電極が形成された平面に投映した領域内に配置される請求項6または7に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項9】
前記内部電極層は、前記長手方向に延びる側辺が楕円形である請求項1から8の何れか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項10】
積層本体の第1短側面に引き出される第1リード、当該第1リードと長手方向に向かって対向する第1先端部、及び前記第1リードと前記第1先端部を連結する第1側辺を含む第1内部電極と、
前記積層本体の、前記第1短側面と対向する第2短側面に引き出される第2リード、当該第2リードと前記長手方向に向かって対向する第2先端部、及び前記第2リードと前記第2先端部を連結する第2側面を含む第2内部電極と、
前記第1内部電極と前記第2内部電極の間に配置され、0.65μm以下の厚さを有する誘電体層と
を含み、
前記第1内部電極の幅は前記長手方向の中央部から両端部に行くほど徐々に減少し、前記第1側辺と前記第1先端部が接する第1エッジは、前記第2内部電極を前記第1内部電極が形成された平面に投映した領域内に配置される積層セラミックコンデンサ。
【請求項11】
前記第1リードまたは前記第1先端部における前記第1内部電極の幅をL2とし、前記第1側辺が前記第1リードまたは前記第1先端部と接する地点から前記積層本体の幅方向側面までの幅をM2とすると、前記L2に対する前記M2の比M2/L2は0.2〜0.3となる請求項10に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項12】
前記第1内部電極が最大幅L1を有する前記第1側辺の中央部から前記積層本体の幅方向側面までの幅をM1とすると、前記M1は30μmを超過する請求項10または11に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項13】
前記内部電極層の積層数は200層以上である請求項1から12の何れか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項14】
前記積層セラミックコンデンサの前記長手方向の長さ、幅、誘電体層及び内部電極層の積層方向の厚さはそれぞれ0.6±0.09mm、0.3±0.09mm、0.3±0.09mmである請求項1から13の何れか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−253340(P2012−253340A)
【公開日】平成24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−115946(P2012−115946)
【出願日】平成24年5月21日(2012.5.21)
【出願人】(594023722)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. (1,585)
【Fターム(参考)】