積層セラミック電子部品
【課題】本発明は積層セラミック電子部品に関する。
【解決手段】本発明は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層を含むセラミック本体と、上記セラミック本体内に形成された第１及び第２内部電極と、を含み、上記誘電体層は、上記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品を提供する。
本発明によると、静電容量の大容量化を図るとともに、内部電極層の連結性を向上させることにより、加速寿命の延長及び信頼性に優れた大容量の積層セラミック電子部品を実現することができる。
【解決手段】本発明は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層を含むセラミック本体と、上記セラミック本体内に形成された第１及び第２内部電極と、を含み、上記誘電体層は、上記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品を提供する。
本発明によると、静電容量の大容量化を図るとともに、内部電極層の連結性を向上させることにより、加速寿命の延長及び信頼性に優れた大容量の積層セラミック電子部品を実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信頼性に優れた大容量の積層セラミック電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子製品の小型化に伴い、積層セラミック電子部品においても小型化及び大容量化が求められている。
【０００３】
これにより、誘電体と内部電極の薄膜化、多層化が様々な方法で試されており、最近では誘電体層の厚さは薄く、積層数が多い積層セラミック電子部品が製造されている。
【０００４】
しかし、このような大容量化を図るために誘電体層の厚さと内部電極の厚さを薄くすると、内部電極の厚さが不均一になり、内部電極が連続的に連結されず、部分的に途切れて連結性が低下する。
【０００５】
また、電極の途切れによって、誘電体層の平均厚さは同一であるが、部分的に厚くなったり薄くなる部分が発生し、誘電体層が薄くなった部分で絶縁特性が低下し信頼性が低下するという問題もあった。
【０００６】
一方、内部電極ペースト内に含まれた微粒の共材粉末が、焼成過程において誘電体層に移動することによって、内部電極と接触する誘電体グレイン（ｇｒａｉｎ）の異常粒成長を引き起こし、積層セラミック電子部品の信頼性が低下するという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、信頼性に優れた大容量の積層セラミック電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層を含むセラミック本体と、上記セラミック本体内に形成された第１及び第２内部電極と、を含み、上記誘電体層は、上記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び上記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品を提供する。
【０００９】
上記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たすことができる。
【００１０】
また、上記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、上記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たすことができる。
【００１１】
また、上記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末と上記誘電体として使用されるセラミック粉末との組成は同一であることができる。
【００１２】
また、上記第１又は第２内部電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性は８０％以上であることができる。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層を含むセラミック本体と、上記セラミック本体内に形成され、電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上の第１及び第２内部電極と、を含み、上記誘電体層は、上記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び上記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品を提供する。
【００１４】
本発明の他の実施形態は、平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層が積層されたセラミック本体と、上記セラミック本体内に形成された複数の第１及び第２内部電極と、を含み、上記誘電体層は、上記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び上記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品を提供する。
【００１５】
本発明の他の実施形態は、平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層が積層されたセラミック本体と、上記セラミック本体内に形成され、電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上の複数の第１及び第２内部電極と、を含み、上記誘電体層は、上記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び上記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、静電容量の大容量化を図るとともに、内部電極の連結性を向上させ、誘電体グレインの平均粒径を調節することによって、加速寿命の延長及び信頼性に優れた大容量の積層セラミック電子部品を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ'線に沿って切断した断面図、及び内部電極の連結性を示す拡大図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ'線に沿って切断した断面図、及び接触誘電体グレインと非接触誘電体グレインを示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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のみに限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野において通常の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。従って、図面における構成要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張することもあり、図面上において同一の符号で示される構成要素は同一の構成要素である。
【００１９】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２０】
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を概略的に示す斜視図である。
【００２１】
図２は、図１のＢ−Ｂ'線に沿って切断した断面図、及び内部電極の連結性を示す拡大図である。
【００２２】
図３は、図１のＢ−Ｂ'線に沿って切断した断面図、及び接触誘電体グレインと非接触誘電体グレインを示す拡大図である。
【００２３】
図１から図３を参照すると、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層１を含むセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成された第１及び第２内部電極２１、２２と、を含み、上記誘電体層１は、上記第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレイン、及び接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層１の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たすことができる。
【００２４】
一方、本発明の他の実施形態による積層セラミック電子部品は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層１を含むセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成され、連結性が８０％以上の第１及び第２内部電極２１、２２と、を含み、上記誘電体層１は、上記第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレイン、及び接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層１の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たすことができる。
【００２５】
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、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層１を含むセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成された第１及び第２内部電極２１、２２と、を含むことができる。
【００２６】
上記第１及び第２内部電極２１、２２は特に制限されないが、例えば、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム−銀（Ｐｄ−Ａｇ）合金のような貴金属材料、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）のうち１種以上の物質からなる導電性ペーストを使用して形成されることができる。
【００２７】
静電容量を形成するためには、外部電極３を上記セラミック本体１０の外側に形成することができ、外部電極３を上記第１及び第２内部電極２１、２２と電気的に接続することができる。
【００２８】
上記外部電極３は、内部電極と同じ材質の導電性物質からなることができるが、これに制限されず、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等で形成することができる。
【００２９】
上記外部電極３は、上記材質のメタルパウダーにガラスフリットを添加して作られた導電性ペーストを塗布した後、焼成することにより形成することができる。
【００３０】
本発明の一実施形態によると、上記誘電体層１の平均厚さは０．６μｍ以下にすることができる。
【００３１】
本発明の一実施形態において、上記誘電体層１の厚さは、第１又は第２内部電極２１、２２の間に配置される誘電体層１の平均厚さを意味することができる。
【００３２】
上記誘電体層１の平均厚さは、図２のように、セラミック本体１０の長さ方向の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ，Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）でイメージをスキャンすることで測定することができる。
【００３３】
例えば、図２のように、セラミック本体１０の幅方向Ｗの中央部で切断した長さ−厚さ方向Ｌ−Ｔの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で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おいて、長さ方向Ｌに等間隔の３０個の地点での厚さを測定することで平均値を測定することができる。
【００３４】
上記等間隔の３０個の地点は、第１及び第２内部電極２１、２２が重畳される領域を意味する容量形成部において測定されることができる。
【００３５】
また、このような平均値の測定を１０個以上の誘電体層に対して行い平均値を求めると、誘電体層の平均厚さをさらに一般化することができる。
【００３６】
上記第１又は第２内部電極２１、２２の焼成後に厚さは、静電容量を形成できれば特に制限されないが、例えば、１μｍ以下になることができる。
【００３７】
図２を参照すると、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層１を含むセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成され、連結性が８０％以上の第１及び第２内部電極２１、２２と、を含むことができる。
【００３８】
上記内部電極の連結性とは、上記第１又は第２内部電極２１、２２の電極全長に対して実際に電極が形成された部分の長さと定義することができる。
【００３９】
例えば、上記内部電極の連結性は図２のように、積層本体１０の長さ方向Ｌの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でイメージをスキャンすることで測定することができる。
【００４０】
より具体的には、図２のように、積層本体１０の幅方向Ｗの中央部で切断した長さ−厚さ方向Ｌ−Ｔの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でスキャンしたイメージから抽出された任意の内部電極において、内部電極の断面全長に対して実際に内部電極が形成された部分の全長を測定して求めることができる。
【００４１】
上記内部電極の連結性の測定は、第１及び第２内部電極２１、２２が重畳される領域を意味する容量形成部において測定されることができる。
【００４２】
また、このような内部電極の連結性の測定において、上記長さ−厚さ方向Ｌ−Ｔの断面の中央部の１０個以上の内部電極に対して行い平均値を求めると、内部電極の連結性をさらに一般化することができる。
【００４３】
具体的には、図２に示したように、第１又は第２内部電極２１、２２のある一地点で測定される電極全長をＡとし、実際に電極が形成された部分の長さをｃ１、ｃ２、ｃ３、・・・ｃｎとすると、上記内部電極の連結性は（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋・・・＋ｃｎ）／Ａと表現することができる。
【００４４】
図２では実際に電極が形成された部分をｃ１、ｃ２、ｃ３及びｃ４と表現したが、実際に電極が形成された部分の数は特に制限されない。
【００４５】
また、これは内部電極の塗布比率を意味するものであり、上記任意のある一地点における内部電極の全面積に対して実際に内部電極が形成された面積の比率と定義することもできる。
【００４６】
第１又は第２内部電極２１、２２の連結性（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４／Ａ）は後述する方法によって多様に具現でき、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品の第１又は第２内部電極２１、２２の連結性（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４／Ａ）は８０％以上である。
【００４７】
また、上記第１又は第２内部電極２１、２２が途切れた部分４は気孔あるいはセラミックであることができる。
【００４８】
第１又は第２内部電極２１、２２の連結性（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４／Ａ）を８０％以上とするためには、内部電極を形成する導電性ペーストにおけるメタルパウダーの粒子サイズを変えたり、添加する有機物とセラミックの量を調節したりする方法がある。
【００４９】
また、焼成工程において昇温速度と焼成雰囲気を調節して内部電極の連結性を制御することができる。
【００５０】
本発明の一実施形態によると、上記内部電極の連結性を実現するために、内部電極を形成する導電性ペーストに添加されるセラミック粒子のサイズ及び量を調節する方法を使用することができる。
【００５１】
具体的には、上記導電性ペーストに添加されるセラミックは、誘電体層に使用されるセラミックと同種の物質であり、特に制限されないが、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末であることができる。
【００５２】
上記セラミック粒子の平均粒径Ｄｉは通常のサイズであり、特に制限されないが、後述する本発明の一実施形態によって第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレインの平均粒径を調節するために決定されることができる。
【００５３】
本発明の一実施形態によると、第１又は第２内部電極２１、２２の連結性（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４／Ａ）を８０％以上とすることで、静電容量が増加し、信頼性に優れた高容量の積層セラミックコンデンサの製造が可能になる。
【００５４】
図３を参照すると、本発明の一実施形態である積層セラミック電子部品は、誘電体層１の焼成後に平均厚さｔｄが０．６μｍ以下になることができる。
【００５５】
また、上記誘電体層１は、上記第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレイン及び第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たすことができる。
【００５６】
一実施例において、上記接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で抽出された誘電体層の断面写真を分析することによって測定することができる。例えば、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）Ｅ１１２で規定する平均グレインサイズの標準測定方法を支援するグレインサイズ測定ソフトウェアを用いて誘電体層の平均グレインサイズを測定することができる。
【００５７】
上記接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅの調節は、誘電体層１を形成するのに使用されるセラミック粉末の平均粒径、及び第１又は第２内部電極２１、２２を形成する導電性ペーストに添加されるセラミック粉末の平均粒径を調節することにより行うことができる。
【００５８】
上記誘電体層１を形成するのに使用されるセラミック粉末の平均粒径は、特に制限されず、本発明の目的を達成するために調節することができるが、例えば、３００ｎｍ以下に調節することができる。
【００５９】
上記接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと０．６μｍ以下の厚さを有する誘電体層１の平均厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄが０．３５以下の場合には、信頼性に優れた高容量の積層セラミックコンデンサを実現することができる。
【００６０】
上記接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層の平均厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄが０．３５を超過すると、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅが大きくなるため、積層セラミック電子部品に薄膜の誘電体層が適用される場合に信頼性が低下する恐れがある。
【００６１】
また、上記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たすことができる。
【００６２】
上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃは、誘電体の積層方向に切断し、図３に示された走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で抽出された誘電体層の断面写真を分析することによって測定することができる。例えば、ＡＳＴＭ Ｅ１１２で規定する平均グレインサイズの標準測定方法を支援するグレインサイズ測定ソフトウェアを用いて誘電体層の平均グレインサイズを測定することができる。
【００６３】
具体的には、上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと０．６μｍ以下の厚さを有する誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが０．２５以下の場合には、信頼性に優れた高容量の積層セラミックコンデンサを実現することができる。
【００６４】
また、上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃも、誘電体層１を形成するのに使用されるセラミック粉末の平均粒径を調節することにより、本発明の目的に応じた調節ができる。
【００６５】
上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと誘電体層の平均厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが０．２５を超過すると、非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃが大きくなるため、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品の信頼性が低下する恐れがある。
【００６６】
本発明の一実施形態によると、上記誘電体層１を形成する原料としては、十分な静電容量を得ることができるものであれば特に制限されないが、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末であることができる。
【００６７】
上記誘電体層１を形成する材料としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等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、可塑剤、結合剤、分散剤等を添加することができる。
【００６８】
本発明の一実施形態によると、誘電体層１の平均厚さｔｄが０．６μｍ以下であり、第１又は第２内部電極２１、２２の連結性（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４＋・・・ｃｎ／Ａ）を８０％以上実現し、上記接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄが０．３５以下であり、上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが０．２５以下を満たすことで、信頼性に優れた高容量の積層セラミックコンデンサを実現することができる。
【００６９】
一方、上記内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、上記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たすことができる。
【００７０】
上記範囲において、Ｄｉ／Ｄｄが０．１以下であると、内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径と、誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径との差が非常に大きくなるため、内部電極の焼結収縮を効率よく抑制できず、内部電極の連結性の低下により、静電容量を形成するのに問題があり、電極途切れ部の末端における電極が厚くなって内部電極間の距離が短くなり、絶縁破壊電圧が低くなるなど、信頼性の低下を招く恐れがある。
【００７１】
また、Ｄｉ／Ｄｄが１を超過すると、誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径Ｄｄよりも内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径Ｄｉが大きくなるため、内部電極の焼結収縮を効率よく抑制できず、焼結過程において誘電体層に移動し、誘電体層の厚さが非常に厚くなり、容量形成及び信頼性に問題を招く恐れがある。
【００７２】
上記内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径Ｄｉと上記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径Ｄｄとの間に０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たすことによって、信頼性がさらに向上した高容量の積層セラミック電子部品を実現することができる。
【００７３】
また、誘電体として使用されるセラミック粉末と上記内部電極に添加されるセラミック粉末の組成は特に制限されないが、同一組成の場合、信頼性がさらに向上する効果が得られる。
【００７４】
一方、本発明の他の実施形態による積層セラミック電子部品は、平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層１が積層されたセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成された複数の第１及び第２内部電極２１、２２と、を含み、上記誘電体層１は、上記第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレイン、及び接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層１の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たすことができる。
【００７５】
また、本発明の他の実施形態による積層セラミック電子部品は、平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層１が積層されたセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成され、連結性が８０％以上の複数の第１及び第２内部電極２１、２２と、を含み、上記誘電体層１は、上記第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレイン、及び接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層１の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たすことができる。
【００７６】
ここで、上記の実施形態による積層セラミック電子部品は、誘電体層、第１及び第２内部電極がそれぞれ複数積層された以外は、上述した一実施形態による積層セラミック電子部品と同様であるため重複した説明は省略する。
【００７７】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明が実施例によって限定されるものではない。
【００７８】
本実施例は、０．６μｍ以下の平均厚さを有する誘電体層１を適用した積層セラミックコンデンサに対して、内部電極に投入されるチタン酸バリウムの投入率による第１又は第２内部電極２１、２２の連結性、及び接触誘電体グレインと非接触誘電体グレインの様々な平均粒径による信頼性の向上度合いを試すために行われた。
【００７９】
本実施例による積層セラミックコンデンサの製造段階は以下の通りである。
【００８０】
先ず、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）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、１．０５μｍ及び０．９５μｍの厚さで製造された複数のセラミックグリーンシートを準備して誘電体層１を形成する。
【００８１】
次いで、ニッケル粒子の平均粒径が０．０５μｍ〜０．２μｍで、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たすよう、内部電極に添加されるチタン酸バリウム粉末の平均粒径を調節し、上記チタン酸バリウム粉末の投入量をニッケル重量に合わせて５％〜１０％変えながら内部電極用導電性ペーストを準備した。
【００８２】
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〜２５０層を積層して積層体を製造した。
【００８３】
その後、圧着、切断して０６０３規格サイズのチップを製造し、上記チップをＨ２ ０．１％以下の還元雰囲気下、温度１０５０℃〜１２００℃で焼成した。
【００８４】
次いで、外部電極３、めっき等の工程を経て積層セラミックコンデンサとして製作した。
【００８５】
上記積層セラミックコンデンサの試料は誘電体層１の平均厚さによって多様に製作され、それぞれの積層セラミックコンデンサの断面を観察したところ、内部電極の平均厚さは０．４μｍ〜０．９μｍ水準であり、誘電体層の平均厚さは０．５μｍ〜０．８μｍであった。
【００８６】
また、内部電極の連結性は、積層本体１０の幅方向Ｗの中央部で切断した長さ−厚さ方向Ｌ−Ｔの断面の中央部の１０個の内部電極に対して、容量形成部で連結性を測定した。上記内部電極の連結性を測定するために、上記１０個の内部電極に対して走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でスキャンしたイメージから内部電極の断面全長に対して実際に内部電極が形成された部分の全長を測定した。
【００８７】
下記の表１は、内部電極に投入されるチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末の投入率による内部電極の連結性、誘電体層の厚さ、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅ及び非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃによる高温加速寿命を比較した表である。
【００８８】
【表１】
【００８９】
上記の表１を参照すると、試料１〜２は、誘電体層の平均厚さが０．６μｍを超える場合であって、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層１の平均厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄ、及び非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと誘電体層１の平均厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが本発明の数値範囲を超えても高温加速寿命試験で良好な結果が得られた。
【００９０】
これに対し、試料３〜８は、誘電体層の平均厚さが０．６μｍ以下の場合であって、内部電極の連結性、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層１の平均厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄ、及び非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと誘電体層１の平均厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが本発明の数値範囲を超えると高温加速寿命及び信頼性試験で問題を生じ得ることが分かる。
【００９１】
つまり、後述するように、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品は、誘電体層１の焼成後の平均厚さｔｄが０．６μｍ以下であるときに高温加速寿命及び信頼性の向上に効果的であることが分かった。
【００９２】
下記の表２は、誘電体層の平均厚さｔｄが０．６μｍ以下である場合、内部電極に投入されるチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末の投入率による内部電極の連結性、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅ及び非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃによる高温加速寿命を比較した表である。
【００９３】
【表２】
【００９４】
上記の表２から分かるように、内部電極の連結性（Ｂ／Ａ）が０．８以上と高くなるほど、加速寿命が増加し信頼性も向上する。
【００９５】
また、内部電極の連結性（Ｂ／Ａ）が０．８以上であり、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄが０．３５以下であると、加速寿命が増加し、信頼性も向上することが分かる。
【００９６】
さらに、内部電極の連結性（Ｂ／Ａ）が０．８以上で、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄが０．３５以下であり、上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが０．２５以下であると、加速寿命が増加し、信頼性が向上することが分かる。
【００９７】
本発明は上述した実施形態及び添付された図面により限定されるものではなく、添付された請求範囲により限定される。従って、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更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した者に自明であり、これも請求範囲に記載された技術的事項に属する。
【符号の説明】
【００９８】
１：誘電体層
２１、２２：第１及び第２内部電極
３：外部電極
４：気孔又はセラミック
Ａ：内部電極の断面全長（又は、全面積）
ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４：内部電極が実際に形成された断面の全長（又は、塗布された面積）
ｔｄ：誘電体層の平均厚さ
Ｄｅ：接触誘電体グレインの平均粒径
Ｄｃ：非接触誘電体グレインの平均粒径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信頼性に優れた大容量の積層セラミック電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子製品の小型化に伴い、積層セラミック電子部品においても小型化及び大容量化が求められている。
【０００３】
これにより、誘電体と内部電極の薄膜化、多層化が様々な方法で試されており、最近では誘電体層の厚さは薄く、積層数が多い積層セラミック電子部品が製造されている。
【０００４】
しかし、このような大容量化を図るために誘電体層の厚さと内部電極の厚さを薄くすると、内部電極の厚さが不均一になり、内部電極が連続的に連結されず、部分的に途切れて連結性が低下する。
【０００５】
また、電極の途切れによって、誘電体層の平均厚さは同一であるが、部分的に厚くなったり薄くなる部分が発生し、誘電体層が薄くなった部分で絶縁特性が低下し信頼性が低下するという問題もあった。
【０００６】
一方、内部電極ペースト内に含まれた微粒の共材粉末が、焼成過程において誘電体層に移動することによって、内部電極と接触する誘電体グレイン（ｇｒａｉｎ）の異常粒成長を引き起こし、積層セラミック電子部品の信頼性が低下するという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、信頼性に優れた大容量の積層セラミック電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層を含むセラミック本体と、上記セラミック本体内に形成された第１及び第２内部電極と、を含み、上記誘電体層は、上記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び上記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品を提供する。
【０００９】
上記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たすことができる。
【００１０】
また、上記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、上記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たすことができる。
【００１１】
また、上記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末と上記誘電体として使用されるセラミック粉末との組成は同一であることができる。
【００１２】
また、上記第１又は第２内部電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性は８０％以上であることができる。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層を含むセラミック本体と、上記セラミック本体内に形成され、電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上の第１及び第２内部電極と、を含み、上記誘電体層は、上記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び上記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品を提供する。
【００１４】
本発明の他の実施形態は、平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層が積層されたセラミック本体と、上記セラミック本体内に形成された複数の第１及び第２内部電極と、を含み、上記誘電体層は、上記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び上記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品を提供する。
【００１５】
本発明の他の実施形態は、平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層が積層されたセラミック本体と、上記セラミック本体内に形成され、電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上の複数の第１及び第２内部電極と、を含み、上記誘電体層は、上記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び上記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、静電容量の大容量化を図るとともに、内部電極の連結性を向上させ、誘電体グレインの平均粒径を調節することによって、加速寿命の延長及び信頼性に優れた大容量の積層セラミック電子部品を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ'線に沿って切断した断面図、及び内部電極の連結性を示す拡大図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ'線に沿って切断した断面図、及び接触誘電体グレインと非接触誘電体グレインを示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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のみに限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野において通常の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。従って、図面における構成要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張することもあり、図面上において同一の符号で示される構成要素は同一の構成要素である。
【００１９】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２０】
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を概略的に示す斜視図である。
【００２１】
図２は、図１のＢ−Ｂ'線に沿って切断した断面図、及び内部電極の連結性を示す拡大図である。
【００２２】
図３は、図１のＢ−Ｂ'線に沿って切断した断面図、及び接触誘電体グレインと非接触誘電体グレインを示す拡大図である。
【００２３】
図１から図３を参照すると、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層１を含むセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成された第１及び第２内部電極２１、２２と、を含み、上記誘電体層１は、上記第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレイン、及び接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層１の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たすことができる。
【００２４】
一方、本発明の他の実施形態による積層セラミック電子部品は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層１を含むセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成され、連結性が８０％以上の第１及び第２内部電極２１、２２と、を含み、上記誘電体層１は、上記第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレイン、及び接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層１の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たすことができる。
【００２５】
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、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層１を含むセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成された第１及び第２内部電極２１、２２と、を含むことができる。
【００２６】
上記第１及び第２内部電極２１、２２は特に制限されないが、例えば、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム−銀（Ｐｄ−Ａｇ）合金のような貴金属材料、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）のうち１種以上の物質からなる導電性ペーストを使用して形成されることができる。
【００２７】
静電容量を形成するためには、外部電極３を上記セラミック本体１０の外側に形成することができ、外部電極３を上記第１及び第２内部電極２１、２２と電気的に接続することができる。
【００２８】
上記外部電極３は、内部電極と同じ材質の導電性物質からなることができるが、これに制限されず、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等で形成することができる。
【００２９】
上記外部電極３は、上記材質のメタルパウダーにガラスフリットを添加して作られた導電性ペーストを塗布した後、焼成することにより形成することができる。
【００３０】
本発明の一実施形態によると、上記誘電体層１の平均厚さは０．６μｍ以下にすることができる。
【００３１】
本発明の一実施形態において、上記誘電体層１の厚さは、第１又は第２内部電極２１、２２の間に配置される誘電体層１の平均厚さを意味することができる。
【００３２】
上記誘電体層１の平均厚さは、図２のように、セラミック本体１０の長さ方向の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ，Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）でイメージをスキャンすることで測定することができる。
【００３３】
例えば、図２のように、セラミック本体１０の幅方向Ｗの中央部で切断した長さ−厚さ方向Ｌ−Ｔの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で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おいて、長さ方向Ｌに等間隔の３０個の地点での厚さを測定することで平均値を測定することができる。
【００３４】
上記等間隔の３０個の地点は、第１及び第２内部電極２１、２２が重畳される領域を意味する容量形成部において測定されることができる。
【００３５】
また、このような平均値の測定を１０個以上の誘電体層に対して行い平均値を求めると、誘電体層の平均厚さをさらに一般化することができる。
【００３６】
上記第１又は第２内部電極２１、２２の焼成後に厚さは、静電容量を形成できれば特に制限されないが、例えば、１μｍ以下になることができる。
【００３７】
図２を参照すると、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品は、平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層１を含むセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成され、連結性が８０％以上の第１及び第２内部電極２１、２２と、を含むことができる。
【００３８】
上記内部電極の連結性とは、上記第１又は第２内部電極２１、２２の電極全長に対して実際に電極が形成された部分の長さと定義することができる。
【００３９】
例えば、上記内部電極の連結性は図２のように、積層本体１０の長さ方向Ｌの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でイメージをスキャンすることで測定することができる。
【００４０】
より具体的には、図２のように、積層本体１０の幅方向Ｗの中央部で切断した長さ−厚さ方向Ｌ−Ｔの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でスキャンしたイメージから抽出された任意の内部電極において、内部電極の断面全長に対して実際に内部電極が形成された部分の全長を測定して求めることができる。
【００４１】
上記内部電極の連結性の測定は、第１及び第２内部電極２１、２２が重畳される領域を意味する容量形成部において測定されることができる。
【００４２】
また、このような内部電極の連結性の測定において、上記長さ−厚さ方向Ｌ−Ｔの断面の中央部の１０個以上の内部電極に対して行い平均値を求めると、内部電極の連結性をさらに一般化することができる。
【００４３】
具体的には、図２に示したように、第１又は第２内部電極２１、２２のある一地点で測定される電極全長をＡとし、実際に電極が形成された部分の長さをｃ１、ｃ２、ｃ３、・・・ｃｎとすると、上記内部電極の連結性は（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋・・・＋ｃｎ）／Ａと表現することができる。
【００４４】
図２では実際に電極が形成された部分をｃ１、ｃ２、ｃ３及びｃ４と表現したが、実際に電極が形成された部分の数は特に制限されない。
【００４５】
また、これは内部電極の塗布比率を意味するものであり、上記任意のある一地点における内部電極の全面積に対して実際に内部電極が形成された面積の比率と定義することもできる。
【００４６】
第１又は第２内部電極２１、２２の連結性（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４／Ａ）は後述する方法によって多様に具現でき、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品の第１又は第２内部電極２１、２２の連結性（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４／Ａ）は８０％以上である。
【００４７】
また、上記第１又は第２内部電極２１、２２が途切れた部分４は気孔あるいはセラミックであることができる。
【００４８】
第１又は第２内部電極２１、２２の連結性（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４／Ａ）を８０％以上とするためには、内部電極を形成する導電性ペーストにおけるメタルパウダーの粒子サイズを変えたり、添加する有機物とセラミックの量を調節したりする方法がある。
【００４９】
また、焼成工程において昇温速度と焼成雰囲気を調節して内部電極の連結性を制御することができる。
【００５０】
本発明の一実施形態によると、上記内部電極の連結性を実現するために、内部電極を形成する導電性ペーストに添加されるセラミック粒子のサイズ及び量を調節する方法を使用することができる。
【００５１】
具体的には、上記導電性ペーストに添加されるセラミックは、誘電体層に使用されるセラミックと同種の物質であり、特に制限されないが、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末であることができる。
【００５２】
上記セラミック粒子の平均粒径Ｄｉは通常のサイズであり、特に制限されないが、後述する本発明の一実施形態によって第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレインの平均粒径を調節するために決定されることができる。
【００５３】
本発明の一実施形態によると、第１又は第２内部電極２１、２２の連結性（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４／Ａ）を８０％以上とすることで、静電容量が増加し、信頼性に優れた高容量の積層セラミックコンデンサの製造が可能になる。
【００５４】
図３を参照すると、本発明の一実施形態である積層セラミック電子部品は、誘電体層１の焼成後に平均厚さｔｄが０．６μｍ以下になることができる。
【００５５】
また、上記誘電体層１は、上記第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレイン及び第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たすことができる。
【００５６】
一実施例において、上記接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で抽出された誘電体層の断面写真を分析することによって測定することができる。例えば、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）Ｅ１１２で規定する平均グレインサイズの標準測定方法を支援するグレインサイズ測定ソフトウェアを用いて誘電体層の平均グレインサイズを測定することができる。
【００５７】
上記接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅの調節は、誘電体層１を形成するのに使用されるセラミック粉末の平均粒径、及び第１又は第２内部電極２１、２２を形成する導電性ペーストに添加されるセラミック粉末の平均粒径を調節することにより行うことができる。
【００５８】
上記誘電体層１を形成するのに使用されるセラミック粉末の平均粒径は、特に制限されず、本発明の目的を達成するために調節することができるが、例えば、３００ｎｍ以下に調節することができる。
【００５９】
上記接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと０．６μｍ以下の厚さを有する誘電体層１の平均厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄが０．３５以下の場合には、信頼性に優れた高容量の積層セラミックコンデンサを実現することができる。
【００６０】
上記接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層の平均厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄが０．３５を超過すると、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅが大きくなるため、積層セラミック電子部品に薄膜の誘電体層が適用される場合に信頼性が低下する恐れがある。
【００６１】
また、上記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たすことができる。
【００６２】
上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃは、誘電体の積層方向に切断し、図３に示された走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で抽出された誘電体層の断面写真を分析することによって測定することができる。例えば、ＡＳＴＭ Ｅ１１２で規定する平均グレインサイズの標準測定方法を支援するグレインサイズ測定ソフトウェアを用いて誘電体層の平均グレインサイズを測定することができる。
【００６３】
具体的には、上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと０．６μｍ以下の厚さを有する誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが０．２５以下の場合には、信頼性に優れた高容量の積層セラミックコンデンサを実現することができる。
【００６４】
また、上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃも、誘電体層１を形成するのに使用されるセラミック粉末の平均粒径を調節することにより、本発明の目的に応じた調節ができる。
【００６５】
上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと誘電体層の平均厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが０．２５を超過すると、非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃが大きくなるため、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品の信頼性が低下する恐れがある。
【００６６】
本発明の一実施形態によると、上記誘電体層１を形成する原料としては、十分な静電容量を得ることができるものであれば特に制限されないが、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末であることができる。
【００６７】
上記誘電体層１を形成する材料としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等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、可塑剤、結合剤、分散剤等を添加することができる。
【００６８】
本発明の一実施形態によると、誘電体層１の平均厚さｔｄが０．６μｍ以下であり、第１又は第２内部電極２１、２２の連結性（ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４＋・・・ｃｎ／Ａ）を８０％以上実現し、上記接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄが０．３５以下であり、上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが０．２５以下を満たすことで、信頼性に優れた高容量の積層セラミックコンデンサを実現することができる。
【００６９】
一方、上記内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、上記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たすことができる。
【００７０】
上記範囲において、Ｄｉ／Ｄｄが０．１以下であると、内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径と、誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径との差が非常に大きくなるため、内部電極の焼結収縮を効率よく抑制できず、内部電極の連結性の低下により、静電容量を形成するのに問題があり、電極途切れ部の末端における電極が厚くなって内部電極間の距離が短くなり、絶縁破壊電圧が低くなるなど、信頼性の低下を招く恐れがある。
【００７１】
また、Ｄｉ／Ｄｄが１を超過すると、誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径Ｄｄよりも内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径Ｄｉが大きくなるため、内部電極の焼結収縮を効率よく抑制できず、焼結過程において誘電体層に移動し、誘電体層の厚さが非常に厚くなり、容量形成及び信頼性に問題を招く恐れがある。
【００７２】
上記内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径Ｄｉと上記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径Ｄｄとの間に０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たすことによって、信頼性がさらに向上した高容量の積層セラミック電子部品を実現することができる。
【００７３】
また、誘電体として使用されるセラミック粉末と上記内部電極に添加されるセラミック粉末の組成は特に制限されないが、同一組成の場合、信頼性がさらに向上する効果が得られる。
【００７４】
一方、本発明の他の実施形態による積層セラミック電子部品は、平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層１が積層されたセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成された複数の第１及び第２内部電極２１、２２と、を含み、上記誘電体層１は、上記第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレイン、及び接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層１の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たすことができる。
【００７５】
また、本発明の他の実施形態による積層セラミック電子部品は、平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層１が積層されたセラミック本体１０と、上記セラミック本体１０内に形成され、連結性が８０％以上の複数の第１及び第２内部電極２１、２２と、を含み、上記誘電体層１は、上記第１又は第２内部電極２１、２２と接触する接触誘電体グレイン、及び接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、上記誘電体層１の平均厚さをｔｄ、上記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たすことができる。
【００７６】
ここで、上記の実施形態による積層セラミック電子部品は、誘電体層、第１及び第２内部電極がそれぞれ複数積層された以外は、上述した一実施形態による積層セラミック電子部品と同様であるため重複した説明は省略する。
【００７７】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明が実施例によって限定されるものではない。
【００７８】
本実施例は、０．６μｍ以下の平均厚さを有する誘電体層１を適用した積層セラミックコンデンサに対して、内部電極に投入されるチタン酸バリウムの投入率による第１又は第２内部電極２１、２２の連結性、及び接触誘電体グレインと非接触誘電体グレインの様々な平均粒径による信頼性の向上度合いを試すために行われた。
【００７９】
本実施例による積層セラミックコンデンサの製造段階は以下の通りである。
【００８０】
先ず、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）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、１．０５μｍ及び０．９５μｍの厚さで製造された複数のセラミックグリーンシートを準備して誘電体層１を形成する。
【００８１】
次いで、ニッケル粒子の平均粒径が０．０５μｍ〜０．２μｍで、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たすよう、内部電極に添加されるチタン酸バリウム粉末の平均粒径を調節し、上記チタン酸バリウム粉末の投入量をニッケル重量に合わせて５％〜１０％変えながら内部電極用導電性ペーストを準備した。
【００８２】
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〜２５０層を積層して積層体を製造した。
【００８３】
その後、圧着、切断して０６０３規格サイズのチップを製造し、上記チップをＨ２ ０．１％以下の還元雰囲気下、温度１０５０℃〜１２００℃で焼成した。
【００８４】
次いで、外部電極３、めっき等の工程を経て積層セラミックコンデンサとして製作した。
【００８５】
上記積層セラミックコンデンサの試料は誘電体層１の平均厚さによって多様に製作され、それぞれの積層セラミックコンデンサの断面を観察したところ、内部電極の平均厚さは０．４μｍ〜０．９μｍ水準であり、誘電体層の平均厚さは０．５μｍ〜０．８μｍであった。
【００８６】
また、内部電極の連結性は、積層本体１０の幅方向Ｗの中央部で切断した長さ−厚さ方向Ｌ−Ｔの断面の中央部の１０個の内部電極に対して、容量形成部で連結性を測定した。上記内部電極の連結性を測定するために、上記１０個の内部電極に対して走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でスキャンしたイメージから内部電極の断面全長に対して実際に内部電極が形成された部分の全長を測定した。
【００８７】
下記の表１は、内部電極に投入されるチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末の投入率による内部電極の連結性、誘電体層の厚さ、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅ及び非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃによる高温加速寿命を比較した表である。
【００８８】
【表１】
【００８９】
上記の表１を参照すると、試料１〜２は、誘電体層の平均厚さが０．６μｍを超える場合であって、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層１の平均厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄ、及び非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと誘電体層１の平均厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが本発明の数値範囲を超えても高温加速寿命試験で良好な結果が得られた。
【００９０】
これに対し、試料３〜８は、誘電体層の平均厚さが０．６μｍ以下の場合であって、内部電極の連結性、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層１の平均厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄ、及び非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと誘電体層１の平均厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが本発明の数値範囲を超えると高温加速寿命及び信頼性試験で問題を生じ得ることが分かる。
【００９１】
つまり、後述するように、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品は、誘電体層１の焼成後の平均厚さｔｄが０．６μｍ以下であるときに高温加速寿命及び信頼性の向上に効果的であることが分かった。
【００９２】
下記の表２は、誘電体層の平均厚さｔｄが０．６μｍ以下である場合、内部電極に投入されるチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末の投入率による内部電極の連結性、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅ及び非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃによる高温加速寿命を比較した表である。
【００９３】
【表２】
【００９４】
上記の表２から分かるように、内部電極の連結性（Ｂ／Ａ）が０．８以上と高くなるほど、加速寿命が増加し信頼性も向上する。
【００９５】
また、内部電極の連結性（Ｂ／Ａ）が０．８以上であり、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄが０．３５以下であると、加速寿命が増加し、信頼性も向上することが分かる。
【００９６】
さらに、内部電極の連結性（Ｂ／Ａ）が０．８以上で、接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｅと誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｅ／ｔｄが０．３５以下であり、上記非接触誘電体グレインの平均粒径Ｄｃと誘電体層１の厚さｔｄとの比Ｄｃ／ｔｄが０．２５以下であると、加速寿命が増加し、信頼性が向上することが分かる。
【００９７】
本発明は上述した実施形態及び添付された図面により限定されるものではなく、添付された請求範囲により限定される。従って、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更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した者に自明であり、これも請求範囲に記載された技術的事項に属する。
【符号の説明】
【００９８】
１：誘電体層
２１、２２：第１及び第２内部電極
３：外部電極
４：気孔又はセラミック
Ａ：内部電極の断面全長（又は、全面積）
ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４：内部電極が実際に形成された断面の全長（又は、塗布された面積）
ｔｄ：誘電体層の平均厚さ
Ｄｅ：接触誘電体グレインの平均粒径
Ｄｃ：非接触誘電体グレインの平均粒径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層を含むセラミック本体と、
前記セラミック本体内において前記誘電体層を挟んで対向配置される第１及び第２内部電極と、を含み、
前記誘電体層は、前記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び前記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、前記誘電体層の平均厚さをｔｄ、前記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品。
【請求項２】
前記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たす請求項１に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項３】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、前記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たす請求項１または２に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項４】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末と前記誘電体として使用されるセラミック粉末との組成が同一である請求項１から３のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項５】
前記第１又は第２内部電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上である請求項１から４のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項６】
平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層を含むセラミック本体と、
前記セラミック本体内に形成され、電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上の第１及び第２内部電極と、を含み、
前記誘電体層は、前記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び前記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、前記誘電体層の平均厚さをｔｄ、前記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品。
【請求項７】
前記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たす請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項８】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、前記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たす請求項６または７に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項９】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末と前記誘電体として使用されるセラミック粉末との組成が同一である請求項６から８のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１０】
平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層が積層されたセラミック本体と、
前記セラミック本体内に形成された複数の第１及び第２内部電極と、を含み、
前記誘電体層は、前記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び前記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、前記誘電体層の平均厚さをｔｄ、前記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品。
【請求項１１】
前記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たす請求項１０に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１２】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、前記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たす請求項１０または１１に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１３】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末と前記誘電体として使用されるセラミック粉末との組成が同一である請求項１０から１２のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１４】
前記第１又は第２内部電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上である請求項１０から１３のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１５】
平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層が積層されたセラミック本体と、
前記セラミック本体内に形成され、電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上の複数の第１及び第２内部電極と、を含み、
前記誘電体層は、前記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び前記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、前記誘電体層の平均厚さをｔｄ、前記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品。
【請求項１６】
前記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たす請求項１５に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１７】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、前記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たす請求項１５または１６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１８】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末と前記誘電体として使用されるセラミック粉末との組成が同一である請求項１５から１７のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１】
平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層を含むセラミック本体と、
前記セラミック本体内において前記誘電体層を挟んで対向配置される第１及び第２内部電極と、を含み、
前記誘電体層は、前記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び前記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、前記誘電体層の平均厚さをｔｄ、前記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品。
【請求項２】
前記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たす請求項１に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項３】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、前記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たす請求項１または２に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項４】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末と前記誘電体として使用されるセラミック粉末との組成が同一である請求項１から３のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項５】
前記第１又は第２内部電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上である請求項１から４のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項６】
平均厚さが０．６μｍ以下の誘電体層を含むセラミック本体と、
前記セラミック本体内に形成され、電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上の第１及び第２内部電極と、を含み、
前記誘電体層は、前記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び前記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、前記誘電体層の平均厚さをｔｄ、前記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品。
【請求項７】
前記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たす請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項８】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、前記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たす請求項６または７に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項９】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末と前記誘電体として使用されるセラミック粉末との組成が同一である請求項６から８のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１０】
平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層が積層されたセラミック本体と、
前記セラミック本体内に形成された複数の第１及び第２内部電極と、を含み、
前記誘電体層は、前記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び前記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、前記誘電体層の平均厚さをｔｄ、前記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品。
【請求項１１】
前記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たす請求項１０に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１２】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、前記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たす請求項１０または１１に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１３】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末と前記誘電体として使用されるセラミック粉末との組成が同一である請求項１０から１２のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１４】
前記第１又は第２内部電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上である請求項１０から１３のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１５】
平均厚さが０．６μｍ以下の複数の誘電体層が積層されたセラミック本体と、
前記セラミック本体内に形成され、電極の全長に対して実際に電極が形成された部分の長さの比である連結性が８０％以上の複数の第１及び第２内部電極と、を含み、
前記誘電体層は、前記第１又は第２内部電極と接触する接触誘電体グレイン、及び前記第１及び第２内部電極のいずれとも接触しない非接触誘電体グレインで構成されており、前記誘電体層の平均厚さをｔｄ、前記接触誘電体グレインの平均粒径をＤｅとしたとき、Ｄｅ／ｔｄ≦０．３５を満たす積層セラミック電子部品。
【請求項１６】
前記非接触誘電体グレインの平均粒径をＤｃとしたとき、Ｄｃ／ｔｄ≦０．２５をさらに満たす請求項１５に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１７】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末の平均粒径をＤｉ、前記誘電体として使用されるセラミック粉末の平均粒径をＤｄとしたとき、０．１＜Ｄｉ／Ｄｄ＜１を満たす請求項１５または１６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１８】
前記第１又は第２内部電極に添加されるセラミック粉末と前記誘電体として使用されるセラミック粉末との組成が同一である請求項１５から１７のいずれか１項に記載の積層セラミック電子部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−３０７５３（Ｐ２０１３−３０７５３Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１７４３９（Ｐ２０１２−１１７４３９）
【出願日】平成２４年５月２３日（２０１２．５．２３）
【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）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２３日（２０１２．５．２３）
【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）】
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