JP2014039000A - 積層セラミックキャパシタ及びその製造方法。 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は曲げ強度特性、層間分離及びメッキ特性を改善した積層セラミック電子部品及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明は誘電体層を含むセラミック本体と、上記セラミック本体の内部に形成され、上記誘電体層を介して対向配置される内部電極と、上記セラミック本体の外側に形成され、内部電極と電気的に連結された電極層と、上記電極層上に形成された伝導性樹脂層と、上記伝導性樹脂層上に形成されたメッキ層を含み、上記伝導性樹脂層は上記電極層と接する第１伝導性樹脂層及び上記第１伝導性樹脂層の外側に形成されて上記メッキ層と接し、上記第１伝導性樹脂層と樹脂含量の異なる第２伝導性樹脂層を含む高信頼性の積層セラミック電子部品を提供する。
【選択図】図３
【解決手段】本発明は誘電体層を含むセラミック本体と、上記セラミック本体の内部に形成され、上記誘電体層を介して対向配置される内部電極と、上記セラミック本体の外側に形成され、内部電極と電気的に連結された電極層と、上記電極層上に形成された伝導性樹脂層と、上記伝導性樹脂層上に形成されたメッキ層を含み、上記伝導性樹脂層は上記電極層と接する第１伝導性樹脂層及び上記第１伝導性樹脂層の外側に形成されて上記メッキ層と接し、上記第１伝導性樹脂層と樹脂含量の異なる第２伝導性樹脂層を含む高信頼性の積層セラミック電子部品を提供する。
【選択図】図３
Description
本発明は曲げ強度特性、層間分離及びメッキ特性を改善した積層セラミック電子部品及びその製造方法に関する。
セラミック電子部品のうち積層セラミックキャパシタは、積層された複数の誘電体層、誘電体層を介して対向配置される内部電極、上記内部電極に電気的に接続された外部電極を含む。
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長所により、コンピューター、ＰＤＡ、携帯電話などの移動通信装置の部品として広く用いられている。
最近では、電子製品の小型化及び多機能化により、チップ部品も小型化及び高機能化される傾向であるため、積層セラミックキャパシタもサイズは小さくて容量の大きい高容量製品が求められている。
このため、誘電体層及び内部電極層を薄くして多数の誘電体層を積層した積層セラミックキャパシタが製造されており、外部電極も薄層化されている。
また、自動車や医療機器のように高信頼性が求めらる分野において、多くの機能が電子化され、需要が増加することにより、積層セラミックキャパシタも高信頼性が求められる。
このような高信頼性において問題となる要素に、工程時に発生するメッキ液の浸透、外部衝撃によるクラック発生などがある。
上記問題点を解決するための手段として、外部電極の電極層とメッキ層との間に伝導性物質を含む樹脂組成物を塗布して外部衝撃を吸収し、メッキ液の浸透を防いで信頼性を向上させている。
しかし、導電性樹脂層を外部電極の電極層とメッキ層との間に適用すると、電極層と樹脂層との間で層間分離が発生してメッキ層と樹脂層との間に未メッキ現象が発生するという問題がある。
また、電場及び高圧品など、高信頼性を必要とする特殊仕様の製品群に適用するためには、さらに高い信頼性を有する積層セラミック電子部品が必要であり、これにより外部電極も現在より高い水準の曲げ強度特性が求められている。
本発明は曲げ強度特性、層間分離及びメッキ特性を改善した積層セラミック電子部品及びその製造方法を提供する。
本発明の一実施形態は、誘電体層を含むセラミック本体と、上記セラミック本体の内部に形成され、上記誘電体層を介して対向配置される内部電極と、上記セラミック本体の外側に形成され、内部電極と電気的に連結された電極層と、上記電極層上に形成された伝導性樹脂層と、上記伝導性樹脂層上に形成されたメッキ層を含み、上記伝導性樹脂層は上記電極層と接する第１伝導性樹脂層及び上記第１伝導性樹脂層の外側に形成されて上記メッキ層と接し、上記第１伝導性樹脂層と樹脂含量の異なる第２伝導性樹脂層を含む積層セラミック電子部品を提供する。
上記第１伝導性樹脂層の断面のうち金属が占める面積をａ、上記第２伝導性樹脂層の断面のうち金属が占める面積をｂとするとき、ａ＜ｂであってよい。
上記第１伝導性樹脂層の樹脂含量は１０．０〜５０．０ｗｔ％であってよい。
上記第２伝導性樹脂層の樹脂含量は５．０〜９．５ｗｔ％であってよい。
上記第１伝導性樹脂層の厚さをｐ、上記第２伝導性樹脂層の厚さをｑとするとき、ｐ／ｑ＞１であってよい。
上記第１伝導性樹脂層と上記第２伝導性樹脂層との間に１以上の伝導性樹脂層をさらに含んでよい。
上記伝導性樹脂層はエポキシ系樹脂を含んでよい。
本発明の他の実施形態は、複数のセラミックグリーンシートを設ける段階と、上記セラミックグリーンシートに内部電極パターンを形成する段階と、上記内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層してセラミック積層体を形成する段階と、上記内部電極パターンの一端が側面を通じて交互に露出するように上記セラミック積層体を切断して焼成し、セラミック本体を形成する段階と、上記内部電極の一端と電気的に連結されるように上記セラミック本体の両側面に電極層を形成する段階と、上記電極層上に第１伝導性樹脂組成物を塗布して第１伝導性樹脂層を形成する段階と、上記第１伝導性樹脂層の外側に第１伝導性樹脂層と樹脂含量の異なる第２伝導性樹脂組成物を塗布して第２伝導性樹脂層を形成する段階と、上記第２伝導性樹脂層上にメッキ層を形成する段階と、を含む積層セラミックキャパシタの製造方法を提供する。
上記第１伝導性樹脂層の断面で金属が占める面積をａ、第２伝導性樹脂層の断面で金属が占める面積をｂとするとき、ａ＜ｂとなるように上記第１伝導性樹脂組成物及び上記第２伝導性樹脂組成物を塗布してよい。
上記第１伝導性樹脂層の樹脂含量が１０．０〜５０．０ｗｔ％となるように上記第１伝導性樹脂組成物を塗布してよい。
上記第２伝導性樹脂層の樹脂含量が５．０〜９．５ｗｔ％となるように上記第２伝導性樹脂組成物を塗布してよい。
上記第１伝導性樹脂層の厚さをｐ、上記第２伝導性樹脂層の厚さをｑとするとき、ｐ／ｑ＞１となるように上記第１伝導性樹脂組成物及び上記第２伝導性樹脂組成物を塗布してよい。
上記第１伝導性樹脂層を形成する段階と第２伝導性樹脂層を形成する段階との間に、上記第１伝導性樹脂層上に複数の伝導性樹脂層を形成する段階をさらに含んでよい。
上記第１伝導性樹脂組成物及び上記第２伝導性樹脂組成物はエポキシ系樹脂を含んでよい。
本発明は、積層セラミックキャパシタの外部電極の電極層とメッキ層との間に多数の伝導性樹脂層を適用し、電極層と樹脂層との間で発生する層間分離問題及び樹脂層とメッキ層との間で発生する未メッキ問題を解決し、優れた曲げ強度特徴を有するため、高い信頼性を有する積層セラミックキャパシタを提供することができる。
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。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、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な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。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誇張されることがある。
図１は本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品を概略的に示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ'断面図である。
図２に示されたように、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２１を含むセラミック本体１０と、内部電極２２と、外部電極３０とを含む。上記外部電極３０は電極層３１と、伝導性樹脂層３２ａ、３２ｂと、メッキ層３３とを含む。上記内部電極２２は上記セラミック本体１０の内部に形成され、上記誘電体層２１を介して対向配置されてよい。上記電極層３１は上記セラミック本体１０の外側に形成され、内部電極２２と電気的に連結されてよい。上記伝導性樹脂層３２ａ、３２ｂは電極層上に形成され、樹脂含量の異なる複数の伝導性樹脂層からなってよい。上記メッキ層３３は上記伝導性樹脂層３２ａ、３２ｂのうちより外側に形成された樹脂層上に形成されてよい。
上記誘電体層２１を形成する原料は十分な静電容量が得られる限り、特に制限されず、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末であってよい。また、上記誘電体層２１を形成する材料は、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、多様なセラミック添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤、分散剤などを添加してよい。
上記内部電極層２２を形成する材料は特に制限されず、例えば、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）のうち１つ以上の物質からなる導電性ペーストを用いて形成してよい。
本発明の積層セラミックキャパシタは、上記内部電極２２と電気的に連結された電極層３１を含んでよい。上記電極層３１に用いられる導電性金属は、静電容量を形成するために、上記内部電極２２と電気的に連結できる材質であれば、特に制限されず、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）及び銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）からなる群から選択される一つ以上であってよい。
本発明の一実施形態によると、本発明の積層セラミックキャパシタは上記電極層３１と接する第１伝導性樹脂層３２ａと、上記第１伝導性樹脂層３２ａの外側に形成され、上記メッキ層３３と接する第２伝導性樹脂層３２ｂとを含んでよい。
電極層３１上に形成される第１伝導性樹脂層３２ａは樹脂含量を高くして外部電極３１との接合力及び曲げ強度特性を向上させ、メッキ層３３と接する第２伝導性樹脂層３２ｂは樹脂含量を低くして未メッキ問題を解決することで、積層セラミック電子部品の信頼性を向上させることができる。
図３は図１の積層セラミック電子部品のＡ−Ａ'断面の一部を拡大した写真であり、電極層３１、第１伝導性樹脂層３２ａ、第２伝導性樹脂層３２ｂ及びメッキ層３３が示されている。
図３の第１伝導性樹脂層３２ａ及び第２伝導性樹脂層３２ｂにおいて、濃い色で示された部分は樹脂、薄い色で示された部分は伝導性金属である。
図３に示されたように、第１伝導性樹脂層３２ａは第２伝導性樹脂層３２ｂより樹脂含量が高いため、断面において、金属の占める面積が第２伝導性樹脂層３２ｂより小さい。従って、上記第１伝導性樹脂層３２ａの断面のうち金属が占める面積をａ、上記第２伝導性樹脂層３２ｂの断面のうち金属が占める面積をｂとするとき、ａ＜ｂであってよい。
さらに具体的には、上記第１伝導性樹脂層３２ａの樹脂含量は、１０．０〜５０．０ｗｔ％であってよい。樹脂含量が１０．０ｗｔ％未満では、電極層３１との接合力が低くなって層間分離が発生することがあり、樹脂含量が５０．０ｗｔ％を超えると、伝導性が低下して電気的接触性が低下することがある。
また、上記第２伝導性樹脂層３２ｂの樹脂含量は５．０〜９．５ｗｔ％であってよい。樹脂含量が５．０ｗｔ％未満では、樹脂と金属が分散されて均一に混ざらないため、ペーストの製造が容易でなく、樹脂含量が９．５ｗｔ％を超えると、伝導性樹脂層上にメッキ層３３を形成する時、未メッキ問題が発生することがある。
本発明の一実施形態における曲げ強度特性は、第１伝導性樹脂層３２ａにより向上するため、第１伝導性樹脂層３２ａは第２伝導性樹脂層３２ｂより厚く形成される必要がある。一方、第２伝導性樹脂層３２ｂはメッキ性を確保するためのもので、伝導性樹脂層の厚さとは関係がないため、第２伝導性樹脂層３２ｂは均一に塗布される程度の厚さ以上であればよい。従って、第１伝導性樹脂層３２ａの厚さをｐ、第２伝導性樹脂層３２ｂの厚さをｑとするとき、ｐ／ｑ＞１であることが好ましい。
さらに、図４に示されたように、本発明のさらに他の一実施形態による積層セラミックキャパシタは、上記第１伝導性樹脂層３２ａと上記第２伝導性樹脂層３２ｂとの間に１以上の伝導性樹脂層３２ｃをさらに含んでよい。
第１伝導性樹脂層３２ａと第２伝導性樹脂層３２ｂとの間に形成される伝導性樹脂層３２ｃは、電極層３１やメッキ層３３と直接接していないため、層間分離及び未メッキ問題とは関係がない。従って、伝導性が確保される範囲で曲げ強度特性に最も適切な含量で樹脂及び導電性金属を含むことができる。具体的には、曲げ強度特性が最もよい樹脂含量は１０．０〜１５．０ｗｔ％である。
また、第１伝導性樹脂層３２ａと第２伝導性樹脂層３２ｂとの間には、積層セラミック電子部品の信頼性を向上させることができる多数の層がさらに含まれてよく、必ずしも伝導性樹脂層に限定されない。
上記伝導性樹脂層に含まれる樹脂は、接合性及び衝撃吸収性を有し、伝導性金属粉末と混合してペーストが作れるものであれば、特に制限されず、例えば、エポキシ系樹脂を含むことができる。
上記伝導性樹脂層に含まれる導電性金属は、電極層３１と電気的に連結される材質であれば、特に制限されず、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）からなる群から選択される一つ以上を含んでよい。
本発明の他の実施形態は、複数のセラミックグリーンシート２１を設ける段階と、上記セラミックグリーンシートに内部電極パターン２２を形成する段階と、上記内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層してセラミック積層体を形成する段階と、上記内部電極パターンの一端が側面を通じて交互に露出するように上記セラミック積層体を切断して焼成し、セラミック本体１０を形成する段階と、上記内部電極２２の一端と電気的に連結されるように上記セラミック本体１０の両側面に電極層３１を形成する段階と、上記電極層３１上に第１伝導性樹脂組成物を塗布して第１伝導性樹脂層３２ａを形成する段階と、上記第１伝導性樹脂層の外側に第１伝導性樹脂層と樹脂含量の異なる第２伝導性樹脂組成物を塗布して第２伝導性樹脂層３２ｂを形成する段階と、上記第２伝導性樹脂層上にメッキ層３３を形成する段階とを含む積層セラミックキャパシタの製造方法を提供する。
上記積層セラミックキャパシタの製造方法に関する特徴は、上述した本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタに関する説明と重なるため、ここでは省略する。
下表１には、樹脂含量が９％及び１６％と互いに異なる二重層の伝導性樹脂を適用した積層セラミック電子部品（以下、実施例１）、樹脂含量が９％の単一層伝導性樹脂層を適用した積層セラミック電子部品（以下、比較例１）及び樹脂含量が１６％の単一層伝導性樹脂層を適用した積層セラミック電子部品（以下、比較例２）のメッキ性、曲げ強度特性、層間分離の発生有無を調べた結果を示す。
メッキ性テストでは各実施例の伝導性樹脂層上にメッキ層を形成する時、メッキ面積が９０％以上であるものの個数を調査し、曲げ強度テストでは各実施例の積層セラミック電子部品を５ｍｍ曲げた時、容量低下が１０％以上であるものの個数を調査した。また、圧電テストでは積層セラミック電子部品の本体部分を１５ｍｍまで１ｍｍ／ｓｅｃの速度で押し、電気的信号が変化する地点までの距離を測定し、層間分離テストでは実施例の積層セラミック電子部品を３００℃の鉛槽に５秒間浸した後、電極層と伝導性樹脂層間の層間分離が発生したものの個数を調査した。
上記［表１］を参照すると、比較例１は、曲げ強度特性及び圧電特性が脆弱で、電極層３１と伝導性樹脂層との層間分離が高い頻度で発生することが分かる。
比較例２は、曲げ強度特性や圧電特性が比較的良好で、層間分離の発生率も低いが、メッキ性が非常に落ちることが分かる。
これに対して、実施例１はメッキ性、曲げ強度特性、圧電特性が良好で、層間分離の発生率も非常に低くて高信頼性の積層セラミック電子部品を提供することができる。
図５は樹脂含量が９％の伝導性樹脂層上に形成されたメッキ層３３を示すＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真で、極めて良好にメッキされている。
図６は樹脂含量が１６％の伝導性樹脂層上に形成されたメッキ層３３を示すＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真で、メッキされていない所がある。
従って、本発明は積層セラミックキャパシタの電極層３１とメッキ層３３との間に多数の伝導性樹脂層を適用し、電極層３１と樹脂層との間で発生する層間分離問題及び樹脂層とメッキ層３３との間で発生する未メッキ問題を解決し、優れた曲げ強度特徴を有するため、高い信頼性を有する積層セラミックキャパシタを提供することができる。また、本発明の積層セラミックキャパシタはオコースティックノイズを緩和する効果もある。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、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多様な修正及び変形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する者には明らかである。
１０ セラミック本体
２１ 誘電体層
２２ 内部電極
３０ 外部電極
３１ 電極層
３２ａ 第１伝導性樹脂層
３２ｂ 第２伝導性樹脂層
３２ｃ 第１伝導性樹脂層と第２伝導性樹脂層との間に形成された伝導性樹脂層
３３ メッキ層
２１ 誘電体層
２２ 内部電極
３０ 外部電極
３１ 電極層
３２ａ 第１伝導性樹脂層
３２ｂ 第２伝導性樹脂層
３２ｃ 第１伝導性樹脂層と第２伝導性樹脂層との間に形成された伝導性樹脂層
３３ メッキ層
Claims (14)
- 誘電体層を含むセラミック本体と、
前記セラミック本体の内部に形成され、前記誘電体層を介して対向配置される内部電極と、
前記セラミック本体の外側に形成され、内部電極と電気的に連結された電極層と、
前記電極層上に形成された伝導性樹脂層と、
前記伝導性樹脂層上に形成されたメッキ層と
を含み、
前記伝導性樹脂層は、前記電極層と接する第１伝導性樹脂層、及び当該第１伝導性樹脂層の外側に形成されて前記メッキ層と接する、前記第１伝導性樹脂層と樹脂含量の異なる第２伝導性樹脂層を含む、積層セラミック電子部品。 - 前記第１伝導性樹脂層の断面のうち金属が占める面積をａ、前記第２伝導性樹脂層の断面のうち金属が占める面積をｂとするとき、ａ＜ｂである請求項１に記載の積層セラミック電子部品。
- 前記第１伝導性樹脂層の樹脂含量は１０．０〜５０．０ｗｔ％である請求項１または２に記載の積層セラミック電子部品。
- 前記第２伝導性樹脂層の樹脂含量は５．０〜９．５ｗｔ％である請求項１から３の何れか１項に記載の積層セラミック電子部品。
- 前記第１伝導性樹脂層の厚さをｐ、前記第２伝導性樹脂層の厚さをｑとするとき、ｐ／ｑ＞１である請求項１から４の何れか１項に記載の積層セラミック電子部品。
- 前記第１伝導性樹脂層と前記第２伝導性樹脂層との間に１以上の伝導性樹脂層をさらに含む請求項１から５の何れか１項に記載の積層セラミック電子部品。
- 前記伝導性樹脂層はエポキシ系樹脂を含む請求項１から６の何れか１項に記載の積層セラミック電子部品。
- 複数のセラミックグリーンシートを設ける段階と、
前記複数のセラミックグリーンシートに内部電極パターンを形成する段階と、
前記内部電極パターンが形成された複数のセラミックグリーンシートを積層してセラミック積層体を形成する段階と、
前記内部電極パターンの一端が対向する一対の面を通じて前記複数のセラミックグリーンシートの積層方向に沿って交互に露出するように前記セラミック積層体を切断して焼成し、セラミック本体を形成する段階と、
前記内部電極の一端と電気的に連結されるように前記セラミック本体の前記対向する一対の面の各々に電極層を形成する段階と、
前記電極層上に第１伝導性樹脂組成物を塗布して第１伝導性樹脂層を形成する段階と、
前記第１伝導性樹脂層の外側に第１伝導性樹脂層と樹脂含量の異なる第２伝導性樹脂組成物を塗布して第２伝導性樹脂層を形成する段階と、
前記第２伝導性樹脂層上にメッキ層を形成する段階と、
を含む積層セラミックキャパシタの製造方法。 - 前記第１伝導性樹脂層の断面で金属が占める面積をａ、第２伝導性樹脂層の断面で金属が占める面積をｂとするとき、ａ＜ｂとなるように前記第１伝導性樹脂組成物及び前記第２伝導性樹脂組成物を塗布する請求項８に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
- 前記第１伝導性樹脂層の樹脂含量が１０．０〜５０．０ｗｔ％となるように前記第１伝導性樹脂組成物を塗布する請求項８または９に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
- 前記第２伝導性樹脂層の樹脂含量が５．０〜９．５ｗｔ％となるように前記第２伝導性樹脂組成物を塗布する請求項８から１０の何れか１項に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
- 前記第１伝導性樹脂層の厚さをｐ、前記第２伝導性樹脂層の厚さをｑとするとき、ｐ／ｑ＞１となるように前記第１伝導性樹脂組成物及び前記第２伝導性樹脂組成物を塗布する請求項８から１１の何れか１項に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
- 前記第１伝導性樹脂層を形成する段階と第２伝導性樹脂層を形成する段階との間に、前記第１伝導性樹脂層上に複数の伝導性樹脂層を形成する段階をさらに含む請求項８から１２の何れか１項に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
- 前記第１伝導性樹脂組成物及び前記第２伝導性樹脂組成物はエポキシ系樹脂を含む請求項８から１３の何れか１項に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
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