JP2020088370A - キャパシタ部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】高強度特性を有するキャパシタ部品を提供する。【解決手段】本発明によるキャパシタ部品は、誘電体層を有し、誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極及び第２内部電極を含み、互いに対向する第１面及び第２面、第１面及び第２面と連結され、互いに対向する第３面及び第４面、及び第１面から第４面と連結され、互いに対向する第５面及び第６面を含む本体と、本体の外側に配置され、第１内部電極及び第２内部電極とそれぞれ連結される第１外部電極及び第２外部電極と、を含み、本体は、誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極及び第２内部電極を含むことで容量が形成される容量形成部、容量形成部の上部及び下部に形成されたカバー部、及び容量形成部の両側面に形成されたマージン部を含み、カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上は複数のグラフェンを含む。【選択図】図１
Description
本発明は、キャパシタ部品に関するものである。
キャパシタ部品のうち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）や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印刷回路基板に装着されて、電気を充電又は放電させる重要な役割を果たすチップ形態のコンデンサである。
かかる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。また、コンピュータ、モバイル機器などの各種の電子機器が小型化、高出力化されるにつれて、積層セラミックキャパシタの小型化及び高容量化に対する要求が増大している。
なお、最近の電装部品に対する業界の関心が高まり、積層セラミックキャパシタに対しても、自動車やインフォテインメントシステムに最適化するための研究が活発に進められている。電装用積層セラミックキャパシタは、ＩＴ用の積層セラミックキャパシタに比べて厳しい環境下で用いられ、人的被害に関わるおそれも大きいため、高寿命、高信頼性、及び高強度特性が要求されるのが実情である。
本発明の目的のうちの一つは、高強度特性を有するキャパシタ部品を提供することである。
本発明の一実施形態は、誘電体層を有し、上記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極及び第２内部電極を含み、互いに対向する第１面及び第２面、上記第１面及び第２面と連結され、互いに対向する第３面及び第４面、及び上記第１面から第４面と連結され、互いに対向する第５面及び第６面を含む本体と、上記本体の外側に配置され、上記第１内部電極及び第２内部電極とそれぞれ連結される第１外部電極及び第２外部電極と、を含み、上記本体は、上記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される上記第１内部電極及び第２内部電極を含むことで容量が形成される容量形成部、及び上記容量形成部の上部及び下部に形成されたカバー部、及び上記容量形成部の両側面に形成されたマージン部を含み、上記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上は、複数のグラフェンを含むキャパシタ部品を提供する。
一実施形態において、上記容量形成部はグラフェンを含まなくてもよい。
一実施形態において、上記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上は、複数の誘電体結晶粒と、隣接する上記誘電体結晶粒間に形成された結晶粒界と、を含み、上記複数のグラフェンは上記結晶粒界に配置されることができる。
一実施形態において、上記グラフェンの一面が上記結晶粒の表面に沿って配置されることができる。
一実施形態において、上記複数のグラフェンのうち、１０層以上積層されるグラフェンはグラフェン全体の５％以下であることができる。
一実施形態において、上記複数のグラフェン含有量は、上記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上を基準に０．０５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％未満であることができる。
一実施形態において、上記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）でピーク（Ｐｅａｋ）が検出されることができる。
一実施形態において、上記容量形成部では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）で同時にピークが検出されなくてもよい。
一実施形態において、上記複数のグラフェンの一部は、酸化グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ、ＧＯ）であってもよく、又は還元型酸化グラフェン（ｒｅｄｕｃｅｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ、ＲＧＯ）であってもよい。
一実施形態において、上記第１内部電極及び第２内部電極の厚さは１μｍ未満であり、上記誘電体層の厚さは２．８μｍ未満であることができる。
一実施形態において、上記第１内部電極及び第２内部電極の厚さをｔｅ、上記誘電体層の厚さをｔｄと定義するとき、ｔｄ＞２×ｔｅを満たすことができる。
一実施形態において、上記第１外部電極及び第２外部電極は、電極層と、上記電極層上に配置される導電性樹脂層と、を含むことができる。
一実施形態において、上記電極層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）及びこれらの合金からなる群より選択された一つ以上の導電性金属及びガラスを含むことができる。
一実施形態において、上記導電性樹脂層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）及びこれらの合金からなる群より選択された一つ以上の導電性金属及びベース樹脂を含むことができる。
一実施形態において、上記第１外部電極は、上記第３面に配置され、上記第１面及び第２面の一部まで延びるバンド部を含み、上記第３面から上記電極層のバンド部の先端までの距離が、上記第３面から上記導電性樹脂層のバンド部の先端までの距離よりも短くてもよい。
本発明の他の一実施形態は、誘電体層を有し、上記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極及び第２内部電極を含み、互いに対向する第１面及び第２面、上記第１面及び第２面と連結され、互いに対向する第３面及び第４面、及び上記第１面から第４面と連結され、互いに対向する第５面及び第６面を含む本体と、上記本体の外側に配置され、上記第１内部電極及び第２内部電極とそれぞれ電気的に連結される第１外部電極及び第２外部電極と、を含み、上記本体は、上記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される上記第１内部電極及び第２内部電極を含むことで容量が形成される容量形成部、上記容量形成部の上部及び下部に形成されたカバー部、及び上記容量形成部の両側面に形成されたマージン部を含み、上記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）でピーク（Ｐｅａｋ）が検出されるキャパシタ部品を提供する。
一実施形態において、上記容量形成部では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）で同時にピークが検出されなくてもよい。
一実施形態において、上記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上は、複数の誘電体結晶粒と、隣接する上記誘電体結晶粒間に形成された結晶粒界と、を含み、上記結晶粒界では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）で同時にピーク（Ｐｅａｋ）が検出されることができる。
一実施形態において、上記Ｄバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）では１２００〜１４００ｃｍ−１でピークが検出され、上記Ｇバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）では１５００〜１７００ｃｍ−１でピークが検出されることができる。
一実施形態において、上記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上では、核磁気共鳴分光法の分析時の１２０〜１４０ｐｐｍでピークが検出されることができる。
一実施形態において、上記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上は、複数のグラフェンを含み、上記複数のグラフェンの一部は、酸化グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）であってもよく、還元型酸化グラフェン（ｒｅｄｕｃｅｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）であってもよい。
一実施形態において、上記第１外部電極及び第２外部電極は、電極層と、上記電極層上に配置される導電性樹脂層と、を含み、上記電極層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）及びこれらの合金からなる群より選択された一つ以上の導電性金属及びガラスを含み、上記導電性樹脂層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）及びこれらの合金からなる群より選択された一つ以上の導電性金属及びベース樹脂を含むことができる。
本発明の一実施形態によると、カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上に複数のグラフェンを含ませることにより、高強度を効率的に確保することができるキャパシタ部品を提供することができる。また、曲げ強度だけでなく、機械的剛性を確保することができ、キャパシタ部品の寿命も向上させることができる。
但し、本発明の多様且つ有益な利点及び効果は、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されることができる。
以下では、添付の図面を参照して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。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。
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、様々な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示し、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、ある構成要素を「含む」というのは、特に反対の記載がない限り、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。
図面において、Ｘ方向は、第２方向、Ｌ方向又は長さ方向、Ｙ方向は、第３方向、Ｗ方向又は幅方向、Ｚ方向は、第１方向、積層方向、Ｔ方向又は厚さ方向と定義されることができる。
キャパシタ部品
図１は本発明の一実施形態によるキャパシタ部品を概略的に示す斜視図であり、図２は図１のＩ−Ｉ'線に沿った概略断面図であり、図３は図１のＩＩ−ＩＩ'線に沿った概略断面図であり、図４ａは第１内部電極が印刷されたセラミックグリーンシートを示す図であり、図４ｂは第２内部電極が印刷されたセラミックグリーンシートを示す図である。
図１は本発明の一実施形態によるキャパシタ部品を概略的に示す斜視図であり、図２は図１のＩ−Ｉ'線に沿った概略断面図であり、図３は図１のＩＩ−ＩＩ'線に沿った概略断面図であり、図４ａは第１内部電極が印刷されたセラミックグリーンシートを示す図であり、図４ｂは第２内部電極が印刷されたセラミックグリーンシートを示す図である。
以下、図１から図４ｂを参照して、本発明の一実施形態によるキャパシタ部品１００について説明する。
本発明の一実施形態によるキャパシタ部品１００は、誘電体層１１１を有し、上記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極及び第２内部電極１２１、１２２を含み、互いに対向する第１面及び第２面１、２、上記第１面及び第２面と連結され、互いに対向する第３面及び第４面３、４、及び上記第１面から第４面と連結され、互いに対向する第５面及び第６面５、６を含む本体１１０と、上記本体１１０の外側に配置され、上記第１内部電極及び第２内部電極１２１、１２２とそれぞれ連結される第１外部電極及び第２外部電極１３１、１３２と、を含み、上記本体１１０は、上記誘電体層１１１を間に挟んで互いに対向するように配置される上記第１内部電極及び第２内部電極１２１、１２２を含むことで容量が形成される容量形成部Ａ、上記容量形成部の上部及び下部に形成されたカバー部１１２、１１３、及び上記容量形成部の両側面に形成されたマージン部１１４、１１５を含み、上記カバー部１１２、１１３及びマージン部１１４、１１５のうち選択された一つ以上は、複数のグラフェンを含む。
本体１１０は、誘電体層１１１と内部電極１２１、１２２とが交互に積層されて形成されたものであってもよい。
本体１１０の具体的な形状に特に制限はないが、図面に示されているように、本体１１０は、六面体形状やそれと類似した形状を有することができる。本体１１０は、焼成過程における本体１１０に含まれるセラミック粉末の収縮により、完全な直線を有する六面体形状ではないが、実質的に六面体形状を有することができる。
本体１１０は、厚さ方向（Ｚ方向）において互いに対向する第１面及び第２面１、２と、上記第１面及び第２面１、２と連結され、長さ方向（Ｘ方向）において互いに対向する第３面及び第４面３、４と、第１面及び第２面１、２と連結され、第３面及び第４面３、４と連結され、且つ幅方向（Ｙ方向）において互いに対向する第５面及び第６面５、６と、を有することができる。
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って、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できないほど一体化していることができる。
本発明の一実施形態によると、上記誘電体層１１１を形成する材料は、十分な静電容量を得ることができる限り特に制限されず、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用いることができる。
また、上記誘電体層１１１を形成する材料は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などの粉末に、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、分散剤などが添加されることができる。
複数の内部電極１２１、１２２は、誘電体層１１１を間に挟んで互いに対向するように配置される。
内部電極１２１、１２２は、誘電体層を間に挟んで互いに対向するように交互に配置される第１内部電極１２１と、第２内部電極１２２と、を含むことができる。
第１内部電極及び第２内部電極１２１、１２２は、本体１１０の第３面及び第４面３、４にそれぞれ露出することができる。
図２を参照すると、第１内部電極１２１は、第４面４と離隔し、且つ第３面３に露出し、第２内部電極１２２は、第３面３と離隔し、且つ第４面４に露出することができる。また、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。
第１内部電極及び第２内部電極１２１、１２２は、中央に配置された誘電体層１１１によって電気的に分離されることができる。本体１１０は、第１内部電極１２１が印刷されたセラミックグリーンシート（図４ａ）と、第２内部電極１２２が印刷されたセラミックグリーンシート（図４ｂ）とを厚さ方向（Ｚ方向）に交互に積層した後、焼成して形成することができる。
上記内部電極をセラミックグリーンシートに印刷する方法としては、スクリーン印刷法又はグラビア印刷法などを用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明の一実施形態によるキャパシタ部品１００は、上記本体１１０の内部に配置され、上記誘電体層１１１を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２を含むことで容量が形成される容量形成部Ａ、上記容量形成部Ａの上部及び下部に形成されたカバー部１１２、１１３、及び上記容量形成部の側面に形成されたマージン部１１４、１１５を含む。
上記容量形成部Ａ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内部電極及び第２内部電極１２１、１２２を繰り返し積層して形成することができる。
上記上部カバー部１１２及び下部カバー部１１３は、単一の誘電体層又は二つ以上の誘電体層を容量形成部Ａの上下面にそれぞれ上下方向に積層して形成することができる。
上記マージン部１１４、１１５は、上記本体１１０の第６面６に配置されたマージン部１１４と、第５面５に配置されたマージン部１１５と、を含む。
すなわち、上記マージン部１１４、１１５は、上記本体１１０の幅方向両側面に配置されることができる。
上記カバー部１１２、１１３及びマージン部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とともに、外部からの衝撃に対してキャパシタ部品の信頼性を維持する役割を果たすことができる。
本発明では、カバー部１１２、１１３及びマージン部１１４、１１５のうち選択された一つ以上に複数のグラフェンが含まれる。すなわち、カバー部１１２、１１３にのみ複数のグラフェンが含まれるか、又はマージン部１１４、１１５にのみ複数のグラフェンが含まれることができ、カバー部１１２、１１３及びマージン部１１４、１１５のすべてに複数のグラフェンが含まれることもできる。
図８はグラフェンの構造式を示す図である。
図８を参照すると、グラフェン１１ｃは、炭素原子からなり、原子１個の厚さからなる薄い膜の形態である。すなわち、グラフェン１１ｃは、２次元板状の構造を有する。グラフェンは、約０．２ｎｍの厚さを有し、物理的且つ化学的安定性が非常に高く、銅よりも導電率が１００倍以上高く、機械的強度も鋼より２００倍以上強いことで知られている。
そこで、本発明では、カバー部１１２、１１３及びマージン部１１４、１１５のうち選択された一つ以上に複数のグラフェンを含ませることにより、強度を向上させることができる。また、曲げ強度だけでなく、機械的剛性を確保することができ、キャパシタ部品の寿命も向上させることができる。
一方、グラフェンは様々な利点を有する物質であるものの、セラミックグリーンシートを成形するためのスラリー作製時に誘電体組成物のグラフェン含有量が高くなるにつれて、分散性を確保すべく固形分を低くする必要がある。しかし、これが、成形及び乾燥後に、セラミックグリーンシートの不均一性をもたらす可能性がある。
また、容量形成部Ａに含まれる誘電体層がグラフェンを含む場合には、誘電率向上などといった一部有利な効果をもたらすこともあるが、分散性を確保しても、すべてのグラフェンが所望のところに存在するよう制御することは難しいため、耐湿信頼性や破壊電圧などが劣化するという問題が生じ得る。
本発明では、従来のキャパシタ製作工法を大きく変更することなく、カバー部１１２、１１３及びマージン部１１４、１１５のうち選択された一つ以上に複数のグラフェンを含ませることにより、本体１１０の強度を向上させることができる。また、容量形成部Ａの組成物はそのまま維持され、グラフェンの使用量は減少させることができるため、技術的アクセスに優れるだけでなく、商業的アクセスにも優れる。
したがって、本発明によると、容量形成部Ａはグラフェンを含まなくてもよい。
また、容量形成部Ａに含まれる誘電体層におけるグラフェンの含有量及び位置を制御するためにはバインダーや添加物などを変更する必要があるため、従来の工法をそのまま用いることは難しいという問題がある。
例えば、容量形成部Ａに含まれる誘電体層におけるグラフェンの含有量及び位置を制御するためには、誘電体組成物として一般的に用いられるポリビニルブチラール（ＰＶＢ、ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｂｕｔｙｒａｌ）系バインダーの代わりにアクリルコポリマー／グラフェン複合体で構成されたアクリル系バインダーを用いる方法があり得る。
しかし、本発明の一実施形態では、容量形成部Ａにグラフェンが含まれず、カバー部１１２、１１３及びマージン部１１４、１１５のうち選択された一つ以上にグラフェンを含ませるため、従来一般に用いられたＰＶＢ系バインダーを用いることができるとともに、従来の工法を大きく変更することなくキャパシタ部品を製作することができる。
以下、カバー部１１２、１１３に複数のグラフェンが含まれる場合について説明するが、マージン部１１４、１１５に複数のグラフェンが含まれる場合にも同様に適用されることができ、さらには、カバー部１１２、１１３及びマージン部１１４、１１５のすべてに複数のグラフェンが含まれる場合にも同様に適用されることができる。
図５はグラフェンを含むカバー部１１２、１１３の一部を拡大した図であり、図６は図５のＰ３領域の拡大図である。
図５及び図６を参照すると、カバー部１１２、１１３は、複数の誘電体結晶粒１１ａと、隣接する上記誘電体結晶粒間に形成された結晶粒界１１ｂと、結晶粒界内に均一に分布された複数のグラフェン１１ｃと、を含むことができる。
図７は結晶粒界内にグラフェンが分布された形状を示す模式図である。図７では、誘電体結晶粒１１ａとの関係に関する分布形態を明確にするために結晶粒界を省略して示しており、誘電体結晶粒１１ａは多面体で簡単に表現して多面体の上面及び側面を示した。
図７に示すように、グラフェン１１ｃの一面は誘電体結晶粒１１ａの上面及び側面に沿って配置されることができる。すなわち、グラフェン１１ｃの一面は誘電体結晶粒１１ａの表面に沿って配置されることができる。
複数のグラフェンの一部が互いに積層される形で存在してもよいが、１０層以上積層されるグラフェンはグラフェン全体の５％以下であることができる。これは、１０層以上積層されるグラフェンがグラフェン全体の５％を超えると、グラフェンの分散性が劣化し、強度上昇効果が不均一になるおそれがあるためである。
複数のグラフェンを含むカバー部１１２、１１３を形成する材料には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などの粉末に複数のグラフェンを添加し、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、分散剤などが添加されることができる。
一方、グラフェンの含有量は、目標強度、キャパシタ部品のサイズ、積層数を考慮して設定することができ、特に限定する必要はない。
但し、カバー部に含まれるグラフェンの含有量は、カバー部に含まれるチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）に対して０．０５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％未満であることが好ましい。
グラフェンの含有量が０．０５ｗｔ％未満の場合には、強度上昇効果が不十分となる可能性があり、２．０ｗｔ％を超えると、材料混合過程でグラフェンの分散性が悪化し、且つ粘度が上昇してグラフェンが均一に分布されにくいという問題点がある。
このとき、グラフェンが均一に分散されるようにすべく、グラフェンの表面を改質してグラフェンの不安定指数（ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）が０．１以下となるように制御することができる。これは、エタノールとトルエンの混合溶媒環境下のスラリーに、グラフェンを均一に分散した状態で適用しなければ、焼成後に、結晶粒界に均一に分布されたグラフェンを得ることができないためである。
不安定指数（ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）とは、分散性を評価することができる尺度であって、分散安定性分析器（ＬＵＭｉＳｉｚｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いて測定した値のことである。
外部電極１３１、１３２は、本体１１０の外側に配置され、第１内部電極及び第２内部電極１２１、１２２と連結される。換言すると、図２に示す形態のように、第１内部電極１２１と連結された第１外部電極１３１と、第２内部電極１２２と連結された第２外部電極１３２と、を含むことができる。
上記第１外部電極及び第２外部電極１３１、１３２は、静電容量を形成するために上記第１内部電極及び第２内部電極１２１、１２２とそれぞれ電気的に連結されることができる。また、上記第２外部電極１３２は、上記第１外部電極１３１と異なる電位に連結されることができる。
外部電極１３１、１３２は、上記内部電極１２１、１２２と連結される電極層１３１ａ、１３２ａと、上記電極層上に配置された導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂと、を含むことができる。
導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂは、応力を分散させることで、延性が不足する本体が破壊することを防止する役割を果たすことができる。つまり、上述のように、カバー部１１２、１１３及びマージン部１１４、１１５のうち選択された一つ以上に複数のグラフェンを含ませることにより強度を向上させ、外部電極１３１、１３２に導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂを形成させることにより曲げ強度だけでなく、機械的剛性を確保するとともに、キャパシタ部品の寿命も向上させることができる。
すなわち、本体の剛性を増加させるだけでなく、導電性樹脂層を適用すると、キャパシタ本体の信頼性をさらに向上させることもできる。
また、外部電極１３１、１３２は、上記導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂ上に配置されたＮｉめっき層１３１ｃ、１３２ｃと、上記Ｎｉめっき層上に配置されたＳｎめっき層１３１ｄ、１３２ｄと、をさらに含むことができる。
外部電極１３１、１３２が第１外部電極１３１及び第２外部電極１３２を含む場合、第１外部電極１３１は、第１電極層１３１ａと、第１導電性樹脂層１３１ｂと、第１Ｎｉめっき層１３１ｃと、第１Ｓｎめっき層１３１ｄと、を含むことができる。同様に、第２外部電極１３２は、第２電極層１３２ａと、第２導電性樹脂層１３２ｂと、第２Ｎｉめっき層１３２ｃと、第２Ｓｎめっき層１３２ｄと、を含むことができる。
上記電極層１３１ａ、１３２ａは、導電性金属及びガラスを含むことができる。
上記電極層１３１ａ、１３２ａ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と電気的に連結されることができる物質であれば特に制限されず、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）及びこれらの合金からなる群より選択された一つ以上であることができる。
上記電極層１３１ａ、１３２ａは、上記導電性金属粉末にガラスフリットを添加して設け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。
上記導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂは、電極層１３１ａ、１３２ａ上に形成され、電極層１３１ａ、１３２ａを完全に覆う形で形成されることができる。
導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂは、導電性金属及びベース樹脂を含むことができる。
上記導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂに含まれるベース樹脂は、接合性及び衝撃吸収性を有し、導電性金属粉末と混合してペーストを作ることができ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。
上記導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂに含まれる導電性金属は、電極層１３１ａ、１３２ａと電気的に連結されることができる物質であれば特に制限されず、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）及びこれらの合金からなる群より選択された一つ以上を含むことができる。
上記Ｎｉめっき層１３１ｃ、１３２ｃは、導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂ上に形成され、導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂを完全に覆う形で形成されることができる。
上記Ｓｎめっき層１３１ｄ、１３２ｄは、Ｎｉめっき層１３１ｃ、１３２ｃ上に形成され、Ｎｉめっき層１３１ｃ、１３２ｃを完全に覆う形で形成されることができる。
上記Ｓｎめっき層１３１ｄ、１３２ｄは実装特性を向上させる役割を果たす。
第１外部電極１３１は、上記本体の第３面に配置される接続部Ｃと、上記接続部から上記第１面及び第２面の一部まで延びるバンド部Ｂと、を含むことができる。同様に、第２外部電極１３２は、上記本体の第４面に配置される接続部と、上記接続部から上記第１面及び第２面の一部まで延びるバンド部と、を含むことができる。
このとき、バンド部Ｂは、第１面及び第２面１、２の一部だけではなく、接続部Ｃから第５面及び第６面５、６の一部にも延びることができる。
図１１を参照すると、第１外部電極１３１は、本体１１０の第３面３から第１電極層１３１ａのバンド部Ｂの先端までの距離ｌ１が、第１導電性樹脂層１３１ｂのバンド部Ｂの先端までの距離ｌ２よりも短くてもよい。
同様に、第２外部電極１３２は、本体１１０の第４面４から第２電極層１３２ａのバンド部の先端までの距離が、第２導電性樹脂層１３２ｂのバンド部の先端までの距離よりも短くてもよい。
これにより、導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂが電極層１３１ａ、１３２ａを完全に覆う形で形成されることができ、曲げ強度特性及び外部電極と本体の接着力を強化させることができる。
図１２を参照すると、本発明の一実施形態によるキャパシタ部品において、上記誘電体層１１１の厚さｔｄと上記内部電極１２１、１２２の厚さｔｅの関係はｔｄ＞２×ｔｅを満たすことができる。
すなわち、本発明の一実施形態によると、上記誘電体層１１１の厚さｔｄは、上記内部電極１２１、１２２の厚さｔｅの２倍よりも大きいことを特徴とする。
一般に、高電圧電装用電子部品では、高電圧環境下で絶縁破壊電圧の低下に伴う信頼性の問題が主要な問題となっている。
本発明の一実施形態によるキャパシタ部品は、高電圧環境下で絶縁破壊電圧の低下を防ぐために、上記誘電体層１１１の厚さｔｄを上記内部電極１２１、１２２の厚さｔｅの２倍よりもさらに大きくすることにより、内部電極間の距離である誘電体層の厚さを増加させることで、絶縁破壊電圧特性を向上させることができる。
上記誘電体層１１１の厚さｔｄが上記内部電極１２１、１２２の厚さｔｅの２倍以下である場合には、内部電極間の距離である誘電体層の厚さが薄いため絶縁破壊電圧が低下する可能性がある。
上記内部電極の厚さｔｅは１μｍ未満であってもよく、上記誘電体層の厚さｔｄは２．８μｍ未満であってもよいが、必ずしもこれに制限されるものではない。
以下、本発明の他の一実施形態によるキャパシタ部品について詳細に説明する。但し、上述した説明と同一の構成については、重複する説明を避けるために省略する。
本発明の他の一実施形態によるキャパシタ部品は、誘電体層を有し、上記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極及び第２内部電極を含み、互いに対向する第１面及び第２面、上記第１面及び第２面と連結され、互いに対向する第３面及び第４面、及び上記第１面から第４面と連結され、互いに対向する第５面及び第６面を含む本体と、上記本体の外側に配置され、上記第１内部電極及び第２内部電極とそれぞれ電気的に連結される第１外部電極及び第２外部電極と、を含み、上記本体は、上記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される上記第１内部電極及び第２内部電極を含むことで容量が形成される容量形成部、上記容量形成部の上部及び下部に形成されたカバー部、及び上記容量形成部の両側面に形成されたマージン部を含み、上記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）でピーク（Ｐｅａｋ）が検出される。
グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）は、その大きさが非常に小さいため、透過電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＴＥＭ）などを用いても明確に観察することは難しく、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）などの他の炭素同素体との区別が難しいという問題点がある。
図９はグラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）を含む誘電体スラリー（実施例１から３）及びグラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）を含む誘電体スラリー（比較例１）を熱処理して有機物を揮発させた後、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析を行った結果を示すグラフである。
図９を参照すると、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）を含む誘電体スラリーでは、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）でピーク（Ｐｅａｋ）が検出される。
これに対し、グラフェンの炭素同素体であるグラファイトを含む誘電体スラリーでは、Ｇバンドのみでピークが検出され、Ｄバンドではピークが検出されない。
したがって、ラマン分析法により、グラフェンの存在の有無及び他の炭素同素体との区別が可能であり、本発明の他の一実施形態によるキャパシタ部品において、カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）でピーク（Ｐｅａｋ）が検出されることによって、カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上にグラフェンが含まれることを確認できる。
容量形成部では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）で同時にピークが検出されなくてもよい。すなわち、容量形成部はグラフェンを含まなくてもよい。
また、上記Ｄバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）では、１３００〜１４００ｃｍ−１でピークが検出されることができ、上記Ｇバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）では、１５００〜１６００ｃｍ−１でピークが検出されることができる。
図１０はグラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）を含む誘電体に対する核磁気共鳴（ｎｕｃｌｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、ＮＭＲ）分光法を分析した結果を示すグラフである。
図１０において、Ｘ軸は化学シフト（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｈｉｆｔ）、Ｙ軸は強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を意味し、炭素の官能基（ｆｕｎｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐ）に応じて強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）が異なって検出される。
図１０を参照すると、純粋なＣ−ｂｏｎｄは１２０〜１４０ｐｐｍでピークが観察される。換言すると、１２０〜１４０ｐｐｍでピークが検出されることにより、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）の存在を確認することができる。
また、本発明の複数のグラフェンの一部は酸化された領域を含むことができるため、Ｃ−Ｏ ｂｏｎｄ領域である５０〜８０ｐｐｍの領域でも弱いピークが検出されることを確認することができる。
すなわち、本発明の複数のグラフェンの一部は、酸化グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ、ＧＯ）であってもよく、還元型酸化グラフェン（ｒｅｄｕｃｅｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ、ＲＧＯ）であってもよい。
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。
１００ キャパシタ部品
１１０ 本体
１１１ 誘電体層
１１ａ 誘電体結晶粒
１１ｂ 結晶粒界
１１ｃ グラフェン
Ａ 容量形成部
１１２、１１３ カバー部
１１４、１１５ マージン部
１２１ 第１内部電極
１２２ 第２内部電極
１３１ 第１外部電極
１３２ 第２外部電極
１１０ 本体
１１１ 誘電体層
１１ａ 誘電体結晶粒
１１ｂ 結晶粒界
１１ｃ グラフェン
Ａ 容量形成部
１１２、１１３ カバー部
１１４、１１５ マージン部
１２１ 第１内部電極
１２２ 第２内部電極
１３１ 第１外部電極
１３２ 第２外部電極
Claims (22)
- 誘電体層を有し、前記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極及び第２内部電極を含み、互いに対向する第１面及び第２面、前記第１面及び第２面と連結され、互いに対向する第３面及び第４面、及び前記第１面から第４面と連結され、互いに対向する第５面及び第６面を含む本体と、
前記本体の外側に配置され、前記第１内部電極及び第２内部電極とそれぞれ連結される第１外部電極及び第２外部電極と、を含み、
前記本体は、前記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される前記第１内部電極及び第２内部電極を含むことで容量が形成される容量形成部、前記容量形成部の上部及び下部に形成されたカバー部、及び前記容量形成部の両側面に形成されたマージン部を含み、
前記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上は、複数のグラフェンを含む、キャパシタ部品。 - 前記容量形成部はグラフェンを含まない、請求項１に記載のキャパシタ部品。
- 前記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上は、複数の誘電体結晶粒と、隣接する前記誘電体結晶粒間に形成された結晶粒界と、を含み、
前記複数のグラフェンは前記結晶粒界に配置される、請求項１又は２に記載のキャパシタ部品。 - 前記複数のグラフェンの一面が前記複数の誘電体結晶粒の表面に沿って配置される、請求項３に記載のキャパシタ部品。
- 前記複数のグラフェンのうち、１０層以上積層されるグラフェンはグラフェン全体の５％以下である、請求項３に記載のキャパシタ部品。
- 前記複数のグラフェン含有量は、前記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上に含まれたチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）に対して０．０５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％未満である、請求項１から５のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。
- 前記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）でピーク（Ｐｅａｋ）が検出される、請求項１から６のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。
- 前記容量形成部では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）で同時にピークが検出されない、請求項１から７のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。
- 前記複数のグラフェンの一部は、酸化グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）又は還元型酸化グラフェン（ｒｅｄｕｃｅｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）である、請求項１から８のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。
- 前記第１内部電極及び第２内部電極の厚さは１μｍ未満であり、前記誘電体層の厚さは２．８μｍ未満である、請求項１から９のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。
- 前記内部電極の厚さをｔｅ、前記誘電体層の厚さをｔｄと定義するとき、ｔｄ＞２×ｔｅを満たす、請求項１から１０のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。
- 前記第１外部電極及び第２外部電極は、電極層と、前記電極層上に配置される導電性樹脂層と、を含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。
- 前記電極層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）及びこれらの合金からなる群より選択された複数の導電性金属及びガラスを含む、請求項１２に記載のキャパシタ部品。
- 前記導電性樹脂層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）及びこれらの合金からなる群より選択された複数の導電性金属及びベース樹脂を含む、請求項１２又は１３に記載のキャパシタ部品。
- 前記第１外部電極は、前記第３面に配置され、前記第１面及び第２面の一部まで延びるバンド部を含み、
前記第３面から前記電極層のバンド部の先端までの距離が、前記第３面から前記導電性樹脂層のバンド部の先端までの距離よりも短い、請求項１２から１４のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。 - 誘電体層を有し、前記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極及び第２内部電極を含み、互いに対向する第１面及び第２面、前記第１面及び第２面と連結され、互いに対向する第３面及び第４面、及び前記第１面から第４面と連結され、互いに対向する第５面及び第６面を含む本体と、
前記本体の外側に配置され、前記第１内部電極及び第２内部電極とそれぞれ電気的に連結される第１外部電極及び第２外部電極と、を含み、
前記本体は、前記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される前記第１内部電極及び第２内部電極を含むことで容量が形成される容量形成部、前記容量形成部の上部及び下部に形成されたカバー部、及び前記容量形成部の両側面に形成されたマージン部を含み、
前記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）でピーク（Ｐｅａｋ）が検出される、キャパシタ部品。 - 前記容量形成部では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）で同時にピークが検出されない、請求項１６に記載のキャパシタ部品。
- 前記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上は、複数の誘電体結晶粒と、隣接する前記誘電体結晶粒間に形成された結晶粒界と、を含み、
前記結晶粒界では、ラマン（Ｒａｍａｎ）分析時のＤバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）及びＧバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）でピーク（Ｐｅａｋ）が検出される、請求項１６又は１７に記載のキャパシタ部品。 - 前記Ｄバンド（Ｄ−ｂａｎｄ）では１３００〜１４００ｃｍ−１でピークが検出され、前記Ｇバンド（Ｇ−ｂａｎｄ）では１５００〜１６００ｃｍ−１でピークが検出される、請求項１６から１８のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。
- 前記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上では、核磁気共鳴分光法の分析時の１２０〜１４０ｐｐｍでピークが検出される、請求項１６から１９のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。
- 前記カバー部及びマージン部のうち選択された一つ以上は、複数のグラフェンを含み、前記複数のグラフェンの一部は、酸化グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）又は還元型酸化グラフェン（ｒｅｄｕｃｅｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）である、請求項１６から２０のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。
- 前記第１外部電極及び第２外部電極は、電極層と、前記電極層上に配置される導電性樹脂層と、を含み、
前記電極層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）及びこれらの合金からなる群より選択された複数の導電性金属及びガラスを含み、
前記導電性樹脂層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）及びこれらの合金からなる群より選択された複数の導電性金属及びベース樹脂を含む、請求項１６から２１のいずれか１項に記載のキャパシタ部品。
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