JP2022093251A - 積層型電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】積層型電子部品を提供する【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第１方向に交互に配置される内部電極を含む本体と、上記本体に配置されて上記内部電極と連結される外部電極と、を含み、上記内部電極はＮｉ及びＤｙを含み、上記Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比をＣ０としたときに、０．０２ａｔ％≦Ｃ０≦５ａｔ％を満たす。【選択図】図６

Description

本発明は、積層型電子部品に関する。

積層型電子部品の１つである積層型セラミックキャパシター（ＭＬＣＣ：Ｍｕｌｔｉ－Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）及びプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）などの映像機器、コンピューター、スマートフォン、及び携帯電話などの種々の電子製品のプリント回路基板に取り付けられ、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ーである。

かかる積層型セラミックキャパシターは、小型でありながらも高容量が保障され、且つ実装が容易であるという利点を有するため、種々の電子装置の部品として用いられることができる。近年、電子装置の部品の小型化に伴い、積層型セラミックキャパシターの小型化及び高容量化の要求が増大している。

積層型セラミックキャパシターの小型化及び高容量化のためには、内部電極及び誘電体層の厚さを薄く形成できる技術が必要である。

しかしながら、内部電極と誘電体層の薄層化により、内部電極及び誘電体層の材料が微粒化しているが、材料が微粒化するほど融点が減少し、これに伴って熱収縮開始温度が低くなる。特に、金属は、微粒化による熱収縮開始温度減少率がセラミックより大きいため、材料が微粒化するほど、誘電体層と内部電極の熱収縮開始温度の差が大きくなる。これにより、内部電極の連結性が低下し得て、平滑度が減少し得るため、信頼性が低下する恐れがある。

誘電体層と内部電極の熱収縮開始温度の差を減らすための従来技術としては、内部電極ペーストにセラミック添加剤としてＢａＴｉＯ_３を添加する方法がある。しかし、内部電極を薄く形成するために内部電極の材料が微粒化し、材料が微粒化するほど、材料の表面積の増加、熱的安定性の減少などにより、セラミック添加剤であるＢａＴｉＯ_３の添加量が増加するようになる。セラミック添加剤であるＢａＴｉＯ_３の添加量が増加すると、内部電極の膜密度が減少し、焼成工程が進行するにつれてセラミック添加剤であるＢａＴｉＯ_３が誘電体層に移動するようになるため、誘電体層の厚さが厚くなり、容量が減少し得る。

したがって、従来のセラミック添加剤であるＢａＴｉＯ_３に代替可能な新しい添加剤の開発が求められている。

本発明の様々な目的の１つは、積層型電子部品の信頼性を向上させることにある。

本発明の様々な目的の１つは、ＭＴＴＦ（平均故障時間、Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｆａｉｌｕｒｅ）が向上した積層型電子部品を提供することにある。

本発明の様々な目的の１つは、破壊電圧（ＢＤＶ、Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ）が向上した積層型電子部品を提供することにある。

本発明の様々な目的の１つは、信頼性が高い小型及び高容量の積層型電子部品を提供することにある。

但し、本発明の目的は上述の内容に限定されず、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。

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第１方向に交互に配置される内部電極を含む本体と、上記本体に配置されて上記内部電極と連結される外部電極と、を含み、上記内部電極はＮｉ及びＤｙを含み、上記Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比をＣ０としたときに、０．０２ａｔ％≦Ｃ０≦５ａｔ％を満たす。

本発明の様々な効果の１つは、内部電極にＤｙを含ませることで、積層型電子部品の信頼性を向上させたことである。

但し、本発明の多様で且つ有益な利点と効果は上述の内容に限定されず、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。

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１のＩ－Ｉ'の断面図を概略的に示したものである。 図１のＩＩ－ＩＩ'の断面図を概略的に示したものである。 本発明の一実施形態による誘電体層及び内部電極が積層された本体を分解して概略的に示した分解斜視図である。 図２のＰ１領域を拡大して示した図である。 本発明の一実施形態による内部電極の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によりスキャンした写真である。 本発明の一実施形態による内部電極の断面で、ＳＥＭ－ＥＤＳを用いてＤｙ元素の分布を観察した写真である。

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（または強調表示や簡略化表示）がされることがある。

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、図面に示され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り、本発明が必ずしも図示されたものに限定されない。また、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、特に異なる趣旨の説明がされていない限り、他の構成要素を除外する趣旨ではなく、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、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）方向と定義されることができる。

［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'の断面図を概略的に示したものであり、図３は図１のＩＩ－ＩＩ'の断面図を概略的に示したものであり、図４は本発明の一実施形態による誘電体層及び内部電極が積層された本体を分解して概略的に示した分解斜視図であり、図５は図２のＰ１領域を拡大して示した図である。

以下、図１から図５を参照して、本発明の一実施形態による積層型電子部品について詳細に説明する。

本発明の一実施形態による積層型電子部品１００は、誘電体層１１１、及び上記誘電体層と第１方向に交互に配置される内部電極１２１、１２２を含む本体１１０と、上記本体に配置されて上記内部電極と連結される外部電極１３１、１３２と、を含み、上記内部電極はＮｉ及びＤｙを含み、上記Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対する上記Ｄｙの含量が０．０２ａｔ％以上５ａｔ％以下である。

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。

本体１１０の具体的な形状は特に制限されないが、図示されたように、本体１１０は、六面体形状またはそれに類似の形状からなることができる。焼成過程における、本体１１０に含まれている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、第１方向に互いに対向する第１及び第２面１、２と、上記第１及び第２面１、２と連結されて第２方向に互いに対向する第３及び第４面３、４と、第１及び第２面１、２と連結され、且つ第３及び第４面３、４と連結されて第３方向に互いに対向する第５及び第６面５、６と、を有することができる。

本体１１０を成す複数の誘電体層１１１は焼成された状態であって、隣接する誘電体層１１１の間の境界は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いずには確認が困難な程度に一体化され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を形成する原料は、十分な静電容量を得ることができれば特に制限されない。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、またはチタン酸ストロンチウム系材料などが使用できる。上記チタン酸バリウム系材料は、ＢａＴｉＯ_３系セラミック粉末を含むことができ、上記セラミック粉末の例として、ＢａＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３にＣａ（カルシウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）などが一部固溶された（Ｂａ_１－ｘＣａ_ｘ）ＴｉＯ_３、Ｂａ（Ｔｉ_１－ｙＣａ_ｙ）Ｏ_３、（Ｂａ_１－ｘＣａ_ｘ）（Ｔｉ_１－ｙＺｒ_ｙ）Ｏ_３、またはＢａ（Ｔｉ_１－ｙＺｒ_ｙ）Ｏ_３などが挙げられる。

上記誘電体層１１１を形成する材料は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）などの粉末に、本発明の目的に応じて、種々のセラミック添加剤、有機溶剤、結合剤、分散剤などが添加されることができる。

一方、誘電体層１１１の厚さｔｄは、特に限定する必要はない。

但し、一般に、誘電体層１１１を０．６μｍ未満の厚さで薄く形成する場合、特に、誘電体層１１１の厚さｔｄが０．４５μｍ以下である場合には、微粒の材料を用いることにより誘電体層と内部電極の熱収縮開始温度の差が大きくなるため、デラミネーション（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）などの不良が発生し、信頼性が低下する可能性が高くなる。

後述のように、本発明の一実施形態によると、内部電極に含まれたＤｙの含量を、Ｎｉの含量を考慮して調節することで、誘電体層と内部電極の熱収縮開始温度の差を減らすことができるだけでなく、誘電率を減少させることなく熱的安定性を向上させることができるため、誘電体層１１１の厚さｔｄを０．４５μｍ以下に薄く確保しながらも、信頼性を向上させることができる。

したがって、誘電体層１１１の厚さｔｄが０．４５μｍ以下である場合に、本発明による効果がより顕著になることができ、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ことができる。

上記誘電体層１１１の厚さｔｄは、上記第１内部電極１２１と第２内部電極１２２との間に配置される誘電体層１１１の平均厚さを意味し得る。

上記誘電体層１１１の平均厚さは、本体１１０の長さ及び厚さ方向（Ｌ－Ｔ）の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）でイメージスキャンして測定することができる。

例えば、本体１１０の幅方向の中央部で切断した長さ及び厚さ方向（Ｌ－Ｔ）の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によりスキャンした画像から抽出された任意の誘電体層において、長さ方向に等間隔である３０個の地点でその厚さを測定し、平均値を測定することができる。

上記等間隔である３０個の地点で測定した厚さは、第１及び第２内部電極１２１、１２２が互いに重なる領域を意味する容量形成部Ａで測定されることができる。

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を含み、容量が形成される容量形成部Ａと、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と、を含むことができる。

また、上記容量形成部Ａは、キャパシター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及び第２内部電極１２１、１２２を繰り返し積層することで形成されることができる。

上記上部カバー部１１２及び下部カバー部１１３は、単一の誘電体層または２つ以上の誘電体層を容量形成部Ａの上下面にそれぞれ厚さ方向に積層することで形成されることができ、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。

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と同一の材料を含むことができる。

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_３）系セラミック材料を含むことができる。

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ｔｐは２０μｍ以下であることができる。

また、上記容量形成部Ａの側面にはマージン部１１４、１１５が配置されることができる。

マージン部１１４、１１５は、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の幅方向の両側面に配置されることができる。

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において、第１及び第２内部電極１２１、１２２の両端と本体１１０の境界面の間の領域を意味し得る。

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。

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べき箇所を除いて導電性ペーストを塗布して内部電極を形成することにより形成されたものであることができる。

また、内部電極１２１、１２２による段差を抑えるために、積層後に内部電極が本体の第５及び第６面５、６に露出するように切断した後、単一の誘電体層または２つ以上の誘電体層を容量形成部Ａの両側面に、幅方向に積層することでマージン部１１４、１１５が形成されてもよい。

内部電極１２１、１２２は、誘電体層１１１と交互に積層される。

内部電極１２１、１２２は第１及び第２内部電極１２１、１２２を含むことができる。第１及び第２内部電極１２１、１２２は、本体１１０を構成する誘電体層１１１を挟んで互いに対向するように交互に配置され、本体１１０の第３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と離隔して第３面３を介して露出し、第２内部電極１２２は、第３面３と離隔して第４面４を介して露出することができる。

この際、第１及び第２内部電極１２１、１２２は、その間に配置された誘電体層１１１により互いに電気的に分離されることができる。

図４を参照すると、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とを交互に積層した後、焼成することで形成されることができる。

本発明の一実施形態によると、内部電極１２１、１２２はＮｉ及びＤｙを含み、上記Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量（Ｄｙ／（Ｎｉ＋Ｄｙ））の原子比をＣ０としたときに、０．０２ａｔ％≦Ｃ０≦５ａｔ％を満たす。

積層型電子部品の小型化及び高容量化のためには、内部電極と誘電体層を薄くする必要がある。内部電極と誘電体層の薄層化により、内部電極及び誘電体層の材料は微粒化し、材料が微粒化するほど融点が減少し、これに伴って熱収縮開始温度が低くなる。特に、金属は、微粒化による熱収縮開始温度減少率がセラミックより大きいため、材料が微粒化するほど、誘電体層と内部電極の熱収縮開始温度の差が大きくなる。誘電体層と内部電極の熱収縮開始温度の差が大きくなるほど内部電極の連結性が低下して、平滑度が減少し得るため、信頼性が低下する恐れがある。

誘電体層と内部電極の熱収縮開始温度の差を減らすための従来技術としては、内部電極ペーストにセラミック添加剤としてＢａＴｉＯ_３を添加する方法がある。しかし、内部電極を薄く形成するために内部電極の材料が微粒化し、材料が微粒化するほど、材料の表面積の増加、熱的安定性の減少などにより、セラミック添加剤であるＢａＴｉＯ_３の添加量が増加するようになる。セラミック添加剤であるＢａＴｉＯ_３の添加量が増加すると、内部電極の膜密度が減少し、焼成工程が進行するにつれてセラミック添加剤であるＢａＴｉＯ_３が誘電体層に移動するようになるため、誘電体層の厚さが厚くなり、容量が減少し得る。

下記表１は各材料の融点及び原子半径を記載したものである。表１を参照すると、Ｄｙ酸化物（Ｄｙ_２Ｏ_３）はＢａＴｉＯ_３に比べて融点が約８００℃以上高く、原子半径がＴｉよりも大きいため、高温焼成時に誘電体層に拡散されにくく、拡散されたとしても誘電率に与える影響が制限される。これに対し、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）は、融点が高くて熱的安定性は確保可能であるが、原子半径がＴｉよりも小さいため、誘電体と二次相を形成することで誘電率を減少させることができる。

本発明では、内部電極１２１、１２２が、融点がＢａＴｉＯ_３よりも高いながらも誘電体層に吸収されにくく、誘電体層に吸収されるとしても誘電率に大きい影響を与えないＤｙを含み、Ｎｉの含量を考慮して上記Ｄｙの含量を調節することで、誘電体層と内部電極の熱収縮開始温度の差を減らすことができるだけでなく、誘電率を減少させることなく熱的安定性を向上させ、信頼性を向上させることができる。

内部電極１２１、１２２に含まれたＮｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量（Ｄｙ／（Ｎｉ＋Ｄｙ））の原子比（Ｃ０）が０．０２ａｔ％未満である場合には、Ｄｙの添加による熱収縮開始温度の遅延、熱的安定性の増加、ＭＴＴＦ（平均故障時間、Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｆａｉｌｕｒｅ）の向上、破壊電圧（ＢＤＶ、Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ）の向上などの効果が不十分になり得る。したがって、Ｃ０の下限は０．０２ａｔ％であることが好ましい。この際、Ｄｙの添加による破壊電圧及びＭＴＴＦの向上効果をより増加させるために、Ｃ０の下限は０．０５ａｔ％であることがより好ましい。また、Ｄｙの添加による破壊電圧及びＭＴＴＦの向上効果をさらに増加させるために、Ｃ０の下限は０．５ａｔ％であることがより好ましい。

これに対し、内部電極１２１、１２２に含まれたＮｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比（Ｃ０）が５ａｔ％を超える場合には、Ｄｙが過量添加されることにより内部電極１２１、１２２でＤｙが占める割合が増加し、チップの厚さが増加することがあり、積層型電子部品１００の単位体積当たりの容量が減少する恐れがある。したがって、内部電極がＤｙを含まない場合と類似のレベルまたは同等以上の容量を確保するためには、Ｃ０の上限は５ａｔ％であることが好ましい。この際、内部電極がＤｙを含まない場合に比べて容量が向上する効果を確保するために、Ｃ０の上限は１ａｔ％であることがより好ましい。

一方、Ｄｙは、内部電極中に存在する形態は特に限定されず、Ｎｉに固溶された形態、Ｄｙ酸化物の形態であるＤｙ_２Ｏ_３、またはＮｉとの複合酸化物の形態であるＮｉ－Ｄｙ－Ｏなどで存在することができる。

一実施形態において、積層型電子部品１００は、誘電体層１１１、及び上記誘電体層と第１方向に交互に配置される内部電極１２１、１２２を含む本体１１０と、上記本体に配置されて上記内部電極と連結される外部電極１３１、１３２と、を含み、上記内部電極はＤｙ酸化物を含み、Ｂａを含まないことができる。従来、一般的に用いられていたセラミック添加剤であるＢａＴｉＯ_３に代わり、ＢａＴｉＯ_３より融点が高いながらも誘電体層に吸収されにくく、誘電体層に吸収されるとしても誘電率に大きい影響を与えないＤｙ酸化物を添加することにより、誘電体層と内部電極の熱収縮開始温度の差を減らすことができるだけでなく、誘電率を減少させることなく熱的安定性を向上させ、信頼性を向上させることができる。

一実施形態において、内部電極１２１、１２２のうち誘電体層１１１との界面から第１方向に２ｎｍ離隔した領域における、Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量（Ｄｙ／（Ｎｉ＋Ｄｙ））の原子比をＣ１としたときに、Ｃ０＜Ｃ１を満たすことができる。

内部電極１２１、１２２に含まれたＤｙは、焼結初期にはＮｉ粉末の収縮開始を抑えて焼結開始温度を高める役割を果たし、焼結が進行するにつれて誘電体層との界面に移動するようになる。これにより、内部電極と誘電体層の界面でのＤｙの濃度が、Ｃ０に比べて高いことができる。内部電極と誘電体層の界面でのＤｙの濃度が増加することにより、内部電極の電極凝集を抑え、内部電極の連結性を向上させることができる。

一実施形態において、上記Ｃ１は０．０７ａｔ％≦Ｃ１≦７ａｔ％を満たすことができる。

Ｃ１が０．０７ａｔ％未満である場合には、内部電極の全体に含まれたＤｙの平均濃度が低くなるため、Ｄｙの添加による熱収縮開始温度の遅延、熱的安定性の増加、ＭＴＴＦの向上などの効果が不十分になり得る。したがって、Ｃ１の下限は０．０７ａｔ％であることが好ましい。この際、Ｄｙの添加による破壊電圧及びＭＴＴＦの向上効果をより増加させるために、Ｃ１の下限は０．７ａｔ％であることがより好ましい。また、Ｄｙの添加による破壊電圧及びＭＴＴＦの向上効果をさらに増加させるために、Ｃ１の下限は２ａｔ％であることがより好ましい。

これに対し、Ｃ１が７ａｔ％を超える場合には、Ｄｙが過量添加されることにより内部電極でＤｙが占める割合が増加し、チップの厚さが増加することがあり、積層型電子部品の単位体積当たりの容量が減少する恐れがある。したがって、Ｄｙを含まない場合と類似のレベルまたは同等以上の容量を確保するためには、Ｃ１の上限は７ａｔ％であることが好ましい。この際、Ｄｙを含まない場合に比べて容量が向上する効果を確保するために、Ｃ１の上限は５ａｔ％であることがより好ましい。

一実施形態において、内部電極のうち上記第１方向の中央における、Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比をＣ２としたときに、Ｃ２≦２．３ａｔ％及びＣ２＜Ｃ０＜Ｃ１を満たすことができる。

内部電極１２１、１２２に含まれたＤｙは、焼結が進行するにつれて誘電体層１１１との界面に移動するようになるため、内部電極のうち第１方向の中央では、誘電体層１１１との界面でのＤｙの濃度及び内部電極の全体に含まれたＤｙの平均濃度より低い値を有することができる。

Ｃ２が２．３ａｔ％を超える場合には、Ｄｙが過量に添加されることにより内部電極でＤｙが占める割合が増加し、チップの厚さが増加することがあり、積層型電子部品の単位体積当たりの容量が減少する恐れがある。したがって、Ｄｙを含まない場合と類似のレベルまたは同等以上の容量を確保するために、Ｃ２の上限は２．３ａｔ％であることが好ましい。この際、Ｄｙを含まない場合に比べて容量が向上する効果を確保するために、Ｃ２の上限は０．８ａｔ％であることがより好ましい。

これに対し、Ｃ２の下限は特に限定する必要はなく、０であるか、略０に近い値を有してもよい。但し、Ｄｙの添加による破壊電圧及びＭＴＴＦの向上効果をより増加させるために、Ｃ２の下限は０．０５ａｔ％であることがより好ましい。また、Ｄｙの添加による破壊電圧及びＭＴＴＦの向上効果をさらに増加させるために、Ｃ２の下限は０．２ａｔ％であることがより好ましい。

一実施形態において、上記Ｃ１及びＣ２は３．０４≦Ｃ１／Ｃ２を満たすことができる。

Ｃ１／Ｃ２の下限は、Ｄｙを含まない場合と類似のレベルまたは同等以上の容量を確保するために、３．０４であることが好ましく、Ｄｙを含まない場合に比べて容量が向上する効果を確保するためには、６．２５であることがより好ましい。

これに対し、Ｃ１／Ｃ２の上限は、Ｃ２が０または０に近い値を有するため、無限大の値を有してもよい。但し、Ｃ１／Ｃ２の上限は、破壊電圧及びＭＴＴＦの向上効果をより増加させるためには１４であることがより好ましく、破壊電圧及びＭＴＴＦの向上効果をさらに増加させるためには１０であることがさらに好ましい。

一実施形態において、内部電極１２１、１２２はＤｙ酸化物を含むことができる。Ｄｙの添加量が増加することにより、Ｄｙが酸化物の形態で残存し、内部電極中にトラップされた形態で存在することができる。特に、Ｃ０が０．５ａｔ％以上、Ｃ１が２ａｔ％以上、Ｃ２が０．２ａｔ％以上、またはＣ１／Ｃ２が１０以下である場合に、Ｄｙが酸化物の形態で内部電極中にトラップされた形態で存在する確率が高い。

この際、焼成が進行するにつれてＤｙが誘電体層１１１との界面に移動するため、上記Ｄｙ酸化物は、上記内部電極と上記誘電体層の界面から上記内部電極の厚さの１／３の地点までの領域に配置されることができる。すなわち、内部電極を第１方向に３等分したときに、中間部分を除いた領域にＤｙ酸化物が配置された形態であることができる。また、上記Ｄｙ酸化物はＤｙ_２Ｏ_３であることができる。

これにより、界面抵抗を向上させ、Ｄｙの添加による破壊電圧及びＭＴＴＦの向上効果をさらに増加させることができる。

一実施形態において、内部電極１２１、１２２は複数のＮｉ結晶粒１２１ａを含み、上記複数のＮｉ結晶粒間の結晶粒系１２１ｃにおけるＤｙの含量は、上記Ｎｉ結晶粒１２１ａ中に含まれたＤｙの含量よりも高いことができる。但し、Ｄｙは、焼結が進行するにつれて内部電極１２１、１２２と誘電体層１１１の間の界面に移動するため、複数のＮｉ結晶粒間の結晶粒系１２１ｃにおけるＤｙの含量は、内部電極１２１、１２２と誘電体層１１１の間の界面１２１ｂに含まれたＤｙの含量よりは低いことができる。

図６は本発明の一実施形態による内部電極の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によりスキャンした写真である。図７は本発明の一実施形態による内部電極の断面で、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）－ＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ－ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いてＤｙ元素の分布を観察した写真である。図６を参照すると、内部電極と誘電体層の界面で、誘電体層及び内部電極と明らかな相違を有する層が観察されることが確認でき、図７を参照すると、複数のＮｉ結晶粒間の結晶粒系１２１ｃにおけるＤｙの含量が、上記Ｎｉ結晶粒１２１ａ中に含まれたＤｙの含量より高いことが確認できる。

一方、内部電極を形成する材料は特に限定する必要はないが、例えば、Ｎｉ粉末及びＤｙ_２Ｏ_３粉末を含む内部電極用ペーストを用いて形成することができ、Ｎｉ粉末に対するＤｙ_２Ｏ_３粉末の原子比を調節することで、焼成後に内部電極に含まれるＤｙの含量を制御することができる。

また、本発明の内部電極を形成する内部電極用ペーストには、セラミック添加剤であるＢａＴｉＯ_３が含まれなくてもよい。これにより、内部電極１２１、１２２はＢａＴｉＯ_３を含まなくてもよい。本発明によると、従来のセラミック添加剤であるＢａＴｉＯ_３の役割をＤｙが代替し、内部電極の熱収縮開始を抑えることができるため、ＢａＴｉＯ_３が含まれていない内部電極用導電性ペーストを用いても、内部電極を薄く形成することができ、積層型電子部品の信頼性を向上させることができる。

一方、内部電極１２１、１２２の厚さｔｅは、特に限定する必要はない。

但し、一般に、内部電極１２１、１２２を０．６μｍ未満の厚さで薄く形成する場合、特に、内部電極１２１、１２２の厚さｔｅが０．４５μｍ以下である場合には、微粒の材料を用いることにより、誘電体層と内部電極の熱収縮開始温度の差が大きくなるため、デラミネーション（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）などの不良が発生し、信頼性が低下する恐れが大きい。

上述のように、本発明の一実施形態によると、内部電極に含まれたＤｙの含量を、Ｎｉの含量を考慮して調節することで、誘電体層と内部電極の熱収縮開始温度の差を減らすことができるだけでなく、誘電率を減少させることなく熱的安定性を向上させることができるため、内部電極１２１、１２２の厚さｔｅを０．４５μｍ以下に薄く確保しながらも、信頼性を向上させることができる。

したがって、内部電極１２１、１２２の厚さｔｅが０．４５μｍ以下である場合に、本発明による効果がより顕著になることができ、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ことができる。

上記内部電極１２１、１２２の厚さｔｅは、内部電極１２１、１２２の平均厚さを意味し得る。

上記内部電極１２１、１２２の平均厚さは、本体１１０の長さ及び厚さ方向（Ｌ－Ｔ）の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）でイメージスキャンして測定することができる。

例えば、本体１１０の第３方向（幅方向）の中央部で切断した第１及び第２方向（長さ及び厚さ方向）の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によりスキャンした画像から抽出された任意の第１及び第２内部電極１２１、１２２において、長さ方向に等間隔である３０個の地点でその厚さを測定し、平均値を測定することができる。

外部電極１３１、１３２は、本体１１０に配置されて内部電極１２１、１２２と連結される。

図２に示された形態のように、本体１１０の第３及び第４面３、４にそれぞれ配置され、第１及び第２内部電極１２１、１２２とそれぞれ連結された第１及び第２外部電極１３１、１３２を含むことができる。

本実施形態では、積層型電子部品１００が２個の外部電極１３１、１３２を有する構造を説明しているが、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よって変わり得る。

一方、外部電極１３１、１３２は、金属などのように電気伝導性を有するものであれば如何なる物質を用いて形成されてもよく、電気的特性、構造的安定性などを考慮して具体的な物質が決定されることができ、さらには、多層構造を有することができる。

例えば、外部電極１３１、１３２は、本体１１０に配置される電極層１３１ａ、１３２ａと、電極層１３１ａ、１３２ａ上に形成されためっき層１３１ｂ、１３２ｂと、を含むことができる。

電極層１３１ａ、１３２ａのより具体的な例としては、電極層１３１ａ、１３２ａは、導電性金属及びガラスを含む焼成（ｆｉｒｉｎｇ）電極であってもよく、導電性金属及び樹脂を含む樹脂系電極であってもよい。

また、電極層１３１ａ、１３２ａは、本体上に焼成電極及び樹脂系電極が順に形成された形態であることができる。また、電極層１３１ａ、１３２ａは、本体上に導電性金属を含むシートを転写する方式により形成されてもよく、焼成電極上に導電性金属を含むシートを転写する方式により形成されてもよい。

電極層１３１ａ、１３２ａに含まれる導電性金属として、電気伝導性に優れた材料を用いることができるが、特に限定されない。例えば、導電性金属は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、及びこれらの合金のうち１つ以上であることができる。

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。

めっき層１３１ｂ、１３２ｂのより具体的な例としては、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めっき層が順に形成された形態であってもよく、Ｓｎめっき層、Ｎｉめっき層、及びＳｎめっき層が順に形成された形態であってもよい。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めっき層を含んでもよい。

積層型電子部品１００のサイズは特に限定する必要はない。

但し、小型化及び高容量化をともに達成するためには、誘電体層及び内部電極の厚さを薄くし、積層数を増加させる必要があるため、０４０２（長さ×幅、０．４ｍｍ×０．２ｍｍ）以下のサイズを有する積層型電子部品１００において、本発明による信頼性の向上効果がより顕著になることができる。

したがって、製造誤差、外部電極のサイズなどを考慮すると、積層型電子部品１００の長さが０．４４ｍｍ以下であり、幅が０．２２ｍｍ以下である場合、本発明による信頼性の向上効果がより顕著になることができる。ここで、積層型電子部品１００の長さは、積層型電子部品１００の第２方向の最大サイズを意味し、積層型電子部品１００の幅は、積層型電子部品１００の第３方向の最大サイズを意味し得る。

［実施例］
内部電極用ペーストに含まれたＮｉ粉末及びＤｙ_２Ｏ_３粉末の含量を調節し、下記表２に記載の、内部電極全体のＮｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比（Ｃ０）、内部電極のうち誘電体層との界面から第１方向に２ｎｍ離隔した領域における、Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比（Ｃ１）、及び内部電極のうち第１方向の中央における、Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比（Ｃ２）を満たす内部電極が含まれたサンプルチップを製作した。

Ｃ０、Ｃ１、及びＣ２は、サンプルチップの第２方向の１／２地点で第１及び第３方向に切断した断面（Ｗ－Ｔ断面）において、ＦＩＢによるマイクロサンプリング加工法により薄片化された分析用試料を製作した後、上記分析用試料をＳＴＥＭにより観察し、任意の４個の内部電極の平均値を記載したものである。

誘電体層と内部電極が当接する部分においてラインマッピング（Ｌｉｎｅ ｍａｐｐｉｎｇ）を行うことにより、誘電体層からＢａの含量が急激に減少して０に収束する部分と、内部電極からＮｉの含量が急激に減少して０に収束する部分の中間部分を界面と設定した。

Ｃ１は、上記誘電体層と内部電極の界面を基準として内部電極の方向に深さ２ｎｍの部分において、１個の内部電極当たり等間隔である５個の地点に対してＥＤＳによりＮｉ及びＤｙを定量分析し、総４個の内部電極で測定した２０地点の値を平均して下記表２に記載した。Ｃ２は、内部電極の厚さ方向（第１方向）の中心において、１個の内部電極当たり等間隔である５個の地点に対してＥＤＳによりＮｉ及びＤｙを定量分析し、総４個の内部電極で測定した２０地点の値を平均して下記表２に記載した。この際、ＥＤＳのＢｅａｎ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎは０．１４ｎｍ、測定露出時間は３分にして１００万カウント測定した。

Ｃ０は、第１方向の上部の誘電体層と内部電極の界面から、第１方向の下部の誘電体層と内部電極の界面までを第１方向にラインマッピング（Ｌｉｎｅ ｍａｐｐｉｎｇ）を行うことにより、Ｎｉ及びＤｙを定量分析して求めた。１個の内部電極当たり等間隔である５本のラインをラインマッピング（Ｌｉｎｅ ｍａｐｐｉｎｇ）により、Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比を求め、総４個の内部電極で測定した２０本のラインでの値を平均して下記表２に記載した。

各サンプルチップの容量、ＢＤＶ、及びＭＴＴＦを測定し、内部電極にＤｙが含まれていない試験番号１の容量、ＢＤＶ、及びＭＴＴＦを基準値として、他の試験番号は相対値を下記表２に記載した。

容量は、ＬＣＲ ｍｅｔｅｒを用いて１ｋＨＺ、ＡＣ０．５Ｖの条件で測定した。試験番号１の容量を基準値１として、他の試験番号は相対値を記載した。

ＢＤＶは、各サンプルチップを回路に連結し、０Ｖから０．５Ｖずつ順に昇圧しつつ、電流が２０ｍＡ以上になる地点の電圧をＢＤＶと判断した。試験番号１のＢＤＶを基準値１として、他の試験番号は相対値を記載した。

ＭＴＴＦは、各試験番号当たり４００個のサンプルに対して、１２５℃、８Ｖの条件で高温負荷試験を実施して測定した。この際、絶縁抵抗が１０ＫΩ以下になった時間を故障時間とし、試験番号１のＭＴＴＦを基準値１として、他の試験番号は相対値を記載した。

試験番号１は、内部電極がＤｙを含まない場合であり、試験番号１の容量、ＢＤＶ、及びＭＴＴＦを基準として他の試験番号は相対値を記載した。

試験番号２は、内部電極全体のＮｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量（Ｃ０）が０．０２ａｔ％であって、試験番号１に比べて容量、ＢＤＶ、及びＭＴＴＦが向上したことが確認できる。特に、ＭＴＴＦは、試験番号１に比べて１２％向上し、著しい効果があることが確認できる。

試験番号３は、内部電極全体のＮｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量（Ｃ０）が０．０５ａｔ％であって、試験番号１に比べて容量、ＢＤＶ、及びＭＴＴＦが向上したことが確認できる。特に、ＢＤＶは試験番号１に比べて１５％、ＭＴＴＦは試験番号１に比べて２２％向上して、著しい効果があることが確認できる。また、試験番号２に比べてＢＤＶが１２％、ＭＴＴＦが１０％向上し、試験番号２と比較しても著しい効果があることが確認できる。

試験番号４及び５はＣ０がそれぞれ０．５ａｔ％及び１ａｔ％であって、試験番号３と同等以上のＢＤＶ及びＭＴＴＦ値を示し、容量は、Ｄｙの含量の増加によってやや低くなる傾向にあることが確認できる。

試験番号６はＣ０が５ａｔ％であって、試験番号１に比べてＢＤＶが３７％、ＭＴＴＦが３２％向上し、非常に優れた効果があることが確認できる。但し、容量は、試験番号１に比べて８％低くなった。さらに、試験番号７はＣ０が６ａｔ％であって、容量が試験番号１に比べて３０％と急激に低くなり、試験番号６と比べても２２％低くなったことが確認できる。

このことから、類似のレベルまたは同等以上のレベルの容量を確保しながらも、ＢＤＶ及びＭＴＴＦを向上させるためには、Ｃ０が０．０２ａｔ％以上５ａｔ％以下であることが好ましいことが分かる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態及び添付図面により限定されず、添付の特許請求の範囲により限定しようとする。よって、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、当技術分野の通常の知識を有する者による多様な形態の置換、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。

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 電極層
１３２ｂ めっき層

Claims (24)

1. 誘電体層、及び前記誘電体層と第１方向に交互に配置される内部電極を含む本体と、
   前記本体に配置されて前記内部電極と連結される外部電極と、を含み、
   前記内部電極はＮｉ及びＤｙを含み、前記Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比をＣ０としたときに、０．０２ａｔ％≦Ｃ０≦５ａｔ％を満たす、積層型電子部品。
2. 前記内部電極のうち前記誘電体層との界面から前記第１方向に２ｎｍ離隔した領域における、Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比をＣ１としたときに、Ｃ０＜Ｃ１を満たす、請求項１に記載の積層型電子部品。
3. 前記Ｃ１が０．０７ａｔ％≦Ｃ１≦７ａｔ％を満たす、請求項２に記載の積層型電子部品。
4. 前記内部電極のうち前記第１方向の中央における、Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比をＣ２としたときに、Ｃ２≦２．３ａｔ％及びＣ２＜Ｃ０＜Ｃ１を満たす、請求項３に記載の積層型電子部品。
5. 前記Ｃ１及びＣ２が３．０４≦Ｃ１／Ｃ２≦７０を満たす、請求項４に記載の積層型電子部品。
6. 前記Ｃ０が０．０２ａｔ％≦Ｃ０≦１ａｔ％を満たす、請求項１から５のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
7. 前記Ｃ０が０．０５ａｔ％≦Ｃ０≦５ａｔ％を満たす、請求項１から６のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
8. 前記内部電極のうち前記誘電体層との界面から前記第１方向に２ｎｍ離隔した領域における、Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比をＣ１としたときに、０．７ａｔ％≦Ｃ１≦７ａｔ％及びＣ０＜Ｃ１を満たす、請求項７に記載の積層型電子部品。
9. 前記内部電極のうち前記第１方向の中央における、Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比をＣ２としたときに、０．０５ａｔ％≦Ｃ２≦２．３ａｔ％及びＣ２＜Ｃ０＜Ｃ１を満たす、請求項８に記載の積層型電子部品。
10. 前記Ｃ１及びＣ２が３．０４≦Ｃ１／Ｃ２≦１４を満たす、請求項９に記載の積層型電子部品。
11. 前記Ｃ０が０．５ａｔ％≦Ｃ０≦５ａｔ％以下を満たす、請求項１から１０のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
12. 前記内部電極がＤｙ酸化物を含む、請求項１１に記載の積層型電子部品。
13. 前記Ｄｙ酸化物は、前記内部電極と前記誘電体層の界面から前記内部電極の厚さの１／３の地点までの領域に配置される、請求項１２に記載の積層型電子部品。
14. 前記Ｄｙ酸化物がＤｙ_２Ｏ_３である、請求項１３に記載の積層型電子部品。
15. 前記内部電極は複数のＮｉ結晶粒を含み、前記複数のＮｉ結晶粒間の結晶粒系に含まれたＤｙの含量が、前記複数のＮｉ結晶粒中に含まれたＤｙの含量よりも高い、請求項１から１４のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
16. 前記内部電極がＢａＴｉＯ_３を含まない、請求項１から１５のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
17. 前記内部電極の平均厚さが０．４５μｍ以下である、請求項１から１６のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
18. 前記誘電体層の平均厚さが０．４５μｍ以下である、請求項１から１７のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
19. 第２方向の最大サイズが０．４４ｍｍ以下であり、第３方向の最大サイズが０．２２ｍｍ以下である、請求項１から１８のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
20. 誘電体層、及び前記誘電体層と第１方向に交互に配置される内部電極を含む本体と、
    前記本体に配置されて前記内部電極と連結される外部電極と、を含み、
    前記内部電極が、Ｄｙ酸化物を含み、且つＢａを含まない、請求項１から１９のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
21. 前記内部電極に含まれたＮｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比をＣ０としたときに、０．０２ａｔ％≦Ｃ０≦５ａｔ％を満たす、請求項２０に記載の積層型電子部品。
22. 前記内部電極のうち前記誘電体層との界面から前記第１方向に２ｎｍ離隔した領域における、Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比をＣ１としたときに、Ｃ０＜Ｃ１を満たす、請求項２１に記載の積層型電子部品。
23. 前記Ｃ１が０．０７ａｔ％≦Ｃ１≦７ａｔ％を満たす、請求項２２に記載の積層型電子部品。
24. 前記内部電極のうち前記第１方向の中央における、Ｎｉ及びＤｙの含量の和に対するＤｙの含量の原子比をＣ２としたときに、Ｃ２≦２．３ａｔ％及びＣ２＜Ｃ０＜Ｃ１を満たす、請求項２３に記載の積層型電子部品。

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