JP2022104778A - 積層型キャパシター - Google Patents

Abstract

【課題】積層型キャパシターを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態は、複数の誘電体層、及び上記誘電体層を挟んで第１方向に積層された複数の内部電極を含む本体と、上記本体の外部に形成され、上記内部電極と接続された外部電極とを含み、上記本体は、上記複数の内部電極が位置して静電容量を形成し、上記複数の内部電極のうち上記第１方向に最外側に配置された内部電極の間に該当する領域であるアクティブ部と、上記第１方向に上記アクティブ部をカバーするカバー部と、上記第１方向に垂直な第２方向に上記アクティブ部をカバーするサイドマージン部とを含み、上記アクティブ部の中央領域における上記誘電体層の平均グレインサイズをＡ１とし、上記アクティブ部のうち上記カバー部に隣接したアクティブ－カバー境界部における上記誘電体層の平均グレインサイズをＡ２とする時、１．４９＜Ａ１／Ａ２＜２．５０の条件を満たす積層型キャパシターを提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、積層型キャパシターに関する。

キャパシターは、電気を貯蔵することができる素子であって、一般的に２つの電極を対向させて電圧をかけると各電極に電気が蓄積されるものである。直流電圧を印加した場合には、電気が蓄電されながらキャパシター内部に電流が流れるが、蓄積が完了すると、電流が流れなくなる。一方、交流電圧を印加した場合、電極の極性が交番しながら交流電流が流れるようになる。

かかるキャパシターは、電極の間に備えられる絶縁体の種類によって、アルミニウムで電極を構成し、上記アルミニウム電極の間に薄い酸化膜を備えるアルミニウム電解キャパシター、電極材料としてタンタルを用いるタンタルキャパシター、電極の間にチタン酸バリウムなどの高誘電率の誘電体を用いるセラミックキャパシター、電極の間に備えられる誘電体として高誘電率系セラミックを多層構造で用いる積層セラミックキャパシター（Ｍｕｌｔｉ－Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ、ＭＬＣＣ）、電極の間の誘電体としてポリスチレンフィルムを用いるフィルムキャパシターなど、様々な種類に区分され得る。

中でも、積層セラミックキャパシターは、温度特性及び周波数特性に優れており、小型で実現可能であるという長所を有することから、近年、高周波回路などの様々な分野で多く応用されている。近年、積層セラミックキャパシターをさらに小さく実現するために、誘電体層と内部電極を薄く形成する試みが続けられている。しかし、部品が小型化されるほど電気的、構造的信頼性を向上するのに困難がある。

本発明の一目的は、誘電体層のグレインサイズを領域別に調節することによって、耐電圧特性、静電容量特性などのような信頼性が向上した積層型キャパシターを提供することにある。

上述の課題を解決するための方法として、本発明は、一例によって積層型キャパシターの新たな構造を提案する。具体的に、複数の誘電体層、及び上記誘電体層を挟んで第１方向に積層された複数の内部電極を含む本体と、上記本体の外部に形成され、上記内部電極と接続された外部電極と、を含み、上記本体は、上記複数の内部電極が位置して静電容量を形成し、上記複数の内部電極のうち上記第１方向に最外側に配置された内部電極の間に該当する領域であるアクティブ部と、上記第１方向に上記アクティブ部をカバーするカバー部と、上記第１方向に垂直な第２方向に上記アクティブ部をカバーするサイドマージン部とを含み、上記アクティブ部の中央領域における上記誘電体層の平均グレインサイズをＡ１とし、上記アクティブ部のうち上記カバー部に隣接したアクティブ－カバー境界部における上記誘電体層の平均グレインサイズをＡ２とする時、１．４９＜Ａ１／Ａ２＜２．５０の条件を満たす。

一実施形態において、上記第１及び第２方向に垂直な方向を第３方向とする時、上記第３方向に垂直な上記本体の切断面を基準として、上記アクティブ部の上記第１方向長さをＴＡとし、上記アクティブ部の上記第２方向長さをＷＡとする時、Ａ１は、上記切断面のうちＡ１長方形に存在するグレインの平均サイズであり、上記Ａ１長方形は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＡ／３であり、上記アクティブ部において上記第１方向及び第２方向の中心ラインを基準として対称であることができる。

一実施形態において、Ａ２は、上記切断面のうちＡ２長方形に存在するグレインの平均サイズであり、上記Ａ２長方形は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＡ／６であり、上記アクティブ部において上記第１方向の中心ラインを基準として対称であり、上記複数の内部電極のうち上記第１方向に最外側に配置された内部電極と接することができる。

一実施形態において、上記カバー部の中央領域における上記誘電体層の平均グレインサイズをＣ１とし、上記サイドマージン部の中央領域における上記誘電体層の平均グレインサイズをＭ１とする時、Ｃ１＜Ｍ１の条件を満たすことができる。

一実施形態において、上記第１及び第２方向に垂直な方向を第３方向とする時、上記第３方向に垂直な上記本体の切断面を基準として、上記カバー部の上記第１方向長さをＴＣとする時、Ｃ１は、上記切断面のうちＣ１長方形に存在するグレインの平均サイズであり、上記Ｃ１長方形は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＣ／３であり、上記カバー部において上記第１方向及び第２方向の中心ラインを基準として対称であることができる。

一実施形態において、上記サイドマージン部の上記第２方向長さをＷＭとする時、Ｍ１は、上記切断面のうちＭ１長方形に存在するグレインの平均サイズであり、上記Ｍ１長方形は、横の長さがＷＭ／３、縦の長さがＴＡ／３であり、上記サイドマージン部において上記第１方向及び第２方向の中心ラインを基準として対称であることができる。

一実施形態において、上記カバー部のうち上記アクティブ部に隣接したカバー－アクティブ境界部における上記誘電体層の平均グレインサイズをＣ２とする時、０．９＜Ｃ２／Ｍ１＜１．１の条件を満たすことができる。

一実施形態において、上記カバー部の上記第１方向長さをＴＣとする時、Ｃ２は、上記切断面のうちＣ２長方形に存在するグレインの平均サイズであり、上記Ｃ２長方形は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＣ／６であり、上記カバー部において上記第１方向の中心ラインを基準として対称であり、上記複数の内部電極のうち上記第１方向に最外側に配置された内部電極と接することができる。

一実施形態において、上記誘電体層は、チタン酸バリウム成分を含み、上記アクティブ部の中央領域における上記誘電体層のＴｉに対するＢａのモル比は、上記カバー部の中央領域における上記誘電体層のＴｉに対するＢａのモル比より小さいことができる。

一実施形態において、上記サイドマージン部の中央領域における上記誘電体層のＴｉに対するＢａのモル比は、上記カバー部の中央領域における上記誘電体層のＴｉに対するＢａのモル比より小さく、上記アクティブ部の中央領域における上記誘電体層のＴｉに対するＢａのモル比より大きいことができる。

一実施形態において、上記複数の誘電体層のうち少なくとも一つは平均厚さが０．４μｍ未満であることができる。

一方、本発明の他の側面は、複数の誘電体層、上記誘電体層を挟んで第１方向に積層された複数の内部電極を含む本体と、上記本体の外部に形成され、上記内部電極と接続された外部電極とを含み、上記本体は、上記複数の内部電極が位置して静電容量を形成し、上記複数の内部電極のうち上記第１方向に最外側に配置された内部電極の間に該当する領域であるアクティブ部と、上記第１方向に上記アクティブ部をカバーするカバー部と、上記第１方向に垂直な第２方向に上記アクティブ部をカバーするサイドマージン部とを含み、上記アクティブ部の中央領域における上記誘電体層の平均グレインサイズをＡ１とし、上記アクティブ部のうち上記サイドマージン部に隣接したアクティブ－サイド境界部における上記誘電体層の平均グレインサイズをＡ３とする時、１．１４≦Ａ１／Ａ３＜１．５０の条件を満たす積層型キャパシターを提供する。

本発明の一例による積層型キャパシターの場合、耐電圧特性、静電容量特性などが向上することができる。

本発明の一実施形態による積層型キャパシターの外観を概略的に示す斜視図である。 図１の積層型キャパシターにおいて、Ｉ－Ｉ'線に沿った断面図である。 図１の積層型キャパシターにおいて、ＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図である。 図３における本体領域を細分化して示すものである。 本体の各領域別に誘電体グレインの形態を示すものである。 本体の各領域別に誘電体グレインの形態を示すものである。 本体の各領域別に誘電体グレインの形態を示すものである。 本体の各領域別に誘電体グレインの形態を示すものである。 本体の各領域別に誘電体グレインの形態を示すものである。

以下、具体的な実施形態及び添付された図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、いくつかの他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、通常の技術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。

尚、図面において本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、複数の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ており、同一の思想の範囲内の機能が同一の構成要素は、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、ある部分がある構成要素を「含む」というのは、特に反対される記載がない限り、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１は本発明の一実施形態による積層型キャパシターの外観を概略的に示す斜視図である。図２は図１の積層型キャパシターにおいて、Ｉ－Ｉ'線に沿った断面図である。そして、図３は図１の積層型キャパシターにおいて、ＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図であり、図４は図３における本体領域を細分化して示すものである。また、図５から図９は本体の各領域別に誘電体グレインの形態を示すものである。

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型キャパシター１００は、誘電体層１１１、及びこれを挟んで第１方向（Ｘ方向）に積層された複数の内部電極１２１、１２２を含む本体１１０と、外部電極１３１、１３２とを含み、本体１１０は、領域別に誘電体層１１１の平均グレインサイズが調節されている。

本体１１０は、複数の誘電体層１１１が第１方向（Ｘ方向）に積層された積層構造を含み、例えば、複数のグリーンシートを積層した後、焼結して得られることができる。かかる焼結工程により複数の誘電体層１１１は一体化した形態を有することができる。図１に示す形態のように、本体１１０は直方体と類似した形状を有することができる。本体１１０に含まれた誘電体層１１１は高誘電率を有するセラミック材料を含むことができ、例えば、ＢＴ系、即ち、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）系セラミックを含むことができるが、十分な静電容量が得られる限り、当技術分野で知られた他の物質も使用可能である。誘電体層１１１には、主成分であるこのようなセラミック材料と共に、必要な場合、添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤及び分散剤などがさらに含まれることができる。ここで、添加剤の場合、金属成分を含み、これらは製造過程で金属酸化物の形態で添加されることができる。かかる金属酸化物添加剤の例として、ＭｎＯ_２、Ｄｙ_２Ｏ_３、ＢａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３及びＣａＣＯ_３のうち少なくともいずれか一つの物質を含むことができる。

複数の内部電極１２１、１２２は、セラミックグリーンシートの一面に所定の厚さで導電性金属を含むペーストを印刷した後、これを焼結して得られる。この場合、複数の内部電極１２１、１２２は図２に示す形態のように、本体１１０の互いに対向する第３方向（Ｚ方向）に露出した第１及び第２内部電極１２１、１２２を含むことができる。ここで、第３方向（Ｚ方向）とは、本体１１０のアクティブ部１１２の第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２が互いに対向する方向を第２方向（Ｙ方向）とする時、第１方向（Ｘ方向）と第２方向（Ｙ方向）に垂直な方向であることができる。第１及び第２内部電極１２１、１２２は、互いに異なる外部電極１３１、１３２と連結されて駆動する時に、互いに異なる極性を有することができ、これらの間に配置された誘電体層１１１によって互いに電気的に分離されることができる。但し、外部電極１３１、１３２の個数や内部電極１２１、１２２との連結方式は、実施形態によって変わることができる。内部電極１２１、１２２をなす主要構成物質としては、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）などが例として挙げられ、これらの合金も用いることができる。

外部電極１３１、１３２は本体１１０の外部に形成され、第１及び第２内部電極１２１、１２２とそれぞれ接続された第１及び第２外部電極１３１、１３２を含むことができる。この場合、第１及び第２外部電極１３１、１３２は第３方向（Ｚ方向）に対向するように配置されることができる。外部電極１３１、１３２は、導電性金属を含む物質をペーストで製造した後、これを本体１１０に塗布する方法などで形成されることができ、導電性金属の例として、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）またはこれらの合金を有することができる。これに外部電極１３１、１３２はさらにＮｉ、Ｓｎなどを含むメッキ層を含むことができる。

図３を参照すると、本実施形態の場合、本体１１０は、複数の内部電極１２１、１２２が位置して静電容量を形成し、上記複数の内部電極のうち上記第１方向に最外側に配置された内部電極の間に該当する領域であるアクティブ部１１２と、第１方向（Ｘ方向）にアクティブ部１１２をカバーするカバー部１１４と、第２方向（Ｙ方向）にアクティブ部１１２をカバーするサイドマージン部１１３とを含むことができる。ここで、サイドマージン部１１３とカバー部１１４に含まれた誘電体層１１１は、アクティブ部１１２に含まれた誘電体層１１１と異なる特性（例えば、グレインサイズ、Ｂａ／Ｔｉの割合など）を有することができ、これは、本体１１０の領域別に耐電圧特性などに影響を及ぼす要因を分析して設計されたものである。即ち、本体１１０は領域別に誘電体層１１１の平均グレインサイズが異なるが、これは耐電圧、高温信頼性などの特性を考慮して調節されたものである。

図４を参照してこれを具体的に説明すると、図４は図３における本体を領域別に細分化して示したものであり、内部電極は図示していない。本実施形態の場合、アクティブ部１１２の中央領域における誘電体層１１１の平均グレインサイズをＡ１とし、アクティブ部１１２のうちカバー部１１４に隣接したアクティブ－カバー境界部における誘電体層１１１の平均グレインサイズをＡ２とする時、１．４９＜Ａ１／Ａ２＜２．５０の条件を満たす。ここで、上述したように、本体１１０におけるアクティブ部１１２は、第１方向（Ｘ方向）に最外側に配置された内部電極１２１、１２２の間に該当する領域を、カバー部１１４は、最外側に配置された内部電極１２１、１２２と接する領域から本体１１０の表面までの領域と定義することができる。

本実施形態のように、１．４９＜Ａ１／Ａ２＜２．５０の条件を満たす場合、静電容量を充分に確保することができ、耐電圧特性も向上することができる。これは、アクティブ部１１２とアクティブ－カバー境界部における粒成長速度を異ならせて、アクティブ部１１２では十分な容量を確保する一方、アクティブ－カバー境界部では相対的に微細化して均一化されたグレインを通じて耐電圧特性が向上するようにした。後述する実験結果から分かるように、Ａ１／Ａ２が１．４９以下の場合と比べてＡ１／Ａ２が１．４９より大きい場合、静電容量や耐電圧信頼性が向上する結果を表すことができ、但し、Ａ１／Ａ２が大きくなり２．５０以上の水準となって領域別にグレインサイズの偏差が大きくなり過ぎる場合は、静電容量特性などが低下するおそれがある。

このような１．４９＜Ａ１／Ａ２＜２．５０の条件と別個としてアクティブ部１１２のうちサイドマージン部１１３に隣接したアクティブ－サイド境界部における誘電体層１１１の平均グレインサイズをＡ３とする時、１．１４≦Ａ１／Ａ３＜１．５０の条件を満たす。後述する実験例から分かるように、Ａ１／Ａ３が１．１４未満の場合と比べて、Ａ１／Ａ３が１．１４以上の場合、静電容量や耐電圧信頼性が向上する結果を表すことができ、但し、Ａ１／Ａ３が大きくなり１．５０以上の水準となって領域別にグレインサイズの偏差が大きくなりすぎる場合は、静電容量特性などが低下するおそれがある。このように、本実施形態では、アクティブ部１１２の中央領域における誘電体層１１１のグレインを充分に粒成長させることで平均グレインサイズが相対的に大きくなるようにし、これにより静電容量特性が向上することができる。これと異なり、サイドマージン部１１３とカバー部１１４では粒成長が相対的に抑制されてグレインサイズが小さい。この場合、１．４９＜Ａ１／Ａ２＜２．５０の条件と１．１４≦Ａ１／Ａ３＜１．５０の条件は同時に満たすこともできる。

図４と共に図５から図９を共に参照すると、グレインサイズの測定方法の一例として、誘電体層１１１の平均グレインサイズは、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に切断した切断面、即ち、第３方向（Ｚ方向）に垂直な本体１１０の切断面を基準として測定されることができる。この場合、第３方向（Ｚ方向）には本体１１０の中間で切断した面を用いることができ、このように切断した面を、例えばＳＥＭ、ＴＥＭのような電子顕微鏡で撮影したイメージを利用して平均グレインサイズを得ることができる。

先ず、アクティブ部１１２の中央領域における誘電体層１１１の平均グレインサイズであるＡ１の場合、上記切断面のうちＡ１長方形Ｒ_Ａ１に存在するグレインＧ１の平均サイズであることができ、ここで、Ａ１長方形Ｒ_Ａ１は、アクティブ１１２の第１方向（Ｘ方向）長さをＴＡとし、アクティブ部１１２の第２方向（Ｙ方向）長さをＷＡとする時、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＡ／３であり、アクティブ部１１２において第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）の中心ラインＬ１、Ｌ２を基準として対称であることができる。そして、アクティブ部１１２のうちカバー部１１４に隣接したアクティブ－カバー境界部における誘電体層１１１の平均グレインサイズであるＡ２は、上記切断面のうちＡ２長方形Ｒ_Ａ２に存在するグレインＧ２の平均サイズであることができ、ここで、Ａ２長方形Ｒ_Ａ２は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＡ／６であり、アクティブ部１１２において第１方向（Ｘ方向）の中心ラインＬ１を基準として対称であり、複数の内部電極１２１、１２２のうち第１方向（Ｘ方向）に最外側に配置されたものと接することができる。Ａ３は、上記切断面のうちＡ３長方形Ｒ_Ａ３に存在するグレインＧ３の平均サイズであることができ、ここで、Ａ３長方形Ｒ_Ａ３は、横の長さがＷＡ／４、縦の長さがＴＡ／３であり、アクティブ部１１２において第２方向の中心ラインＬ２を基準として対称であり、サイドマージン部１１３と接することができる。グレインＧ１、Ｇ２、Ｇ３のサイズを測定する場合、グレインＧ１、Ｇ２、Ｇ３の面積を測定してこれを円相当径に換算する方法、長軸と短縮長さを測定して平均を出す方法などを用いることができる。また、測定の正確性を高めるために、上記基準長方形Ｒ_Ａ１、Ｒ_Ａ２、Ｒ_Ａ３に全体領域がグレインバウンダリーで取り囲まれたグレインＧ１、Ｇ２、Ｇ３のみを選択することができる。このような測定方式は、他のグレインＧ４、Ｇ６にも適用されることができる。

本発明者らは、上述した誘電体層１１１の領域別の平均グレインサイズの条件、即ち、１．４９＜Ａ１／Ａ２＜２．５の条件及び１．１４≦Ａ１／Ａ３＜１．５０の条件のうち少なくとも一つを満たす場合、耐電圧特性など、積層型キャパシターの信頼性基準になることができる特性が向上することを見出し、アクティブ部１１２の中央領域、アクティブ－カバー境界部、アクティブ－サイド境界部におけるグレインサイズ関係がかかる特性に影響を及ぼす重要なパラメーターであることを確認した。これと関連したより詳細な事項は後述する。

さらに具体的なグレインサイズの条件として、カバー部１１４の中央領域における誘電体層１１１の平均グレインサイズをＣ１とし、サイドマージン部１１３の中央領域における誘電体層１１１の平均グレインサイズをＭ１とする時、Ｃ１＜Ｍ１の条件を満たすことができる。即ち、本実施形態では、サイドマージン部１１３の中央領域よりカバー部１１４の中央領域における誘電体層１１１の平均グレインサイズがより小さい構造を採用し、これを通じてカバー部１１４の耐湿信頼性がさらに向上することができる。この場合、カバー部１１４のうちアクティブ部１１２に隣接したカバー－アクティブ境界部における誘電体層１１１の平均グレインサイズをＣ２とする時、０．９＜Ｃ２／Ｍ１＜１．１の条件を満たすことができる。これは、サイドマージン部１１３の中央領域とカバー部１１４のうちアクティブ部１１２に隣接したカバー－アクティブ境界部において誘電体層１１１の微細構造が全体的に均一なことを意味する。

Ｃ１、Ｃ２、Ｍ１の測定基準の例として、先ず、カバー部１１４の第１方向（Ｘ方向）長さをＴＣとする時、Ｃ１は、上記切断面のうちＣ１長方形Ｒ_Ｃ１に存在するグレインＧ４の平均サイズであることができ、ここで、Ｃ１長方形Ｒ_Ｃ１は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＣ／３であり、カバー部１１４において第１方向及び第２方向の中心ラインＬ１、Ｌ３を基準として対称であることができる。また、サイドマージン部１１３の第２方向（Ｙ方向）長さをＷＭとする時、Ｍ１は、上記切断面のうちＭ１長方形Ｒ_Ｍ１に存在するグレインの平均サイズであることができ、ここで、Ｍ１長方形Ｒ_Ｍ１は、横の長さがＷＭ／３、縦の長さがＴＡ／３であり、サイドマージン部１１３において第１方向及び第２方向の中心ラインＬ１、Ｌ４を基準として対称であることができる。また、Ｃ２は、上記切断面のうちＣ２長方形Ｒ_Ｃ２に存在するグレインＧ６の平均サイズであることができ、ここで、Ｃ２長方形Ｒ_Ｃ２は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＣ／６であり、カバー部１１４において第１方向の中心ラインＬ１を基準として対称であり、複数の内部電極１２１、１２２のうち第１方向（Ｘ方向）に最外側に配置されたものと接することができる。この場合、Ｍ１とＣ２は類似した水準であることができ、Ｍ１長方形Ｒ_Ｍ１に存在するグレインは、Ｃ２長方形Ｒ_Ｃ２のグレインＧ６と大きさが類似することができる。但し、Ｍ１とＣ２は類似した水準として、必ずしも同一である必要はなく、図９に示すようにＧ５とＧ６が互いに同一の形態である必要もない。

上述した誘電体グレインサイズの条件を実現するために、次の方法を一例として使用することができる。即ち、本体１１０を形成するために、セラミック粉末、バインダー、溶剤などを混合してセラミックグリーンシートを製造する場合、アクティブ部１１２、サイドマージン部１１３、カバー部１１４においてセラミック粒子の粒度分布、バインダー含量、Ｂａ／Ｔｉ値（即ち、Ｔｉに対するＢａのモル比）などを調節する方法を用いることができる。アクティブ部１１２形成用シートよりサイドマージン部１１３とカバー部１１４形成用シートにおけるバインダーの含量の割合を低くする場合、またはＢａ／Ｔｉ値を大きくする場合は、焼成時にサイドマージン部１１３とカバー部１１４形成用シートで先に収縮が起こる。この場合、サイドマージン部１１３とカバー部１１４の収縮速度は境界部より中央領域がより速く、これと異なり、アクティブ部１１２では中央領域より境界部がより速い。これにより、サイドマージン部１１３とカバー部１１４の誘電体層１１１におけるグレインサイズが相対的に小さくなる。焼成工程後、アクティブ部１１２、サイドマージン部１１３、カバー部１１４においてバインダーは殆ど検出されないため含量を比べることはできないが、Ｂａ／Ｔｉ値条件は製造工程時の同一でよい。即ち、アクティブ部１１２の中央領域における誘電体層１１１のＴｉに対するＢａのモル比は、カバー部１１４の中央領域における誘電体層１１１のＴｉに対するＢａのモル比より小さくてよい。また、サイドマージン部１１３の中央領域における誘電体層１１１のＴｉに対するＢａのモル比は、カバー部１１４の中央領域における誘電体層１１１のＴｉに対するＢａのモル比より小さく、アクティブ部１１２の中央領域における誘電体層１１１のＴｉに対するＢａのモル比より大きくてよい。

一方、セラミック粒子の粒度分布も焼成後のアクティブ部１１２、サイドマージン部１１３、カバー部１１４における誘電体層１１１のグレインサイズに影響を及ぼすことができるが、本発明者の研究によると、バインダー含量やＢａ／Ｔｉ値より影響を少なく与えた。従って、本実施形態の上述したグレインサイズの条件を得るためにサイドマージン部１１３やカバー部１１４形成用シートにアクティブ部１１２形成用シートよりさらに小さい粒度を有するセラミック粒子を用いなければならないものではないといえる。

また、本実施形態の場合、複数の誘電体層１１１のうち少なくとも一つは平均厚さが０．４μｍ未満であることができる。誘電体層１１１の厚さは、上記切断面のイメージを通じて測定することができ、等間隔で多数の地点（例えば、１０個）で測定された厚さの平均値を計算して平均厚さを得ることができる。誘電体層１１１の厚さが０．４μｍ未満で薄膜として実現される場合、積層型キャパシター１００の大きさを減らし容量を向上させるのに適合であるが、誘電体層１１１の耐電圧特性が低下するおそれがある。しかし、本実施形態で提案する上述したグレインサイズの条件を満たす場合、各領域別にグレインサイズが調節されることで優れた水準の耐電圧特性を確保することができる。

本発明の発明者らは、アクティブ部、サイドマージン部、カバー部における平均グレインサイズを異ならせてサンプルを製作して、各領域で平均グレインサイズ及びその割合を測定し、サンプル別に容量とブレークダウン電圧（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｖｏｌｔａｇｅ、ＢＶ）実験をした。表１に実験結果を示し、グレインサイズの単位はｎｍである。サンプルのうち１、２番は本発明の実施例に該当し、３番～１１番はＡ１／Ａ２条件とＡ１／Ａ３条件のいずれも満たさない比較例に該当する。

上記の実験結果によると、１．４９＜Ａ１／Ａ２＜２．５０の条件を満たす場合、静電容量が４．７μＦを超過する水準として高く、これと共に耐電圧特性も相対的に優れていた。また、１．１４≦Ａ１／Ａ３＜１．５０の条件を満たす場合も同様に、静電容量と耐電圧特性に優れていた。これは、アクティブ部において誘電体層の粒成長が充分に行われて静電容量が充分に確保されながらも、カバー部やサイドマージン部では、誘電体層が相対的に緻密でかつグレインサイズが均一な構造を有するようになり、信頼性が向上するからであるといえる。このような条件に加えて、０．９＜Ｃ２／Ｍ１＜１．１を満たし、カバー－アクティブ境界部とサイドマージン部におけるグレインサイズの差異が大きくない場合、静電容量と耐電圧特性の面で有利であった。ここで、Ｃ１に対する結果値を提示していないが、本発明の実施例ではＣ１＜Ｍ１の条件を満たし、これは、サイドマージン部中央領域でカバー部中央領域より誘電体層の平均グレインサイズが大きいことを意味する。

本発明は、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって限定される。従って、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な形態の置換、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する者には自明なことであり、これも添付の特許請求の範囲に記載された技術的思想に属するといえる。

１００：積層型キャパシター
１１０：本体
１１１：誘電体層
１１２：アクティブ部
１１３：サイドマージン部
１１４：カバー部
１２１、１２２：内部電極
１３１、１３２：外部電極

Claims (20)

1. 複数の誘電体層、及び前記複数の誘電体層を挟んで第１方向に積層された複数の内部電極を含む本体と、
   前記本体の外部に形成され、前記複数の内部電極と接続された外部電極と、を備え、
   前記本体は、前記複数の内部電極が位置して静電容量を形成し、前記複数の内部電極のうち前記第１方向に最外側に配置された内部電極の間に該当する領域であるアクティブ部と、前記第１方向に前記アクティブ部をカバーするカバー部と、前記第１方向に垂直な第２方向に前記アクティブ部をカバーするサイドマージン部とを含み、
   前記アクティブ部の中央領域における前記複数の誘電体層の平均グレインサイズをＡ１とし、前記アクティブ部のうち前記カバー部に隣接したアクティブ－カバー境界部における前記複数の誘電体層の平均グレインサイズをＡ２とする時、
   １．４９＜Ａ１／Ａ２＜２．５０の条件を満たす、積層型キャパシター。
2. 前記第１及び第２方向に垂直な方向を第３方向とする時、前記第３方向に垂直な前記本体の切断面を基準として、
   前記アクティブ部の前記第１方向の長さをＴＡとし、
   前記アクティブ部の前記第２方向の長さをＷＡとする時、
   前記Ａ１は、前記切断面のうちＡ１長方形に存在するグレインの平均サイズであり、前記Ａ１長方形は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＡ／３であり、前記アクティブ部において前記第１方向及び前記第２方向の中心ラインを基準として対称である、請求項１に記載の積層型キャパシター。
3. 前記Ａ２は、前記切断面のうちＡ２長方形に存在するグレインの平均サイズであり、前記Ａ２長方形は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＡ／６であり、前記アクティブ部において前記第１方向の中心ラインを基準として対称であり、前記複数の内部電極のうち前記第１方向に最外側に配置された内部電極と接する、請求項２に記載の積層型キャパシター。
4. 前記カバー部の中央領域における前記複数の誘電体層の平均グレインサイズをＣ１とし、
   前記サイドマージン部の中央領域における前記複数の誘電体層の平均グレインサイズをＭ１とする時、
   Ｃ１＜Ｍ１の条件を満たす、請求項１から３のいずれか一項に記載の積層型キャパシター。
5. 前記第１及び第２方向に垂直な方向を第３方向とする時、前記第３方向に垂直な前記本体の切断面を基準として、
   前記カバー部の前記第１方向の長さをＴＣとする時、
   前記Ｃ１は、前記切断面のうちＣ１長方形に存在するグレインの平均サイズであり、前記Ｃ１長方形は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＣ／３であり、前記カバー部において前記第１方向及び前記第２方向の中心ラインを基準として対称である、請求項４に記載の積層型キャパシター。
6. 前記サイドマージン部の前記第２方向の長さをＷＭとする時、
   前記Ｍ１は、前記第１及び第２方向に垂直な第３方向に垂直な前記本体の切断面のうちＭ１長方形に存在するグレインの平均サイズであり、前記Ｍ１長方形は、横の長さがＷＭ／３、縦の長さがＴＡ／３であり、前記サイドマージン部において前記第１方向及び前記第２方向の中心ラインを基準として対称である、請求項４または５に記載の積層型キャパシター。
7. 前記カバー部のうち前記アクティブ部に隣接したカバー－アクティブ境界部における前記複数の誘電体層の平均グレインサイズをＣ２とする時、
   ０．９＜Ｃ２／Ｍ１＜１．１の条件を満たす、請求項４から６のいずれか一項に記載の積層型キャパシター。
8. 前記カバー部の前記第１方向の長さをＴＣとする時、
   前記Ｃ２は、前記第１及び第２方向に垂直な第３方向に垂直な前記本体の切断面のうちＣ２長方形に存在するグレインの平均サイズであり、前記Ｃ２長方形は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＣ／６であり、前記カバー部において前記第１方向の中心ラインを基準として対称であり、前記複数の内部電極のうち前記第１方向に最外側に配置された内部電極と接する、請求項７に記載の積層型キャパシター。
9. 前記複数の誘電体層は、チタン酸バリウム成分を含み、
   前記アクティブ部の中央領域における前記複数の誘電体層のＴｉに対するＢａのモル比は、前記カバー部の中央領域における前記複数の誘電体層のＴｉに対するＢａのモル比より小さい、請求項１から８のいずれか一項に記載の積層型キャパシター。
10. 前記サイドマージン部の中央領域における前記複数の誘電体層のＴｉに対するＢａのモル比は、前記カバー部の中央領域における前記複数の誘電体層のＴｉに対するＢａのモル比より小さく、前記アクティブ部の中央領域における前記複数の誘電体層のＴｉに対するＢａのモル比より大きい、請求項９に記載の積層型キャパシター。
11. 前記複数の誘電体層のうち少なくとも一つは平均厚さが０．４μｍ未満である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の積層型キャパシター。
12. 複数の誘電体層、及び前記複数の誘電体層を挟んで第１方向に積層された複数の内部電極を含む本体と、
    前記本体の外部に形成され、前記複数の内部電極と接続された外部電極と、を含み、
    前記本体は、前記複数の内部電極が位置して静電容量を形成し、前記複数の内部電極のうち前記第１方向に最外側に配置された内部電極の間に該当する領域であるアクティブ部と、前記第１方向に前記アクティブ部をカバーするカバー部と、前記第１方向に垂直な第２方向に前記アクティブ部をカバーするサイドマージン部とを含み、
    前記アクティブ部の中央領域における前記複数の誘電体層の平均グレインサイズをＡ１とし、前記アクティブ部のうち前記サイドマージン部に隣接したアクティブ－サイド境界部における前記複数の誘電体層の平均グレインサイズをＡ３とする時、
    １．１４≦Ａ１／Ａ３＜１．５０の条件を満たす、積層型キャパシター。
13. 前記第１及び第２方向に垂直な方向を第３方向とする時、前記第３方向に垂直な前記本体の切断面を基準として、
    前記アクティブ部の前記第１方向の長さをＴＡとし、
    前記アクティブ部の前記第２方向の長さをＷＡとする時、
    前記Ａ１は、前記切断面のうちＡ１長方形に存在するグレインの平均サイズであり、前記Ａ１長方形は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＡ／３であり、前記アクティブ部において前記第１方向及び前記第２方向の中心ラインを基準として対称である、請求項１２に記載の積層型キャパシター。
14. 前記Ａ３は、前記切断面のうちＡ３長方形に存在するグレインの平均サイズであり、前記Ａ３長方形は、横の長さがＷＡ／４、縦の長さがＴＡ／３であり、前記アクティブ部において前記第２方向の中心ラインを基準として対称であり、前記サイドマージン部と接する、請求項１３に記載の積層型キャパシター。
15. 前記カバー部の中央領域における前記複数の誘電体層の平均グレインサイズをＣ１とし、
    前記サイドマージン部の中央領域における前記複数の誘電体層の平均グレインサイズをＭ１とする時、
    Ｃ１＜Ｍ１の条件を満たす、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の積層型キャパシター。
16. 前記第１及び第２方向に垂直な方向を第３方向とする時、前記第３方向に垂直な前記本体の切断面を基準として、
    前記カバー部の前記第１方向の長さをＴＣとする時、
    前記Ｃ１は、前記切断面のうちＣ１長方形に存在するグレインの平均サイズであり、前記Ｃ１長方形は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＣ／３であり、前記カバー部において前記第１方向及び前記第２方向の中心ラインを基準として対称である、請求項１５に記載の積層型キャパシター。
17. 前記サイドマージン部の前記第２方向の長さをＷＭとする時、
    前記Ｍ１は、前記第１及び第２方向に垂直な第３方向に垂直な前記本体の切断面のうちＭ１長方形に存在するグレインの平均サイズであり、前記Ｍ１長方形は、横の長さがＷＭ／３、縦の長さがＴＡ／３であり、前記サイドマージン部において前記第１方向及び前記第２方向の中心ラインを基準として対称である、請求項１５または１６に記載の積層型キャパシター。
18. 前記カバー部のうち前記アクティブ部に隣接したカバー－アクティブ境界部において前記複数の誘電体層の平均グレインサイズをＣ２とする時、
    ０．９＜Ｃ２／Ｍ１＜１．１の条件を満たす、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の積層型キャパシター。
19. 前記カバー部の前記第１方向の長さをＴＣとする時、
    前記Ｃ２は、前記第１及び第２方向に垂直な第３方向に垂直な前記本体の切断面のうちＣ２長方形に存在するグレインの平均サイズであり、前記Ｃ２長方形は、横の長さがＷＡ／３、縦の長さがＴＣ／６であり、前記カバー部において前記第１方向の中心ラインを基準として対称であり、前記複数の内部電極のうち前記第１方向に最外側に配置された内部電極と接する、請求項１８に記載の積層型キャパシター。
20. 前記複数の誘電体層のうち少なくとも一つは平均厚さが０．４μｍ未満である、請求項１２から１９のいずれか一項に記載の積層型キャパシター。

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