JP2023094511A - 積層型キャパシタ - Google Patents

Abstract

【課題】高電圧環境で長い寿命を有する積層型キャパシタを提供する。
【解決手段】積層型キャパシタは、第１内部電極１２１と第２内部電極１２２が誘電体層１１１を挟んで第１方向に交互に積層された容量領域を含む本体１１０と、各内部電極に夫々連結されるように互いに離隔して本体に配置された第１外部電極１３１及び第２外部電極１３２と、を含む。第１内部電極の一部分と第２内部電極の一部分は、Ｔ方向に互いに重畳し、容量領域は、第１外部電極に連結される第３内部電極１２３と、第２外部電極に連結される第４内部電極１２４と、第１外部電極及び第２外部電極に連結されず第３内部電極及び第４内部電極の夫々の一部分に第１方向に互いに重畳する第５内部電極１２５と、を含む。容量領域において第１外部電極から第１方向に最も近い内部電極は第３内部電極であり、容量領域において第２外部電極から第１方向に最も近い内部電極は第４内部電極である。
【選択図】図４

Description

本発明は、積層型キャパシタに関するものである。

積層型キャパシタは、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利点により、コンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話などの電子機器部品として広く用いられており、高信頼性、高強度特性を有しているため、電気機器（車両を含む）部品としても広く用いられている。

積層型キャパシタが電子機器に用いられる場合、積層型キャパシタは小型化されることがあり、積層型キャパシタの体積に比べて大きい静電容量を有することがさらに重要となる。体積に比べて大きい静電容量を形成するのに有利な構造の積層型キャパシタの信頼性を確保する難易度は高くなる可能性がある。

また、積層型キャパシタが電気機器に用いられる場合、積層型キャパシタは過酷な環境（例：高電圧、高温）に露出する可能性が高くなり、過酷な環境で信頼性を確保し難くなるおそれがある。

韓国登録特許第１０－２１２７８０４号公報

本発明は、積層型キャパシタを提供する。

本発明の一実施形態による積層型キャパシタは、少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極が少なくとも一つの誘電体層を挟んで第１方向に交互に積層された容量領域を含む本体と、上記少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極にそれぞれ連結されるように互いに離隔して上記本体に配置された第１及び第２外部電極とを含み、上記少なくとも一つの第１内部電極の一部分と上記少なくとも一つの第２内部電極の一部分は、上記第１方向に互いに重畳し、上記容量領域は、上記第１外部電極に連結される第３内部電極と、上記第２外部電極に連結される第４内部電極と、上記第１及び第２外部電極に連結されず上記第３及び第４内部電極のそれぞれの一部分に上記第１方向に互いに重畳する第５内部電極とをさらに含み、上記容量領域において上記第１外部電極から上記第１方向に最も近い内部電極は上記第３内部電極であり、上記容量領域において上記第２外部電極から上記第１方向に最も近い内部電極は上記第４内部電極であることができる。

本発明の一実施形態による積層型キャパシタは、少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極が少なくとも一つの誘電体層を挟んで第１方向に交互に積層された容量領域を含む本体と、上記少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極にそれぞれ連結されるように互いに離隔して上記本体に配置された第１及び第２外部電極とを含み、上記少なくとも一つの第１内部電極の一部分と上記少なくとも一つの第２内部電極の一部分は、上記第１方向に互いに重畳し、上記容量領域は、上記第１外部電極に連結される第３内部電極と、上記第２外部電極に連結される第４内部電極と、上記第１及び第２外部電極に連結されず上記第３及び第４内部電極のそれぞれの一部分に上記第１方向に互いに重畳する第５内部電極とをさらに含み、上記容量領域において上記少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極が互いに静電容量を形成する領域は、上記容量領域において上記第３、第４及び第５内部電極が互いに静電容量を形成する複数の領域の間に配置され、上記複数の領域の総厚さよりさらに厚いことができる。

本発明の一実施形態による積層型キャパシタは、外部電極に高電圧が印加されることによる大きい電界を効率的に分散させることができるため、高い有効定格電圧を有するのに有利であるか、高電圧環境で長い寿命を有するのに有利であるか、小型化により重要となる信頼性の確保に有利である。

本発明の一実施形態による積層型キャパシタが基板に実装された構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態による積層型キャパシタの本体の内部を示した斜視図である。 本発明の一実施形態による積層型キャパシタをＬ方向の観点で示した断面図である。 本発明の一実施形態による積層型キャパシタをＷ方向の観点で示した断面図である。 図４の本体が静電容量を形成する構造を示した等価回路図である。 図４の本体のＴ１に対するａの割合の変化による信頼性を示したグラフである。 図６のＭＴＴＦと信頼性との関係を示したグラフである。

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に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、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。

そして、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のない部分は省略し、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、同一思想の範囲内の機能が同一である構成要素は、同一参照符号を用いて説明する。

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。

本発明の実施形態を明確に説明するために、六面体の方向を定義すると、図面上に示されているＸ、Ｙ、及びＺはそれぞれ、長さ方向、幅方向、及び厚さ方向を示す。ここで、厚さ方向は、誘電体層が積層される積層方向（または第１方向）と同一の概念として用いられる。

以下では、本発明の一実施形態による積層型キャパシタを説明するが、特に積層セラミックキャパシタ（Ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ ｃｅｒａｍｉｃ ｃａｐａｃｉｔｏｒ、ＭＬＣＣ）として説明するが、これに制限されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態による積層型キャパシタが基板に実装された構造を示した斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態による積層型キャパシタの本体の内部を示した斜視図であり、図３は、本発明の一実施形態による積層型キャパシタをＬ方向の観点で示した断面図であり、図４は、本発明の一実施形態による積層型キャパシタをＷ方向の観点で示した断面図である。

図１、図２、図３及び図４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１００は、本体１１０、第１外部電極１３１及び第２外部電極１３２を含むことができる。

本体１１０は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２が少なくとも一つの誘電体層１１１を挟んで第１方向（例：Ｔ方向）に交互に積層された積層構造を含むことができる。

例えば、本体１１０は、積層構造の焼成によりセラミック本体で構成されることができる。ここで、本体１１０に配置された少なくとも一つの誘電体層１１１は焼結された状態であり、隣接する誘電体層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し難いほど一体化されることができる。

例えば、本体１１０は、長さ方向（Ｌ）の両側面、幅方向（Ｗ）の両側面及び厚さ方向（Ｔ）の両側面を有する六面体で形成されることができ、上記六面体の角及び／またはコーナーが研磨されることによって丸い形であることができる。但し、本体１１０の形状、寸法及び誘電体層１１１の積層数が本実施形態の図示に限定されるものではない。

少なくとも一つの誘電体層１１１は、その厚さを積層型キャパシタ１００の容量設計に合わせて任意に変更することができ、高誘電率を有するセラミック粉末、例えばチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）系粉末を含むことができるが、本発明がこれに限定されるものではない。また、積層型キャパシタ１００の要求規格に応じて、セラミック粉末に多様なセラミック添加剤（例：ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ）、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。

少なくとも一つの誘電体層１１１の形成に用いられるセラミック粉末の平均粒径は特に制限されず、積層型キャパシタ１００の要求規格（例：電子機器用キャパシタのように小型化及び／または高容量が要求されるか、電気機器用キャパシタのように高い耐電圧特性及び／または強い強度が要求されるなど）により調節されることができるが、例えば、４００ｎｍ以下に調節されることができる。

例えば、少なくとも一つの誘電体層１１１は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）など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て複数個のセラミックシートを設けることで形成されることができる。上記セラミックシートは、セラミック粉末、バインダー、溶剤を混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法で数μｍの厚さを有するシート（ｓｈｅｅｔ）状に作製することにより形成されることができるが、これに限定されない。

少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２は、導電性金属を含む導電性ペーストを印刷して誘電体層の積層方向（例：Ｔ方向）に沿って本体１１０の長さ方向（Ｌ）の一側面と他側面に交互に露出するように形成されることができ、中間に配置された誘電体層により互いに電気的に絶縁されることができる。

例えば、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２のそれぞれは、粒子平均大きさが０．１～０．２μｍであり、４０～５０重量％の導電性金属粉末を含む内部電極用導電性ペーストにより形成されることができるが、これに限定されない。上記導電性ペーストは、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、または白金（Ｐｔ）などの単独またはこれらの合金であることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。

例えば、上記セラミックシート上に上記内部電極用導電性ペーストを印刷工法などで塗布して内部電極パターンを形成することができる。上記導電性ペーストの印刷方法は、スクリーン印刷法、グラビア印刷法及びインクジェット印刷法などを使用することができるが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、上記内部電極パターンが印刷されたセラミックシートを２００～３００層積層し、圧着、焼成することにより、本体１１０を作製することができる。

積層型キャパシタ１００の静電容量は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２との間の積層方向（例：Ｔ方向）の重畳面積に比例し、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２との総積層数に比例し、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２との間の間隔に反比例することができる。上記間隔は少なくとも一つの誘電体層１１１のそれぞれの厚さと実質的に同一であることができる。

積層型キャパシタ１００は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２との間の間隔が短いほど、厚さに比べてより大きい静電容量を有することができる。一方、積層型キャパシタ１００の耐電圧は、上記間隔が長いほど高いことができる。よって、上記間隔は、積層型キャパシタ１００の要求規格（例：電子機器用キャパシタのように小型化及び／または高容量が要求されるか、電気機器用キャパシタのように高い耐電圧特性及び／または強い強度が要求されるなど）によって調節されることができる。少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２のそれぞれの厚さも、上記間隔の影響を受けることができる。

例えば、積層型キャパシタ１００は、高い耐電圧特性及び／または強い強度が要求される場合に、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２との間の間隔がそれぞれの厚さの２倍を超えるように設計されることができる。例えば、積層型キャパシタ１００は、小型化及び／または高容量が要求される場合に、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２のそれぞれの厚さが０．４μｍ以下であり、総積層数が４００層以上となるように設計されることができる。

第１及び第２外部電極１３１、１３２は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２にそれぞれ連結されるように互いに離隔して本体１１０に配置されることができる。

例えば、第１及び第２外部電極１３１、１３２のそれぞれは、金属成分が含まれたペーストにディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）する方法、導電性ペーストを印刷する方法、シート（Ｓｈｅｅｔ）転写、パッド（Ｐａｄ）転写方法、スパッタめっきまたは電解めっきなどで形成されることができる。例えば、第１及び第２外部電極１３１、１３２は、上記ペーストが焼成されることにより形成された焼成層と、上記焼成層の外面に形成されためっき層を含むことができ、上記焼成層と上記めっき層との間に導電性樹脂層をさらに含むことができる。例えば、上記導電性樹脂層は、エポキシのような熱硬化性樹脂に導電性粒子が含有されることにより形成されることができる。上記金属成分は、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）などの単独またはこれらの合金であることができるが、これに限定されない。

積層型キャパシタ１００は、基板２１０に実装または組み込まれることができ、第１及び第２外部電極１３１、１３２を通じて基板２１０上の第１及び第２パッド２２１、２２２に連結されることで、基板２１０に電気的に連結された回路（例：集積回路、プロセッサ）に電気的に連結されることができる。

はんだ２３０は、積層型キャパシタ１００の第１及び第２外部電極１３１、１３２が基板２１０の第１及び第２パッド２２１、２２２上に載せられた状態で、リフロー（ｒｅｆｌｏｗ）工程を通じて第１及び第２外部電極１３１、１３２と第１及び第２パッド２２１、２２２に接するように配置されて、これらを固着させることができる。はんだ２３０は、第１及び第２外部電極１３１、１３２に含有されることができる銅（Ｃｕ）より低い溶融点を有することができ、スズ（Ｓｎ）またはスズ系合金を含むことができる。

図２、図３及び図４を参照すると、本体１１０は、上部カバー層１１２、下部カバー層１１３、サイドマージン部１１４及び容量領域１１６のうち少なくとも一つを含むことができる。設計によって、本体１１０の表面の一部分はコーティング層１５０によってカバーされることができる。

コーティング層１５０は、上部及び下部カバー層１１２、１１３の外面をカバーすることができ、設計によって第１及び第２外部電極１３１、１３２の一部分及び／またはサイドマージン部１１４の外面をさらにカバーすることができる。例えば、コーティング層１５０は、本体１１０の耐湿信頼性を向上するために、Ｓｉを含む有／無機系化合物で構成されることができ、フッ素（Ｆ）を含む有／無機物及びポリマー成分で構成されることができる。例えば、コーティング層１５０は、抜水性能を有するようにシランカップリング剤、シリコン－レジンで実現されることができる。

上部及び下部カバー層１１２、１１３は、第１方向（例：Ｔ方向）に容量領域１１６を挟んで配置され、上部及び下部カバー層１１２、１１３のそれぞれは少なくとも一つの誘電体層１１１のそれぞれよりさらに厚いことができる。

上部及び下部カバー層１１２、１１３は、外部環境要素（例：水分、めっき液、異物）が容量領域１１６に浸透することを防ぐことができ、本体１１０を外部衝撃から保護することができ、本体１１０の曲げ強度も向上させることができる。

例えば、上部及び下部カバー層１１２、１１３及び／またはサイドマージン部１１４は、少なくとも一つの誘電体層１１１と同一の材料（例：チタン酸バリウム系セラミック材料）や他の材料（例：エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂）を含むことができる。

サイドマージン部１１４は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２の境界線と本体１１０の第２方向（例：Ｗ方向）表面の間を含むことができる。すなわち、サイドマージン部１１４は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２１に第１方向（例：Ｔ方向）に重畳しなくてよい。サイドマージン部１１４の一部と他の一部は、第２方向（例：Ｗ方向）に容量領域１１６を挟んで配置されることができる。

サイドマージン部１１４は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２が本体１１０において第２方向（例：Ｗ方向）の表面に露出することを防ぐことができるため、外部環境要素（例：水分、めっき液、異物）が第２方向（例：Ｗ方向）の表面を通じて少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２に浸透することを防止することができ、積層型キャパシタ１００の信頼性及び寿命を向上させることができる。また、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２は、サイドマージン部１１４により第２方向に効率的に拡張して形成されることができるため、サイドマージン部１１４は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２との重畳面積を広げて積層型キャパシタ１００の静電容量の向上にも寄与することができる。

容量領域１１６は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２との間を含むことができるため、積層型キャパシタ１００の静電容量を形成することができる。

容量領域１１６は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２が少なくとも一つの誘電体層１１１を挟んで第１方向（例：Ｔ方向）に交互に積層された積層構造を含むことができ、上記積層構造と同一のサイズを有することができる。

図２、図３及び図４を参照すると、容量領域１１６は、第１外部電極１３１に連結される第３内部電極１２３と、第２外部電極１３２に連結される第４内部電極１２４と、第１及び第２外部電極１３１、１３２に連結されず第３及び第４内部電極１２３、１２４のそれぞれの一部分に第１方向（例：Ｔ方向）に互いに重畳する第５内部電極１２５とをさらに含むことができる。

第３内部電極１２３と第５内部電極１２５との間の第１方向（例：Ｔ方向）の重畳面積は、第３及び第５内部電極１２３、１２５が形成する第１付加静電容量の基盤になることができ、第４内部電極１２４と第５内部電極１２５との間の第１方向（例：Ｔ方向）の重畳面積は、第４及び第５内部電極１２４、１２５が形成する第２付加静電容量の基盤になることができる。

図４及び図５を参照すると、第１及び第２付加静電容量は、第１及び第２外部電極１３１、１３２の間に直列で提供されることができる。第１及び第２外部電極１３１、１３２の間にＶ電圧が印加される場合、第３及び第５内部電極１２３、１２５の間の電圧はＶの半分であることができ、第４及び第５内部電極１２４、１２５の間の電圧はＶの半分であることができる。一方、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２との間の電圧はＶであることができる。

第１外部電極１３１に連結されない内部電極である少なくとも一つの第２内部電極１２２、第４及び第５内部電極１２４、１２５は、第１外部電極１３１に向かう方向に電場を形成することができ、形成される電場の大きさは少なくとも一つの第２内部電極１２２、第４及び第５内部電極１２４、１２５にかかる電圧に比例することができる。第２外部電極１３２に連結されない内部電極である少なくとも一つの第１内部電極１２１、第３及び第５内部電極１２３、１２５は、第２外部電極１３２に向かう方向に電場を形成することができ、形成される電場の大きさは少なくとも一つの第１内部電極１２１、第３及び第５内部電極１２３、１２５にかかる電圧に比例することができる。

外部電極と内部電極の間に形成される電場は、本体１１０において上記電場が形成された位置に含有される材料のそれぞれの電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）の偏向性を付与することができる。当該材料の絶縁性は、上記電子の偏向性に対して恒常性を維持する性能として解釈されることができ、上記恒常性は、上記電子の偏向性が強く持続的に付与される場合に徐々に低下する可能性がある。本体１１０の不良（例：ｃｒａｃｋ、ｂｕｒｎｔなど）の可能性は、上記恒常性が低下するほど高くなり得る。本体１１０の信頼性は、本体１１０の短期不良可能性及び長期不良可能性が低いほど高い可能性があるため、本体１１０の信頼性の向上は、上記恒常性が低下する速度を減らすことができる。

したがって、外部電極と内部電極の間に形成される電場が小さいほど、本体１１０において上記電場が形成される位置の信頼性は向上されることができる。第３及び第５内部電極１２３、１２５の間の電圧と第４及び第５内部電極１２４、１２５の間の電圧のそれぞれが少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２との間の電圧の半分であることができるため、第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５から第１及び第２外部電極１３１、１３２に向かう電場の大きさも、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２から第１及び第２外部電極１３１、１３２に向かう電場の大きさの半分であることができるため、第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５は、本体１１０の信頼性の向上にさらに有利であることができる。

しかし、同一の積層数を基準として、第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５が形成する第１及び第２付加静電容量が互いに直列で連結されるため、第１及び第２付加静電容量は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２が形成する静電容量より小さいことができる。

したがって、第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５は、第１及び第２外部電極１３１、１３２に向かう電場の形成が本体１１０の信頼性にさらに大きい影響を与える位置に配置される場合、容量領域１１６は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２に基づく大きい静電容量と第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５に基づく高い信頼性のいずれも得ることができる。

容量領域１１６において、第１及び第２外部電極１３１、１３２から第１方向（例：Ｔ方向）に最も近い内部電極と第１及び第２外部電極１３１、１３２の間の部分は、他の部分に比べて相対的に本体１１０の信頼性にさらに大きい影響を与えることができる。第１及び第２外部電極１３１、１３２において本体１１０の第１方向（例：Ｔ方向）に配置された部分（ベンディング部（ｂｅｎｄｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）と定義されることができる）が第１及び第２外部電極１３１、１３２の縁にさらに近いことができ、第１及び第２外部電極１３１、１３２の縁は幾何学的に近い内部電極と形成する電場のボトルネックである可能性が高いためである。

容量領域１１６において、第１及び第２外部電極１３１、１３２から第１方向（例：Ｔ方向）に最も近い内部電極は、第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５のいずれか一つであることができる。

これにより、第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５と第１及び第２外部電極１３１、１３２が形成する電場が本体１１０の信頼性に与える影響を効率的に減らすことができ、第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５の追加による容量領域１１６の単位体積に対する静電容量も大きく確保されることができる。

容量領域１１６の内部電極と第１及び第２外部電極１３１、１３２の間の電場が本体１１０の信頼性に与える影響は、第１及び第２外部電極１３１、１３２に印加される電圧が高いか、本体１１０が小さいか、本体１１０が単位体積に対する静電容量を高めるのに有利な構造（例：上部カバー層、下部カバー層、サイドマージン部の厚さ減少）であるほど大きいことができる。本発明の一実施形態による積層型キャパシタ１００が電気（ｅｌｅｃｔｒｉｃ）機器に使用される場合、第１及び第２外部電極１３１、１３２に印加される電圧は高いことができる。本発明の一実施形態による積層型キャパシタ１００が電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）機器に使用される場合、本体１１０自体も小さくなることができ、本体１１０が単位体積に対する静電容量を高めるのに有利な構造に近くなることができる。

本発明の一実施形態による積層型キャパシタ１００において容量領域１１６の内部電極と第１及び第２外部電極１３１、１３２の間の電場が本体１１０の信頼性に与える影響を効率的に減らすことは、積層型キャパシタ１００が電気機器に効率的に使用されるように有効定格電圧を効率的に高められること、及び積層型キャパシタ１００が電子機器に効率的に使用されるように信頼性を確保しつつ小型化に有利なことのいずれも含むことができる。

例えば、容量領域１１６において第１外部電極１３１から第１方向（例：Ｔ方向）に最も近い内部電極は第３内部電極１２３であり、容量領域１１６において第２外部電極１３２から第１方向（例：Ｔ方向）に最も近い内部電極は第４内部電極１２４であることができる。

第１外部電極１３１と第３内部電極１２３は同一電圧であることができ、第２外部電極１３２と第４内部電極１２４は同一電圧であることができる。これにより、第１外部電極１３１に最も近い第３内部電極１２３は、第１外部電極１３１と容量領域１１６の間の電場形成経路の一部を塞ぐことができ、第２外部電極１３２に最も近い第４内部電極１２４は、第２外部電極１３２と容量領域１１６の間の電場形成経路の一部を塞ぐことができる。よって、容量領域１１６の内部電極と第１及び第２外部電極１３１、１３２の間の電場が本体１１０の信頼性に与える影響は、さらに効率的に減ることができる。

ここで、第１及び第２外部電極１３１、１３２と電場を形成する内部電極は第５内部電極１２５であることができ、上記電場の形成経路は第１方向のような最短経路よりさらに迂回する構造であることができる。上記電場の形成経路がさらに迂回するほど、容量領域１１６の内部電極と第１及び第２外部電極１３１、１３２の間の電場が本体１１０の信頼性に与える影響はさらに効率的に減ることができる。

図３を参照すると、第５内部電極１２５の幅（または、Ｗ方向長さ）は、第３及び第４内部電極１２３、１２４のそれぞれの幅（または、Ｗ方向長さ）より狭いことができる。これにより、第３及び第４内部電極１２３、１２４は、第１及び第２外部電極１３１、１３２と第５内部電極１２５の間の電場形成経路はさらに迂回することができるため、容量領域１１６の内部電極と第１及び第２外部電極１３１、１３２の間の電場が本体１１０の信頼性に与える影響はさらに効率的に減ることができる。

容量領域１１６において、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２が互いに静電容量を形成する領域の厚さ（Ｔ１－ａ）が静電容量に与える影響は、上記複数の領域の総厚さ（ａ＝ａ１＋ａ２）が第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５の信頼性の向上性能に与える影響よりさらに大きいことができる。

したがって、容量領域１１６において少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２が互いに静電容量を形成する領域は、容量領域１１６において第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５が互いに静電容量を形成する複数の領域の間に配置され、上記複数の領域の総厚さ（ａ＝ａ１＋ａ２）よりさらに厚いことができる。これにより、本発明の一実施形態による積層型キャパシタ１００は、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２に基づく大きい静電容量と、第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５に基づく高い信頼性を全般的に効率的に得ることができる。

例えば、第３及び第４内部電極１２３、１２４のそれぞれの個数は複数であることができ、第５内部電極１２５の個数より多くてよい。これにより、少なくとも一つの第１内部電極１２１または少なくとも一つの第２内部電極１２２に最も近い第３及び第４内部電極１２３、１２４は、少なくとも一つの第１内部電極１２１または少なくとも一つの第２内部電極１２２に最も近い第５内部電極１２５に比べて本体１１０の中心にさらに隣接することができる。

例えば、第１及び第２外部電極１３１、１３２が向かい合う方向（例：Ｌ方向）において、少なくとも一つの第１内部電極１２１と少なくとも一つの第２内部電極１２２のそれぞれの長さは、本体１１０の長さの半分超であり、第３及び第４内部電極１２３、１２４のそれぞれの長さは、本体１１０の長さの半分未満であることができる。

これにより、第３及び第４内部電極１２３、１２４の間にギャップ（ｇａｐ）を形成することができ、上記ギャップにおいて、少なくとも一つの第１内部電極１２１と第２外部電極１３２の間のギャップと、少なくとも一つの第２内部電極１２２と第１外部電極１３１の間のギャップが本体１１０のＬ方向縁に近い本体１１０の構造の全般的なギャップの配置均衡性を高めることができる。これにより、本体１１０の積層安定性（例：剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）可能性を減少する性能）はさらに向上されることができる。

図４を参照すると、第１及び第２外部電極１３１、１３２のうち少なくとも一つは、樹脂を含有する導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂと、導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂと本体１１０の間に配置され、導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂよりさらに高い伝導性を有するベース電極層１３１ａ、１３２ａと、第１及び第２外部電極１３１、１３２のうち一つの外面を提供するめっき層１３１ｃ、１３２ｃのうち少なくとも一つを含むことができる。

例えば、ベース電極層１３１ａ、１３２ａは、本体１１０の一部分が金属材料及び／またはガラスフリット（ｆｒｉｔ）が含まれたペーストにディッピングされるか、本体１１０の一部分に上記ペーストが印刷された状態で焼成されることにより形成されることができ、シート（Ｓｈｅｅｔ）転写、パッド（Ｐａｄ）転写方式によって形成されることができる。上記金属材料は、本体１１０に対する電気的連結性を向上させるために銅（Ｃｕ）であることができるが、これに限定されない。例えば、上記金属材料は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）及び鉛（Ｐｂ）のうち少なくとも一つを含むことができ、本体１１０内の内部電極の金属材料によって変わることもできる。

例えば、めっき層１３１ｃ、１３２ｃは、スパッタまたは電解めっき（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成されることができるが、これに限定されない。例えば、めっき層１３１ｃ、１３２ｃは、ニッケル（Ｎｉ）を含有する内側めっき層とスズ（Ｓｎ）を含有する外側めっき層とを含むことができる。

例えば、導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂは、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）のような熱硬化性樹脂と複数の導電性粒子（例：ベース電極層の金属材料と同一）を含むことができる。但し、上記熱硬化性樹脂に限定されず、導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂは、ビスフェノールＡ樹脂、グリコールエポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂またはこれらの誘導体のうち分子量が小さくて常温で液相である樹脂を含むこともできる。

導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂは、第１及び第２外部電極１３１、１３２の外部衝撃に対する耐久性を向上させるか、外部の水分やめっき液が本体１１０に浸透することを防ぐことができる。よって、導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂは、第１及び第２外部電極１３１、１３２が過酷な環境に晒されても第１及び第２外部電極１３１、１３２の信頼性が低下する速度を減らすことができる。積層型キャパシタ１００は、電子機器に使用される場合に相対的に過酷な環境に晒される可能性が高いおそれがある。

第１及び第２外部電極１３１、１３２は、ベース電極層１３１ａ、１３２ａ、導電性樹脂層１３１ｂ、１３２ｂ及びめっき層１３１ｃ、１３２ｃを含む場合に過酷な環境に晒される可能性が高いおそれがある。過酷な環境である可能性が高いほど、第１及び第２外部電極１３１、１３２に印加される電圧が高い可能性も高い。本発明の一実施形態による積層型キャパシタ１００は、第１及び第２外部電極１３１、１３２に高電圧が印加されても高い信頼性を維持するのに有利である。

一方、本発明の一実施形態による積層型キャパシタ１００が電子機器に使用されるのに有利に小型化される場合、上部カバー層１１２及び／または下部カバー層１１３も少なくとも一つの誘電体層１１１の材料（例：チタン酸バリウムセラミック材料）と同一の材料を含有することができ、本体１１０の構造的信頼性は高くなることができる。本発明の一実施形態による積層型キャパシタ１００は、上部カバー層１１２及び／または下部カバー層１１３に電場（外部電極と内部電極の間）が集中されることを減らすことができるため、小型化されながらも高い信頼性を確保することができる。本体１１０の厚さ（Ｔ２）は、本体１１０の小型化により薄くなることができる。

図６は、図４の本体のＴ１に対するａの割合の変化による信頼性を示したグラフである。

図４及び図６を参照すると、図６のｓｈｅｅｔ Ｔは、図４の本体１１０の厚さ（Ｔ２）から容量領域１１６の厚さ（Ｔ１）を引いた値であることができ、図４のａは、図６のＦｌｏａｔｉｎｇ Ｔ（マイクロメーター単位）であることができる。図６のＭＴＴＦは、積層型キャパシタの信頼性に対応することができる。

積層型キャパシタが総厚さに比べて大きい静電容量を確保するために、ｓｈｅｅｔ Ｔはａが大きくなるにつれて薄くなることができるが、これに限定されない。

信頼性に対応するＭＴＴＦは、ａが大きくなるほど高くなってよく、ＭＴＴＦの変化傾きは、ａがＴ１の５％である時に傾きが急であってよい。

ａが大きすぎる場合、ｓｈｅｅｔ Ｔは薄くなる可能性があるため、ＭＴＴＦは小さくなってよく、ＭＴＴＦの変化傾きはａがＴ１の３０％である時に傾きが急であってよい。

ＭＴＴＦが最も高い場合のａは、Ｔ１の１７．５％であってよい。

したがって、容量領域１１６において、第３、第４及び第５内部電極１２３、１２４、１２５が互いに静電容量を形成する領域の厚さ（ａ＝ａ１＋ａ２）は、容量領域１１６全体の厚さ（Ｔ１）に比べて０．０５倍以上０．３倍以下であってよい。これにより、本発明の一実施形態による積層型キャパシタ１００は、大きい静電容量を確保（Ｓｈｅｅｔ Ｔ関連）しながらも信頼性（ＭＴＴＦ対応）を効率的に高めることができる。

厚さ（ａ１、ａ２、Ｔ１、Ｔ２）は、本体１１０の中心を含むＬＴ平面で本体１１０を切断または研磨（Ｗ方向）した後に露出するＬＴ断面において、厚さ（ａ１、ａ２、Ｔ１、Ｔ２）に該当する部分の平均厚さとして測定されることができる。例えば、ＬＴ断面は、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、光学顕微鏡及び表面プロファイラ（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｆｉｌｅｒ）のうち少なくとも一つを使用した分析に適用されることができ、厚さ（ａ１、ａ２、Ｔ１、Ｔ２）は、上記分析によって得られるイメージに対して目視で確認、またはイメージ処理（例：ピクセルの色相や明度に基づくピクセルの識別、ピクセルの識別効率のためのピクセル値のフィルタリング、識別されたピクセル間の距離積分など）によって測定されることができる。

図７は、図６のＭＴＴＦと信頼性との関係を示すグラフである。

図７を参照すると、高電圧（例：３２５Ｖ）が第１及び第２外部電極の間に印加され、所定の温度（例：１５５度、１６５度、１７５度）状態の積層型キャパシタサンプルは、時間経過につれて正常状態から故障状態に変わり、図７の縦軸は上記サンプルのうち横軸の時間ほど経過した状態から故障状態に変わる割合を示す。

ＭＴＴＦは平均故障時間（Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｆａｉｌｕｒｅ）の略字であるため、上記割合が５０％の時の時間である。上記時間が長いほど、積層型キャパシタサンプルは、過酷な環境（例：高電圧、高温）でも恒常性をよく維持することができ、高い信頼性を有することができる。

図６のＭＴＴＦは、１０００Ｖの高電圧が第１及び第２外部電極の間に印加され、１０５度の温度状態の積層型キャパシタサンプルで測定された。

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。したがって、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、当技術分野における通常の知識を有する者によって多様な形態の置換、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： 積層型キャパシタ
１１０： 本体（ｂｏｄｙ）
１１１： 誘電体層
１１２： 上部カバー層
１１３： 下部カバー層
１１４： サイドマージン部
１１６： 容量領域
１２１： 第１内部電極
１２２： 第２内部電極
１２３： 第３内部電極
１２４： 第４内部電極
１２５： 第５内部電極
１３１： 第１外部電極
１３２： 第２外部電極
１５０： コーティング層
ａ：容量領域において第３、第４及び第５内部電極が互いに静電容量を形成する領域
ａ１、ａ２：容量領域において第３、第４及び第５内部電極が互いに静電容量を形成する複数の領域
Ｔ１：容量領域全体の厚さ
Ｔ２：本体全体の厚さ

Claims (14)

1. 少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極が少なくとも一つの誘電体層を挟んで第１方向に交互に積層された容量領域を含む本体と、
   前記少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極にそれぞれ連結されるように互いに離隔して前記本体に配置された第１及び第２外部電極とを含み、
   前記少なくとも一つの第１内部電極の一部分と前記少なくとも一つの第２内部電極の一部分は、前記第１方向に互いに重畳し、
   前記容量領域は、前記第１外部電極に連結される第３内部電極と、前記第２外部電極に連結される第４内部電極と、前記第１及び第２外部電極に連結されず前記第３及び第４内部電極のそれぞれの一部分に前記第１方向に互いに重畳する第５内部電極とをさらに含み、
   前記容量領域において前記第１外部電極から前記第１方向に最も近い内部電極は前記第３内部電極であり、
   前記容量領域において前記第２外部電極から前記第１方向に最も近い内部電極は前記第４内部電極である、積層型キャパシタ。
2. 前記第５内部電極の幅は、前記第３及び第４内部電極のそれぞれの幅より狭い、請求項１に記載の積層型キャパシタ。
3. 前記第３内部電極は、複数の第３内部電極のうち一つであり、
   前記第４内部電極は、複数の第４内部電極のうち一つであり、
   前記第５内部電極は、少なくとも一つの第５内部電極のうち一つであり、
   前記複数の第３内部電極の個数は、前記少なくとも一つの第５内部電極の個数より多く、
   前記複数の第４内部電極の個数は、前記少なくとも一つの第５内部電極の個数より多い、請求項１に記載の積層型キャパシタ。
4. 前記第１及び第２外部電極が向かい合う方向において、前記少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極のそれぞれの長さは、前記本体の長さの半分超であり、前記第３及び第４内部電極のそれぞれの長さは、前記本体の長さの半分未満である、請求項１に記載の積層型キャパシタ。
5. 前記第１及び第２外部電極のうち少なくとも一つは、
   樹脂を含む導電性樹脂層と、
   前記導電性樹脂層と前記本体との間に配置され、前記導電性樹脂層よりさらに高い伝導性を有するベース電極層と、
   前記第１及び第２外部電極のうち一つの外面を提供するめっき層とを含む、請求項１に記載の積層型キャパシタ。
6. 前記本体は、上部カバー層及び下部カバー層をさらに含み、
   前記容量領域は、前記上部カバー層と前記下部カバー層との間に配置され、
   前記少なくとも一つの誘電体層と前記上部カバー層と前記下部カバー層のそれぞれは、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）系セラミック材料を含有する、請求項１に記載の積層型キャパシタ。
7. 前記容量領域において、前記第３、第４及び第５内部電極が互いに静電容量を形成する領域の厚さは、前記容量領域全体の厚さに比べて０．０５倍以上０．３倍以下である、請求項１に記載の積層型キャパシタ。
8. 前記容量領域において、前記少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極が互いに静電容量を形成する領域は、前記容量領域において前記第３、第４及び第５内部電極が互いに静電容量を形成する複数の領域の間に配置され、前記複数の領域の総厚さよりさらに厚い、請求項１に記載の積層型キャパシタ。
9. 少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極が少なくとも一つの誘電体層を挟んで第１方向に交互に積層された容量領域を含む本体と、
   前記少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極にそれぞれ連結されるように互いに離隔して前記本体に配置された第１及び第２外部電極とを含み、
   前記少なくとも一つの第１内部電極の一部分と前記少なくとも一つの第２内部電極の一部分は、前記第１方向に互いに重畳し、
   前記容量領域は、前記第１外部電極に連結される第３内部電極と、前記第２外部電極に連結される第４内部電極と、前記第１及び第２外部電極に連結されず前記第３及び第４内部電極のそれぞれの一部分に前記第１方向に互いに重畳する第５内部電極とをさらに含み、
   前記容量領域において前記少なくとも一つの第１内部電極と少なくとも一つの第２内部電極が互いに静電容量を形成する領域は、前記容量領域において前記第３、第４及び第５内部電極が互いに静電容量を形成する複数の領域の間に配置され、前記複数の領域の総厚さよりさらに厚い、積層型キャパシタ。
10. 前記容量領域において、前記第３、第４及び第５内部電極が互いに静電容量を形成する領域の厚さは、前記容量領域全体の厚さに比べて０．０５倍以上０．３倍以下である、請求項９に記載の積層型キャパシタ。
11. 前記第５内部電極の幅は、前記第３及び第４内部電極のそれぞれの幅より狭い、請求項９に記載の積層型キャパシタ。
12. 前記第３内部電極は、複数の第３内部電極のうち一つであり、
    前記第４内部電極は、複数の第４内部電極のうち一つであり、
    前記第５内部電極は、少なくとも一つの第５内部電極のうち一つであり、
    前記複数の第３内部電極の個数は、前記少なくとも一つの第５内部電極の個数より多く、
    前記複数の第４内部電極の個数は、前記少なくとも一つの第５内部電極の個数より多い、請求項９に記載の積層型キャパシタ。
13. 前記第１及び第２外部電極のうち少なくとも一つは、
    樹脂を含有する導電性樹脂層と、
    前記導電性樹脂層と前記本体との間に配置され、前記導電性樹脂層よりさらに高い伝導性を有するベース電極層と、
    前記第１及び第２外部電極のうち一つの外面を提供するめっき層とを含む、請求項９に記載の積層型キャパシタ。
14. 前記本体は、上部カバー層及び下部カバー層をさらに含み、
    前記容量領域は、前記上部カバー層と前記下部カバー層との間に配置され、
    前記少なくとも一つの誘電体層と前記上部カバー層と前記下部カバー層のそれぞれは、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）系セラミック材料を含む、請求項９に記載の積層型キャパシタ。

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