JP7371318B2 - キャパシタ部品 - Google Patents

Description

本発明は、キャパシタ部品に関する。

キャパシタ部品の一つである積層セラミックキャパシタは、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）及び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、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である。このような積層セラミックキャパシタ（ＭＬＣＣ：Ｍｕｌｔｉ－Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）は、小型でありながら高容量が保証され、実装が容易であるという長所から、様々な電子装置の部品として使用されることができる。

このようなＭＬＣＣは、小型でありながら容量が保証され、実装が容易であるという長所から、様々な電子装置の部品として使用されることができ、近年では高容量及び高信頼性の方向で開発が進められてきた。高容量のキャパシタを実現するためには、キャパシタ本体を構成する材料の誘電率を高める方法、又は、誘電体層及び内部電極の厚さを薄膜化して積層数を増加させる方法がある。

しかしながら、高誘電率材料の組成の開発が困難であり、現工法では誘電体層の厚さを低減するのに限界があるため、このような方法で製品の容量を増加させることにも限界がある。よって、キャパシタの超小型化の要請に応えながらも、高容量の製品が得られるように、互いに異なる極性を有する内部電極の重なり面積を増加させる方法に対する研究が求められる。また、最近では基板の実装密度が高くなるにつれ、キャパシタの実装面積及び実装高さを減少させようとする試みが行われている。

本発明の目的の一つは、高容量で実現でき、厚さが増加しても連結電極間のアライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）不良が低減され、電気的結合性及び信頼性に優れたキャパシタ部品を提供することである。

上述の課題を解決するための方法として、本発明は、一実施形態によって新規のキャパシタ部品を提案しようとするものである。具体的には、本発明の幾つかの実施形態に係るキャパシタ部品は、互いに積層されて積層構造をなす複数の単位積層体を備え、各々の単位積層体は、本体、上記本体の内部に配置された複数の内部電極、及び上記本体の厚さ方向に延設されて上記複数の内部電極と連結された連結電極を含んでいる。また、当該キャパシタ部品は、上記複数の単位積層体のうち互いに隣接するものの間に配置され、その上部と下部に位置する上記連結電極と接続されたパッド部をさらに含む形態である。

一実施形態において、上記連結電極は、上記本体を貫通する形態であることができる。

一実施形態において、上記パッド部は、上記連結電極よりも大きさが大きいことができる。

一実施形態において、上記パッド部の上部と下部に位置する上記連結電極は、互いに大きさが異なることができる。

一実施形態において、上記パッド部の上部と下部に位置する上記連結電極は、中心軸が互いに一致しない形態であることができる。

一実施形態において、上記連結電極は、上記本体の側面に形成されることができる。

一実施形態において、上記パッド部の側面が外部に露出することができる。

一実施形態において、上記連結電極と上記パッド部をカバーする保護層をさらに含むことができる。

一実施形態において、上記内部電極は、互いに交互に配置された複数の第１及び第２の内部電極を含むことができる。

一実施形態において、上記連結電極は、上記第１及び第２の内部電極とそれぞれ連結された第１及び第２の連結電極を含むことができる。

一実施形態において、上記第２の連結電極は、上記第１の内部電極を貫通し、上記第１の内部電極と連結されていない形態であることができる。

一実施形態において、上記パッド部は、その上部と下部に位置する上記第１の連結電極と接続された第１のパッド部を含むことができる。

一実施形態において、上記パッド部は、その上部と下部に位置する上記第２の連結電極と接続された第２のパッド部を含むことができる。

一実施形態において、上記第１及び第２の連結電極とそれぞれ接続され、上記複数の単位積層体のうち最下部に配置されたものの下面に形成された第１及び第２の外部電極をさらに含むことができる。

一実施形態において、上記第１及び第２の外部電極は、上記複数の単位積層体のうち最上部に配置されたものの上面にも形成されることができる。

一実施形態において、上記第１及び第２の外部電極は、上記複数の単位積層体の側面には形成されていない形態であることができる。

一実施形態において、上記単位積層体は、３つ以上備えられて積層された形態であることができる。

本発明の様々な効果の一つとして、高容量で実現でき、厚さが増加しても連結電極間のアライメント不良が低減され、電気的結合性及び信頼性に優れたキャパシタ部品を得ることができる。但し、本発明の多様且つ有益な長所と効果は、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、より容易に理解できるであろう。

本発明の一実施形態に係るキャパシタ部品を概略的に示した斜視図である。 図１のキャパシタ部品をＩ－Ｉ'線に沿った面で切って見た場合の断面図である。 図１のキャパシタ部品における内部電極と連結電極の形態を示した図面である。 図１のキャパシタ部品におけるパッド部とその周辺の形態を示した図面である。 パッド部と連結電極における可能な連結形態を示した図面である。 パッド部と連結電極における可能な連結形態を示した図面である。 パッド部と連結電極における可能な連結形態を示した図面である。 本発明の他の実施形態に係るキャパシタ部品を示した断面図である。 図８の実施形態において変形されたキャパシタ部品を示した図面である。 図１の実施形態において外部電極の形態が変形された実施形態を示した斜視図である。 キャパシタ部品を製造する一例を示した図面である。 キャパシタ部品を製造する一例を示した図面である。

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、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ということを意味する。

図１は、本発明の一実施形態に係るキャパシタ部品を概略的に示した斜視図である。図２は、図１に示すキャパシタ部品をＩ－Ｉ'線に沿った面で切って見た場合の断面図である。図３は、図１のキャパシタ部品における内部電極と連結電極の形態を示した図面である。図４は、図１のキャパシタ部品におけるパッド部とその周辺の形態を示した図面であり、図５から図７は、パッド部と連結電極における可能な連結形態を示した図面である。

先ず、図１から図４を参照すると、本発明の一実施形態に係るキャパシタ部品１００は、複数の単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃが積層された構造であり、これらの間には、パッド部１３１、１３２が配置される。パッド部１３１、１３２は、後述するように、単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ間の電気的結合性を向上させるために提供される。そして、第１及び第２の外部電極１４１、１４２がキャパシタ部品１００の下部に配置されることができる。具体的には、第１及び第２の外部電極１４１、１４２は、単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃのうち最下部に配置されたものの下面に形成されることができる。

本実施形態の場合、キャパシタ部品１００の容量を効果的に増加させるために、単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃを形成した後、これらを積層した。言い換えると、高容量のために一度に誘電体層と内部電極を複数積層して、一度にキャパシタを実現する方式ではなく、単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃを互いに別個に作製した後、これらを積層する方式を採用した。これによって、製造工程が効率よく行われ、キャパシタ部品１００の容量を効果的に増加させることができ、容量や厚さの調節も容易になる。この場合、図２に示すように、本実施形態では、３つの単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃを使用した例を説明しているが、より高い容量を得るために、より多くの数の単位積層体が使用されてもよい。

単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃは、本体１０１、本体１０１の内部に配置された複数の内部電極１１１、１１２、及び本体１０１の厚さ方向に延設されて複数の内部電極１１１、１１２と連結された連結電極１２１、１２２を含む。本実施形態では、複数の内部電極１１１、１１２に対して、それぞれ、第１の内部電極１１１と第２の内部電極１１２と称し、連結電極１２１、１２２に対しては、第１の内部電極１１１と連結されるものを第１の連結電極１２１と、第２の内部電極１１２と連結されるものを第２の連結電極１２２と称する。また、単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ間の第１の連結電極１２１を連結するものに対しては第１のパッド部１３１と、第２の連結電極１２２を連結するものに対しては第２のパッド部１３２と称する。

本体１０１は、複数の誘電体層が積層されて形成されることができ、このような誘電体層としては、当該技術分野で知られているセラミックなどを用いることができる。例えば、ＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）系セラミック物質などを含むグリーンシートを焼成して本体１０１を形成することができる。この場合、上記ＢａＴｉＯ_３系セラミック粉末としては、例えば、ＢａＴｉＯ_３にＣａ（カルシウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）などが一部固溶した（Ｂａ_１－ｘＣａ_ｘ）ＴｉＯ_３、Ｂａ（Ｔｉ_１－ｙＣａ_ｙ）Ｏ_３、（Ｂａ_１－ｘＣａ_ｘ）（Ｔｉ_１－ｙＺｒ_ｙ）Ｏ_３又はＢａ（Ｔｉ_１－ｙＺｒ_ｙ）Ｏ_３などが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。また、チタン酸バリウム系以外にも、高誘電率を有する他の物質を使用することができ、例えば、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）系物質を使用して本体１０１を形成することができる。さらに、本体１０１には、セラミック粉末とともに、必要に応じて、セラミック添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤、及び分散剤などが添加されることができる。一方、グリーンシートの焼成により得られた誘電体層の場合、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）でしか確認できない程度に、層間の区別なく一体化されることができる。

各々の単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃに含まれた第１及び第２の内部電極１１１、１１２は、互いに異なる極性を有し、交互に配置されている。この場合、第１及び第２の内部電極１１１、１１２は、セラミックグリーンシート上に導電性ペーストを印刷する方法などによって形成されることができる。第１及び第２の内部電極１１１、１１２をなす物質の場合、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）又はこれらの合金などが挙げられる。また、上記導電性ペーストの印刷方法は、スクリーン印刷法もしくはグラビア印刷法などを使用することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。

第１及び第２の連結電極１２１、１２２は、本体１０１の厚さ方向（図２においてＺ軸方向）に延設されて第１及び第２の内部電極１１１、１１２とそれぞれ連結され、図２及び図３に示されたように、本体１０１を貫通して形成されることができる。このような貫通孔（ｔｈｒｏｕｇｈ－ｈｏｌｅ）タイプの連結電極１２１、１２２の場合、内部電極１１１、１１２のうち連結されていないものが、貫通した形態で提供されてもよい。言い換えると、図３から分かるように、第２の連結電極１２２は、第１の内部電極１１１を貫通しながら、これと連結されていない形態、すなわち、間に絶縁空間Ｓが存在する形態である。同様に、第１の連結電極１２１は、第２の内部電極１１２を貫通しながら、これと連結されていなくてもよい。

一方、第１及び第２の連結電極１２１、１２２は、本体１０１と内部電極１１１、１１２に孔を設け、そこに導電性物質が充填されて形成されることができ、このような導電性物質は、導電性ペーストを塗布するか、又は、めっきなどの方法によって用いることができる。この場合、単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの孔は、セラミックグリーンシートにレーザ工法又はパンチングなどによって設けられることができ、又は、焼成後の積層体に孔加工することによって得られることができる。

上述したように、パッド部１３１、１３２は、単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの間に配置され、互いに異なる単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃに配置された連結電極１２１、１２２を互いに連結する。単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃを積層してキャパシタ部品１００を実現する場合、連結電極１２１、１２２の位置合わせ（アラインメント）が適切にできないと、電気的特性が低下することがあり、互いに上下に位置する連結電極１２１、１２２同士の連結ができないこともある。本実施形態では、パッド部１３１、１３２を採用することで、連結電極１２１、１２２間の電気的結合性を確保し、アライメント不良を低減させ、これにより、安定して高容量が実現されるようになる。パッド部１３１、１３２を形成する物質としては、特に制限されず、パッド部１３１、１３２は内部電極１１１、１１２などと同一の物質からなってもよい。

上述のパッド部１３１、１３２の機能を考慮すると、図４に示されたように、パッド部１３１、１３２は、連結電極１２１、１２２よりも大きくてもよい。パッド部１３１、１３２が単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの間に提供されることによって、図５に示されたように、連結電極１２１の大きさが小さくても、パッド部１３１と安定して結合されることができる。また、上部と下部に位置する連結電極１２１の中心軸が互いに一致せずに、中心軸同士がずれている場合（図６）も、大きさが互いに異なる場合（図７）も、連結電極１２１の連結性が低下するという問題を最小限に抑えることができる。したがって、パッド部１３１を採用することによって、複数の単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃを別個作製し、積層して得られたキャパシタ部品１００における、単位積層体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ間のアライメント不良を低減することができ、電気的結合性及び信頼性を向上させることができる。図５から図７では、第１のパッド部１３１と第１の連結電極１２１のみを示したが、第２のパッド部１３２と第２の連結電極１２２の場合も同様である。

第１及び第２の外部電極１４１、１４２は、キャパシタ部品１００を基板などに実装する領域として提供されることができ、必要に応じて多層構造を有してもよい。本実施形態のように、第１及び第２の外部電極１４１、１４２は、キャパシタ部品１００の下部のみに形成され、上面や側面には形成されていない形態であってもよい。但し、図１０の変形例によるキャパシタ部品１００'のように、上部に形成された外部電極１４３、１４４を含んでいてもよい。ここで、上部とは、複数の単位積層体のうち最上部に配置されたものの上面のことと理解されることができる。

図８は、本発明の他の実施形態に係るキャパシタ部品を示した断面図である。図９は、図８の実施形態において変形されたキャパシタ部品を示す。

図８を参照すると、キャパシタ部品２００は、上述の実施形態と同様に、複数の単位積層体２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃが積層された構造であり、これらの間には、パッド部２３１、２３２が配置される。そして、第１及び第２の外部電極２４１、２４２がキャパシタ部品２００の下部に配置される。また、単位積層体２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃは、本体２０１、本体２０１の内部に配置された複数の内部電極２１１、２１２、及び本体２０１の厚さ方向に延設されて複数の内部電極２１１、２１２と連結された連結電極２２１、２２２を含む。

連結電極が本体を貫通している上述の実施形態とは異なり、本実施形態の場合、連結電極２２１、２２２は本体２０１の側面に形成されることができ、これによって、連結電極２２１、２２２の側面が本体２０１の外部に露出するようにすることができる。また、図８から分かるように、パッド部２３１、２３２の側面も本体２０１の外部に露出させることができる。この場合、図９の変形例のように、外部に露出した連結電極２２１、２２２とパッド部２３１、２３２の側面を保護してキャパシタ部品１００の信頼性を向上させるために、連結電極２２１、２２２とパッド部２３１、２３２の露出箇所をカバーするように保護層２５０を形成することができる。保護層２５０は、絶縁性樹脂、絶縁性セラミックなどの物質を含むことができ、必要に応じて、放熱性能などを向上させるために機能性フィラーが追加されてもよい。

図１１及び図１２は、キャパシタ部品を製造する一例を示したもので、上述のキャパシタ部品の構造は、このような製造方法の説明から、さらに明らかになるであろう。以下の製造方法は、図８のキャパシタ部品を基準としているが、図１のキャパシタ部品も同様の方法により製造されることができる。

先ず、図１１及び図１２を参照すると、単位積層体Ａ、Ｂ、Ｃを設けてこれらを積層するが、単位積層体Ａ、Ｂ、Ｃは、本体３０１、内部電極３１１、３１２、内部電極３１１、３１２と接続された連結電極３２０、及びパッド部３３０を含む。上述したように、単位積層体Ａ、Ｂ、Ｃの数は必要な容量、厚さ条件などを考慮して調節することができる。

単位積層体Ａ、Ｂ、Ｃを積層した後、図１２に示されたラインＬに沿ってスクライビング工程を行うことで、単位キャパシタ部品として分離する。この際、最下部に位置する単位積層体Ａなどに外部電極３４０を形成する工程が、上記スクライビング工程の前後に行われることができる。

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、当該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
１０１ 本体
１１１、１１２、２１１、２１２、３１１、３１２ 内部電極
１２１、１２２、２２１、２２２、３２０ 連結電極
１３１、１３２、２３１、２３２、３３０ パッド部
１４１、１４２、１４３、１４４、２４１、２４２、３４０ 外部電極

Claims (14)

1. 互いに当接した状態に積層されて積層構造をなす複数の単位積層体であって、各々の単位積層体が、本体、前記本体の内部に配置された複数の内部電極、及び前記本体の厚さ方向に延設されて前記複数の内部電極と連結された連結電極を含む、単位積層体と、
   前記複数の単位積層体のうち互いに隣接するものの間に配置され、その上部と下部に位置する前記連結電極と接続されたパッド部と、
   を含み、
   前記連結電極は前記本体の側面に形成され、前記連結電極の側面および前記パッド部の側面が前記本体の外部に露出しており、複数の前記連結電極と複数の前記パッド部とが、前記本体の側面の少なくとも一方側において同一平面を形成している、キャパシタ部品。
2. 互いに積層されて積層構造をなす複数の単位積層体であって、各々の単位積層体が、本体、前記本体の内部に配置された複数の内部電極、及び前記本体の厚さ方向に延設されて前記複数の内部電極と連結された連結電極を含む、単位積層体と、
   前記複数の単位積層体のうち互いに隣接するものの間に配置され、その上部と下部に位置する前記連結電極と接続されたパッド部と、
   を含み、
   前記連結電極は前記本体の側面に形成され、前記連結電極の側面および前記パッド部の側面が前記本体の外部に露出しており、複数の前記連結電極と複数の前記パッド部とが、前記本体の側面の少なくとも一方側において同一平面を形成しており、
   前記パッド部の上部と下部に位置する前記連結電極は、中心軸が互いに一致しない形態である、キャパシタ部品。
3. 前記複数の内部電極は、互いに交互に配置された複数の第１及び第２の内部電極を含む、請求項１または２に記載のキャパシタ部品。
4. 前記連結電極は、前記第１及び第２の内部電極とそれぞれ連結された第１及び第２の連結電極を含む、請求項３に記載のキャパシタ部品。
5. 前記第１及び第２の連結電極とそれぞれ接続され、前記複数の単位積層体のうち最下部に配置されたものの下面に形成された第１及び第２の外部電極をさらに含む、請求項４に記載のキャパシタ部品。
6. キャパシタ部品であって、
   互いに積層されて積層構造をなす複数の単位積層体であって、各々の単位積層体が、本体、前記本体の内部に配置された複数の内部電極、及び前記本体の厚さ方向に延設されて前記複数の内部電極と連結された連結電極を含む、単位積層体と、
   前記複数の単位積層体のうち互いに隣接するものの間に配置され、その上部と下部に位置する前記連結電極と接続されたパッド部と、
   を含み、
   前記連結電極は前記本体の側面に形成され、前記連結電極の側面および前記パッド部の側面が前記本体の外部に露出しており、複数の前記連結電極と複数の前記パッド部とが、前記本体の側面の少なくとも一方側において同一平面を形成しており、
   前記複数の内部電極は、互いに交互に配置された複数の第１及び第２の内部電極を含み、
   前記連結電極は、前記第１及び第２の内部電極とそれぞれ連結された第１及び第２の連結電極を含み、
   当該キャパシタ部品は、
   前記第１及び第２の連結電極とそれぞれ接続され、前記複数の単位積層体のうち最下部に配置されたものの下面に形成され、前記複数の単位積層体の側面には形成されていない第１及び第２の外部電極をさらに含む、キャパシタ部品。
7. 複数の前記連結電極と複数の前記パッド部と前記第１及び第２の外部電極の一方とが、前記本体の側面の少なくとも一方側において同一平面を形成している、請求項６に記載のキャパシタ部品。
8. 前記第１及び第２の外部電極は、前記複数の単位積層体のうち最上部に配置されたものの上面にも形成された、請求項５から７の何れか一項に記載のキャパシタ部品。
9. 前記パッド部は、前記パッド部の上部と下部に位置する前記第１の連結電極と接続された第１のパッド部を含む、請求項４から８のいずれか一項に記載のキャパシタ部品。
10. 前記パッド部は、その上部と下部に位置する前記第２の連結電極と接続された第２のパッド部を含む、請求項４から９の何れか一項に記載のキャパシタ部品。
11. 前記パッド部は、前記連結電極よりも大きさが大きい、請求項１から１０の何れか一項に記載のキャパシタ部品。
12. 前記パッド部の上部と下部に位置する前記連結電極は、互いに大きさが異なる、請求項１から１１の何れか一項に記載のキャパシタ部品。
13. 前記連結電極と前記パッド部をカバーする保護層をさらに含む、請求項１から１２の何れか一項に記載のキャパシタ部品。
14. ３つ以上の前記単位積層体が積層された積層構造を有する、請求項１から請求項１３の何れか一項に記載のキャパシタ部品。