KR101647121B1 - 적층 세라믹 콘덴서 및 그 실장구조 - Google Patents

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Abstract

높은 내습 신뢰성을 유지하면서, 저비용화를 도모할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서 및 그 실장구조를 제공한다. 적층 세라믹 콘덴서(1)는 실장상태에 있어서, 제1 외부전극(7) 및 제1 내부전극(5)에 애노드 전위가 부여되면서, 제2 외부전극(8) 및 제2 내부전극(6)에 캐소드 전위가 부여되도록 이용된다. 애노드 전위가 부여되는 제1 외부전극(7)의 두께(T1)를 캐소드 전위가 부여되는 제2 외부전극(8)의 두께(T2)보다도 두껍게 하고, 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여 보다 고도의 내습 신뢰성을 부여할 수 있도록 한다. 이렇게, 내습 신뢰성을 적극적으로 향상시키는 것은 애노드 전극측만으로 충분하므로 저비용화를 도모할 수 있다.

Description

적층 세라믹 콘덴서 및 그 실장구조{MONOLITHIC CERAMIC CAPACITOR AND STRUCTURE FOR MOUNTING THE SAME}
이 발명은 적층 세라믹 콘덴서 및 그 실장구조에 관한 것으로, 특히 적층 세라믹 콘덴서의 소형화와 내습(耐濕) 신뢰성의 향상을 양립시키기 위한 개량에 관한 것이다.
적층 세라믹 콘덴서에 있어서 요구되는 중요한 특성 중 하나로서, 고온고습 부하 환경하에서의 신뢰성, 즉 내습 신뢰성이 있다. 내습 신뢰성이 저하되면, 적층 세라믹 콘덴서에 있어서 고온고습 부하 환경하에서의 절연 저항의 저하를 초래하기 쉽다.
종래, 적층 세라믹 콘덴서의 내습 신뢰성을 향상시키기 위해서 다양한 개량이 시도되어 왔지만, 많은 경우 개량은 외부전극 형성을 위한 도전성 페이스트의 재료 조성 또는 외부전극의 구조에 관한 것이었다. 그것은 적층 세라믹 콘덴서의 부품 본체가 되는 적층체에 있어서, 내부전극의 인출부가 위치하는 면으로부터 수분이 침입하기 쉬워서, 그것을 방지하기 위해서는 내부전극의 인출부를 덮도록 형성되는 외부전극에 있어서 수분 침입을 막는 것이 가장 유효하다고 인식되었기 때문이라고 추측된다.
예를 들면, 일본국 공개특허공보 2000-40635호(특허문헌 1), 일본국 공개특허공보 2000-49034호(특허문헌 2) 및 일본국 공개특허공보 2000-77258호(특허문헌 3)에는 내습 신뢰성 향상을 위해서 유효한 외부전극 형성을 위한 도전성 페이스트 재료 조성 또는 외부전극의 구조가 기재되어 있다.
보다 구체적으로 특허문헌 1에서는 적층체에 포함하는 유전체 세라믹층과 외부전극 사이에, 내습 신뢰성의 향상에 기여할 수 있는 반응층이 소정 두께로 형성될 수 있는 외부전극 형성을 위한 재료 조성이 기재되어 있다.
특허문헌 2에서는 내습 신뢰성 향상을 위해, 외부전극에서의 공공율(空孔率; porosity rates)에 주목하고, 원하는 공공율을 얻기 위한 도전성 페이스트 중의 금속분말 입경 및 외부전극의 적층구조가 기재되어 있다.
특허문헌 3에서는 내습 신뢰성 향상을 위한 외부전극 표면에서의 금속입자의 평균 입경 및 유리 분포 면적 비율이 기재되어 있다.
한편, 적층 세라믹 콘덴서에는 고밀도 실장을 가능하게 하기 위해서, 정전용량을 유지하면서 가능한 한 소형화를 도모하고자 하는 요망이 있다. 이 요망을 만족하기 위해서는 예를 들면, 외부전극의 두께를 보다 얇게 하는 것이 유효하다. 또한, 외부전극의 두께를 보다 얇게 하여 외부전극의 재료 비용을 저감하는 것은 적층 세라믹 콘덴서 전체 비용의 저감에도 기여할 수 있다.
그러나 상술한 바와 같이, 적층체 내에 대한 수분 침입을 막는 역할을 가지는 외부전극에 있어서, 그 두께가 보다 얇아지면 상술한 내습 신뢰성의 저하를 초래하는 것은 용이하게 추측된다.
일본국 공개특허공보 2000-40635호 일본국 공개특허공보 2000-49034호 일본국 공개특허공보 2000-77258호
그러므로, 이 발명의 목적은 높은 내습 신뢰성을 유지하면서, 저비용화를 도모할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서 및 그 실장구조를 제공하고자 하는 것이다.
이 발명을 실시하게 된 동기는 이하에 설명하는, 발명자가 실험에 의해 얻은 지견에 있어서 찾아낼 수 있다.
적층 세라믹 콘덴서의 시료로서, 외부전극을 도전성 페이스트의 베이킹 및 도금에 의해 형성하고, 외부전극의 두께가 비교적 두꺼운 시료 A와, 외부전극의 두께가 시료 A의 1/4인 시료 B를 준비했다. 시료 A 및 시료 B의 각각에 대해서, 소정 전압을 인가하면서 고온고습 부하 가속 시험을 실시하고, 누설 전류를 측정함으로써 절연 저항을 평가했다. 그 결과, 시료 B에 있어서만 절연 저항의 열화(劣化)가 인정되었다. 이것으로부터, 외부전극의 두께가 내습 신뢰성에 영향을 주는 것을 알 수 있었다.
한편, 상술한 절연 저항의 열화가 인정된 복수의 시료 B에 대해서, 구조결함의 유무를 조사한 결과, 구조결함이 관찰되지 않은 것과, 크랙(crack)이 관찰된 것이 섞여 있었다. 이것으로부터, 구조결함이 반드시 절연 저항 열화의 원인이 아닌 것을 알 수 있었다.
이상으로부터 발명자는, 시료 B에서는 수증기가 적층체 내에 침입할 수 있을 정도로 외부전극의 두께가 얇아져 있기 때문에 절연 저항의 열화가 초래된 것이라고 생각했다. 그러므로, 수증기의 침입 루트는 적층체의 외부전극이 형성되어 있는 면, 즉 내부전극이 인출되어 있는 면을 경유하는 것이라고 추정했다.
상기의 추정의 옳고 그름을 명백히 하기 위해서, 플라스틱 필름이나 플라스틱 시트의 수증기 투과율의 측정에 이용되고 있는 검사 규격 ASTM F 1249에 따라서, 적층체를 구성하는 유전체 세라믹층의 수증기 투과성을 평가했다. 그 결과, 상술한 추정이 옳은 것이 확인되었다. 한편, 상기의 추정은 적층체에서의 내부전극이 인출되어 있는 면 이외의 면으로부터, 수증기 침입 가능성을 반드시 부정하는 것은 아니다. 예를 들면, 적층체에서의 외층부가 되는 유전체 세라믹층의 기공률이 비교적 높은 경우 등에는 내부전극이 인출되어 있는 면 이외의 면으로부터의 수증기 침입도 있을 수 있다.
다음으로, 발명자는 절연 저항의 열화를 일으키는 원인이 될 수 있는 수증기가, 적층 세라믹 콘덴서의 사용 상태에 있어서, 애노드(anode)측이 되는 외부전극으로부터 침입한 것인지, 캐소드(cathode)측이 되는 외부전극으로부터 침입한 것인지에 따라 다른 작용을 가지는 것은 아닐까라는 추론을 세우고, 이하의 실험을 시도했다.
적층 세라믹 콘덴서의 시료로서, 제1 외부전극이 통상의 두께를 가지지만, 제1 외부전극에 대향하는 제2 외부전극이 통상 두께의 1/4의 두께밖에 가지지 않는 시료 C를 준비했다. 다음으로, 시료 C에 대해서, 소정 전압을 인가하면서 고온고습 부하 가속 시험을 실시하고, 누설 전류를 측정함으로써 절연 저항을 평가했다. 이때, 누설 전류 측정 시스템으로부터, 제1 외부전극에 애노드 전위가 부여되면서, 제2 외부전극에 캐소드 전위가 부여되는 제1 경우와, 반대로 제2 외부전극에 애노드 전위가 부여되면서, 제1 외부전극에 캐소드 전위가 부여되는 제2 경우에 대해서 누설 전류를 측정했다. 그 결과, 제1 경우에 있어서 절연 저항의 열화가 인정되지 않았지만, 제2 경우에 있어서 절연 저항의 열화가 인정되었다.
이상으로부터, 캐소드 전위가 부여되는 외부전극으로부터의 수증기의 침입은 절연 저항의 열화를 초래하는 것이 아니고, 애노드 전위가 부여되는 외부전극으로부터의 수증기의 침입만이 절연 저항의 열화에 크게 기여하고 있는 것을 알 수 있었다.
이 실험 결과로부터, 전압이 인가되고 있는 적층 세라믹 콘덴서의 적층체에 수증기가 침입했기 때문에, H2O의 전기분해가 적층 세라믹 콘덴서의 어딘가에서 일어나고 있다고 생각할 수 있다. 적층체에 침입한 수증기가 물로 변했는지 명확하지 않지만, H2O의 전기분해의 반응식은 일반적으로는 이하와 같이 나타낸다.
애노드 전극: H2O → 2H++1/2O2+2e- … (1)
캐소드 전극: H2O+e- → 1/2H2+OH- … (2)
요약하면, 적층체에서의 내부전극이 인출된 면으로부터 침입한 수증기 중, 애노드측의 수증기(H2O)가 유전체 세라믹층과 애노드 전극의 계면에서 전기분해되어 그 결과 수소이온이 생성되고(상기 식 (1) 참조), 이 수소이온이 적층체 내에 확산하여 절연 저항의 열화를 야기했다고 생각할 수 있다. 한편, 상기의 전기분해는 애노드측의 내부전극과 캐소드측의 내부전극이 대향하는 부분에서 생기지만, 외부전극에 접속되기 위해서 내부전극으로부터 인출되는 인출부에서는 이것과 쌍을 이루는 내부전극과 대향하고 있지 않기 때문에 전기분해는 생기지 않는다.
이상과 같은 실험으로부터, 내습 신뢰성을 향상시키는 것은 애노드측만으로 충분하다는 지견을 얻고, 이 발명을 이루게 된 것이다.
이 발명은 적층된 복수의 유전체 세라믹층과, 유전체 세라믹층간의 복수의 계면을 따라 각각 배치되는 내부전극을 가지는 적층체와, 적층체의 외표면이며, 유전체 세라믹층의 적층방향으로 연장되는 면상(面上)의 서로 다른 제1 및 제2 위치에 각각 형성되는 제1 및 제2 외부전극을 포함하고, 내부전극은, 적층방향에 있어서 교대로 배치되는 제1 내부전극과 제2 내부전극으로 분류되어, 제1 및 제2 내부전극은 각각 제1 및 제2 외부전극에 전기적으로 접속되도록 제1 및 제2 위치까지 인출되어 있고, 실장상태에 있어서, 제1 외부전극 및 제1 내부전극에 애노드 전위가 부여되면서, 제2 외부전극 및 제2 내부전극에 캐소드 전위가 부여되도록 이용되는 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이며, 전술한 기술적 과제를 해결하기 위해서 다음과 같은 구성을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
즉, 이 발명에 따른 적층 세라믹 콘덴서는 애노드 전위가 부여되는 제1 외부전극 및 제1 내부전극을 애노드 전극으로 하고, 캐소드 전위가 부여되는 제2 외부전극 및 제2 내부전극을 캐소드 전극으로 했을 때, 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여 보다 고도의 내습 신뢰성을 부여할 수 있는 내습 신뢰성 향상 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이렇게, 내습 신뢰성을 적극적으로 향상시키는 것은 애노드 전극측만으로 충분하다.
상술한 내습 신뢰성 향상 수단은, 제1 실시양태에서는 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여, 외부전극 및 내부전극 중 적어도 한쪽과 유전체 세라믹층의 계면에 대한 수분의 침입을 보다 고도로 억제하기 위한 수분 침입 억제 수단을 포함한다. 애노드 전극측에 있어서, 수분의 침입만 억제되면 수분의 전기분해에 의한 수소이온의 생성도 억제될 수 있다.
수분 침입 억제 수단은, 보다 구체적인 제1 예에서는 제1 외부전극의 두께를 제2 외부전극의 두께보다 두껍게 하는 것을 포함한다. 외부전극의 두께가 두꺼워질수록 외계(外界)의 수분이 적층체에서 내부전극이 인출되어 있는 면에까지, 보다 도달하기 어렵게 할 수 있다. 수분 침입 억제 수단을, 제1 외부전극의 두께를 제2 외부전극의 두께보다 두껍게 함으로써 실현하면, 제2 외부전극에서는 두께를 두껍게 할 필요가 없으므로 적층 세라믹 콘덴서의 소형화에 기여할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 제1 외부전극의 두께가 제2 외부전극의 두께보다 두껍게 된다는 것은, 공업적 제조에 있어서 불가피하게 발생할 수 있는 두께의 오차 범위에서의 차이가 존재하는 경우를 포함하는 것이 아니다. 이것은 다른 실시형태에 있어서도 동일하다.
상기 제1 예에 있어서 보다 바람직하게는, 제1 외부전극의 두께는 유전체 세라믹층의 적층방향으로 연장되는 면상에 있어서 2㎛ 이상이며, 제2 외부전극의 두께는 유전체 세라믹층의 적층방향으로 연장되는 면상에 있어서 제1 외부전극의 두께의 1/2 이하이다. 여기서 외부전극의 두께란, 내부전극과 외부전극이 접하는 부분에서 측정한 두께를 말한다.
수분 침입 억제 수단은, 보다 구체적인 제2 예에서는 제1 외부전극의 수증기 투과도를 제2 외부전극의 수증기 투과도보다 낮게 하는 것을 포함한다. 외부전극의 수증기 투과도가 낮아질수록, 외계의 수분이 적층체에서의 내부전극이 인출되어 있는 면에까지 보다 도달하기 어렵게 할 수 있다.
수분 침입 억제 수단은, 보다 구체적인 제3 예에서는 제1 외부전극의 수증기 침입량을 제2 외부전극의 수증기 침입량보다 적게 하는 것을 포함한다. 외부전극의 수증기 침입량이 적어질수록, 외계의 수분이 적층체에서의 내부전극이 인출되어 있는 면에까지 보다 도달하기 어렵게 할 수 있다.
적층 세라믹 콘덴서가 예를 들면 2단자형인 것일 경우, 적층체는 유전체 세라믹층의 주면(主面)방향으로 연장되는 서로 대향하는 제1 및 제2 주면과, 유전체 세라믹층의 적층방향으로 연장되는 서로 대향하는 제1 및 제2 측면 그리고 서로 대향하는 제1 및 제2 단면(端面)을 가지는 직방체형상이며, 제1 및 제2 단면 위에 각각 제1 및 제2 외부전극이 형성되고, 제1 단면과 제2 내부전극 사이에 제1 길이방향 갭이 형성되며, 제2 단면과 제1 내부전극 사이에 제2 길이방향 갭이 형성된다. 이 경우, 수분 침입 억제 수단은, 보다 구체적인 제4 예에서는 제1 길이방향 갭을 제2 길이방향 갭보다 길게 하는 것을 포함한다.
상기 제4 예에 있어서, 보다 바람직하게는 제1 길이방향 갭의, 제2 길이방향 갭에 대한 치수비율은 6배보다 크게 한다.
적층 세라믹 콘덴서가 다단자형인 것일 경우, 적층 세라믹 콘덴서는 각각 복수의 제1 및 제2 외부전극을 포함하고, 내부전극은, 유전체 세라믹층을 통하여 다른 내부전극과 대향하는 용량형성부, 및 용량형성부에서 인출되어서 외부전극에 접속되는 인출부를 가진다. 제2 내부전극은 상기 인출부로서 복수의 제2 외부전극의 각각에 접속되는 복수의 제2 인출부를 가지지만, 제1 내부전극은 상기 인출부로서 제1 외부전극 중 적어도 1개에 접속되는 적어도 1개의 제1 인출부를 가진다. 그리고, 수분 침입 억제 수단은, 보다 구체적인 제5 예에서는 제1 인출부의 수를 제2 인출부의 수보다 적게 하는 것을 포함한다.
전술한 내습 신뢰성 향상 수단은, 제2 실시양태에서는 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여, 외부전극 및 내부전극 중 적어도 한쪽과 유전체 세라믹층의 계면에 침입한 수분의 전기분해에 의한 수소이온의 생성을 보다 고도로 억제하기 위한 수소이온 생성 억제 수단을 포함한다. 애노드 전극측에 있어서, 예를 들면 유전체 세라믹층의 두께를 보다 두껍게 하는 등으로, 수분이 부착된 내부전극에 인가되는 전압이 보다 낮아지도록 하면 수분의 전기분해에 의한 수소이온의 생성도 억제될 수 있다.
내습 신뢰성 향상 수단은, 적층방향에서의 한쪽 끝 및 다른쪽 끝에 각각 위치하는 내부전극을 모두 제2 내부전극으로 함으로써 실현해도 된다. 이 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합시켜서 적용할 수 있다.
이 발명은 또한 상술한 적층 세라믹 콘덴서의 실장구조에 관한 것이기도 하다. 이 발명에 따른 실장구조는 제1 외부전극에 애노드 전위가 부여되면서 제2 외부전극에 캐소드 전위가 부여되도록, 상술한 적층 세라믹 콘덴서가 실장되는 것을 특징으로 하고 있다.
이 발명에 의하면, 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여 보다 고도의 내습 신뢰성을 부여할 수 있는 내습 신뢰성 향상 수단을 포함하고 있으므로, 애노드 전극측에 있어서 수분의 침입이 보다 억제되거나 침입한 수분의 전기분해에 의한 수소이온의 생성이 보다 억제될 수 있다. 그렇기 때문에, 수소이온의 확산이 원인이 되는 절연 저항의 열화가 야기되기 어려워져, 적층 세라믹 콘덴서에 있어서 높은 내습 신뢰성을 실현할 수 있다. 한편, 침입하는 수분은 외부 분위기 중의 수증기 등에 기인하는 것 외에, 예를 들면 습식 도금시의 도금액에 기인하는 것도 있다.
또한 이 발명에 의하면, 내습 신뢰성을 적극적으로 향상시키는 것은 애노드 전극측만으로 충분하므로, 캐소드 전극측에서는 내습 신뢰성을 적극적으로 향상시키기 위한 대책이 불필요하다. 그렇기 때문에, 내습 신뢰성을 향상시키기 위해서 요하는 비용을 삭감할 수 있어서 적층 세라믹 콘덴서의 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 내습 신뢰성을 향상시키기 위해서, 예를 들면 외부전극의 두께를 두껍게 하는 것 등이 실시되는 경우, 두께를 두껍게 하는 것은 제1 외부전극만으로 충분하므로 적층 세라믹 콘덴서의 소형화를 도모할 수 있고, 고밀도 실장에 대한 요망에 응할 수 있다.
도 1은 이 발명의 제1 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1)를 나타내는 단면도이며, 함께 점선으로 실장용 기판(15)을 나타내고 있다.
도 2는 이 발명의 제2 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1a)를 나타내는 단면도이다.
도 3은 이 발명의 제3 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1b)를 나타내는 단면도이다.
도 4는 이 발명의 제4 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1c)를 나타내는 것으로, (A)는 제1 내부전극(5)이 위치하는 단면을 나타내고, (B)는 제2 내부전극(6)이 위치하는 단면을 나타낸다.
도 5는 이 발명의 제5 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1d)를 나타내는 단면도이다.
도 6은 이 발명의 제6 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1e)를 나타내는 단면도이다.
도 7은 이 발명의 제7 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1f)를 나타내는 단면도이다.
도 8은 이 발명의 제8 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(41)를 나타내는 것으로, (A1)~(A4)는 각각 제1 내부전극(45a~45d)이 위치하는 단면을 나타내고, (B)는 제2 내부전극(46)이 위치하는 단면을 나타낸다.
도 9는 이 발명의 제9 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(41a)를 나타내는 측면도이다.
도 1을 참조하여 이 발명의 제1 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1)에 대해서 설명한다.
적층 세라믹 콘덴서(1)는 부품 본체로서의 적층체(2)를 포함한다. 적층체(2)는 적층된 복수의 유전체 세라믹층(3)과, 유전체 세라믹층(3) 사이의 복수의 계면을 따라 각각 배치되는 내부전극(제1 내부전극(5) 및 제2 내부전극(6))을 가진다. 적층체(2)의 외표면이며, 유전체 세라믹층(3)의 적층방향으로 연장되는 면상의 서로 다른 제1 및 제2 위치에는 각각 제1 및 제2 외부전극(7 및 8)이 형성된다.
보다 상세하게는, 적층체(2)는 유전체 세라믹층(3)의 주면방향으로 연장되는 서로 대향하는 제1 및 제2 주면(9 및 10)과, 유전체 세라믹층(3)의 적층방향으로 연장되는 서로 대향하는 제1 및 제2 측면(도 1에 있어서 도시된 적층체(2)의 단면에 평행한 2개의 면) 및 서로 대향하는 제1 및 제2 단면(13 및 14)을 가지는 직방체형상이다.
내부전극(5 및 6)은 적층방향에 있어서 교대로 배치되는 제1 내부전극(5)과 제2 내부전극(6)으로 분류되고, 제1 및 제2 내부전극(5 및 6)은 각각 제1 및 제2 외부전극(7 및 8)에 전기적으로 접속되도록 제1 및 제2 단면(13 및 14)에까지 인출된다.
유전체 세라믹층(3)을 구성하는 세라믹 재료로는 예를 들면, BaTiO3, CaTiO3, SrTiO3, CaZrO3 등을 주성분으로 하는 유전체 세라믹을 이용할 수 있다. 유전체 세라믹에는 필요에 따라서 Mn화합물, Mg화합물, Si화합물, Zr화합물, 희토류원소 화합물 등의 부성분이 첨가된다.
내부전극(5 및 6)을 위한 도전재료로는 예를 들면, Ni, Cu, Ag, Pd 등을 주성분으로 하는 금속재료를 이용할 수 있다.
외부전극(7 및 8)은 예를 들면, Cu, Ni, Ag, Pd, Ag-Pd합금, Au 등을 도전성분으로서 포함하는 도전성 페이스트를 적층체(2)의 단면(13 및 14) 위에 도포하여 베이킹함으로써 형성된다. 또한, 바람직하게는 외부전극(7 및 8)의 하지층(下地層; primary coating layers)을 상술한 베이킹에 의해 형성한 후, 하지층에 도금이 실시된다. 도금막은 예를 들면, Ni도금층 및 그 위의 Sn도금층의 2층 구조가 된다. 한편, 외부전극(7 및 8)은 도금막만으로 구성되어도 되고, 혹은 도전성 수지의 경화에 의해 형성되어도 된다.
적층 세라믹 콘덴서(1)는 도 1에서 점선으로 나타내는 실장용 기판(15) 위에 실장된다. 보다 상세하게는, 실장용 기판(15)은 애노드 전위를 가지는 애노드측 랜드(16)와 캐소드 전위를 가지는 캐소드측 랜드(18)를 포함한다. 제1 외부전극(7)은 애노드측 랜드(16)에 솔더(18)를 통하여 접속되고, 제2 외부전극(8)은 캐소드측 랜드(18)에 솔더(19)를 통하여 접속된다.
이렇게 하여, 적층 세라믹 콘덴서(1)의 실장구조에서는, 도 1에 있어서 화살표 방향으로 전자 "e-"가 이동하는 방향을 도면으로 나타낸 바와 같이 제1 외부전극(7)에 애노드 전위가 부여되면서, 제2 외부전극(8)에 캐소드 전위가 부여된다.
적층 세라믹 콘덴서(1)는 상술한 실장구조가 적용되는 것을 전제로 하여, 제1 외부전극(7)의 두께(T1)는 제2 외부전극(8)의 두께(T2)보다 두껍게 하는 것을 특징으로 하고 있다. 이로 인해, 애노드 전위가 부여되는 제1 외부전극(7) 및 제1 내부전극(5)을 애노드 전극으로 하고, 캐소드 전위가 부여되는 제2 외부전극(8) 및 제2 내부전극(6)을 캐소드 전극으로 했을 때, 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여 보다 고도의 내습 신뢰성을 부여할 수 있도록 하기 위한 내습 신뢰성 향상 수단이 실현된다.
상술한 내습 신뢰성 향상 수단은, 이 실시형태에서는 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여 외부전극(7) 및 내부전극(5)의 적어도 한쪽과 유전체 세라믹층(3)의 계면에 대한 수분 침입을 보다 고도로 억제하기 위한 수분 침입 억제 수단에 의해 실현된다. 여기서 수분의 침입을 억제한다는 것은, 수분의 침입을 방지하는 것에 한하지 않고, 수분의 상기 계면에 대한 침입을 늦추는 것도 포함한다.
바람직하게는, 제1 외부전극(7)의 두께(T1)는 유전체 세라믹층(3)의 적층방향으로 연장되는 면, 즉 제1 단면(13) 위에 있어서 2㎛ 이상이며, 제2 외부전극(8)의 두께(T2)는 유전체 세라믹층(3)의 적층방향으로 연장되는 면, 즉 단면(14) 위에 있어서 제1 외부전극(7) 두께(T1)의 1/2 이하가 된다. 이러한 바람직한 범위를 구하기 위해서 이하와 같은 실험을 실시했다.
외부전극 형성 후의 치수로 길이방향 치수가 2.0㎜, 폭방향 치수가 1.25㎜, 두께방향 치수가 1.25㎜인 적층 세라믹 콘덴서를 위한 적층체를 준비했다. 이 적층체에 있어서, 유전체 세라믹층은 BaTiO3을 주성분으로 하는 유전체 세라믹으로 이루어지고, 유전체 세라믹층의 두께는 2㎛이며, 내부전극은 Ni를 주성분으로 하고, 내부전극의 두께는 1㎛였다. 또한, 적층체에서의 내부전극이 배치되지 않는 외층부의 두께는 각 측이 70㎛였다. 또한, 적층체의 측면의 각각과 내부전극 사이의 갭은 각 측이 100㎛였다.
다음으로, 상기 적층체에 외부전극을 형성했다. 외부전극의 형성에 있어서 두께가 0.9㎛ 이하인 외부전극의 하지층을 형성하는데 있어서는 스퍼터링을 적용했다. 즉, 적층체에 적절한 마스크를 도포하고, 외부전극을 형성할 부분만을 노출시킨 상태에서 Cu를 스퍼터링 재료로서 이용하여, 투입 전력: 2kW, 진공도: 3Pa, Ar가스 유량: 150sccm의 스퍼터링 조건하에서 스퍼터링을 실시해서 0.1㎛, 0.4㎛, 및 0.9㎛의 각 두께를 가지는 외부전극의 하지층을 형성했다.
또한, 스퍼터링을 실시하지 않고 외부전극의 하지층을 형성하지 않은 적층체도 준비했다.
한편, 두께가 1.9㎛ 이상인 외부전극의 하지층을 형성하는데 있어서는 도전성 페이스트의 침지 도포 및 베이킹을 적용했다. 즉, 정반(定盤; surface plate)에 Cu를 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 소정의 두께로 도포하고, 이렇게 하여 형성된 도전성 페이스트막 위에서부터 홀더로 고정한 적층체를 침지하여, 외부전극이 될 도전성 페이스트를 적층체 위에 도포했다. 이어서, 도전성 페이스트를 도포한 적층체를 탑 온도: 950℃의 벨트 화로(belt furnace)에서 열처리하여, 1.9㎛, 3.9㎛, 7.9㎛, 15.9㎛, 31.9㎛, 63.9㎛, 및 127.9㎛의 각 두께를 가지는 외부전극의 하지층을 형성했다.
다음으로, 상기한 바와 같이 스퍼터링 또는 도포·베이킹에 의해 형성된 하지층 위에, 스퍼터링에 의해 Ni막, 및 그 위에 Sn막을 형성했다. Ni막 및 Sn막의 두께는 모두 50㎚였다.
이상과 같이 하여, 하지층 그리고 Ni막 및 Sn막의 합계 두께, 즉 외부전극의 두께로서 0.1㎛, 0.2㎛, 0.5㎛, 1㎛, 2㎛, 4㎛, 8㎛, 16㎛, 32㎛, 64㎛, 및 128㎛의 11종류인 것을 얻을 수 있다. 그러므로, 상기 11종류의 두께를 제1 외부전극의 두께 및 제2 외부전극의 두께 각각에 대하여 채용한 121(=11×11)종류의 시료를 제작했다.
이들 121종류의 시료에 대해서, 각 종류 36개의 적층 세라믹 콘덴서에 대하여, 온도: 125℃, 상대습도: 95%, 게이지압(gage pressure): 0.1MPa의 환경하에서, 제1 외부전극에 애노드 전위가 부여되면서, 제2 외부전극에 캐소드 전위가 부여되도록 6.3V의 전압을 인가하여 내습 신뢰성을 평가했다. 이 평가 시험 개시 직후의 절연 저항(IR)의 대수값(logarithmic value)(log IR)으로부터, 2자리 이상 낮아진 시료를 고장으로 판정하고, 고장에 이르기까지의 시간을 와이블 플롯(Weibull plot)했다. 고장에 이르기까지의 시간이 72시간 미만인 시료를 불합격, 72시간을 경과해도 고장나지 않은 시료를 합격으로 평가했다.
그 결과, 전술한 바와 같이 제1 외부전극의 두께를 제2 외부전극의 두께보다도 두껍게 하면서, 제1 외부전극 두께가 2㎛ 이상인 시료에 있어서, 제2 외부전극의 두께가 제1 외부전극 두께의 1/2 이하로 얇게 되어도 합격이라는 평가가 얻어졌다. 한편, 제1 외부전극의 두께가 2㎛ 이상인 시료에 있어서, 제2 외부전극의 두께가 제1 외부전극의 두께와 동일한 것에 대해서도, 합격이라는 평가가 얻어졌지만 이러한 시료들은 이 발명의 범위 외인 것이다.
상기의 평가 시험은 아주 가혹한 환경하에서 실시되기 때문에, 72시간 경과해도 고장나지 않은 시료에 대해서는, 뛰어난 내습 신뢰성을 가지고 있다고 말할 수 있다.
이상과 같이, 제1 실시형태에 의하면 제1 외부전극(7)의 두께가 두꺼워짐으로써, 외부의 수분이 적층체(2)에서의 제1 내부전극(5)이 인출되어 있는 제1 단면(13)에까지 보다 도달하기 어렵게 할 수 있고, 이로 인해 애노드 전극측에서의 내습 신뢰성이 향상된 것이라고 추측된다. 그리고, 수분 침입 억제 수단은 제1 외부전극(7)측에만 채용되며, 제2 외부전극(8)에서는 두께를 두껍게 할 필요가 없으므로 적층 세라믹 콘덴서(1)의 소형화에 기여할 수 있다.
제1 외부전극(7)의 두께를 제2 외부전극(8)의 두께보다 두껍게 하는 수분 침입 억제 수단이 채용되는 제1 실시형태의 변형예로서, 제1 실시형태에 의한 방법을 대신하거나, 이 방법과 더불어 제1 외부전극(7)의 수증기 투과도를 제2 외부전극(8)의 수증기 투과도보다 낮게 하는 수분 침입 억제 수단이 채용되어도 된다. 외부전극의 수증기 투과도가 낮아질수록, 외부의 수분이, 적층체에서 내부전극이 인출되어 있는 면에까지 보다 도달하기 어렵게 할 수 있다. 수증기 투과도에 관하여, 캐소드측의 제2 외부전극(8)이 5×10-5g/(m2·day)을 초과해도, 애노드측의 제1 외부전극(7)이 5×10-5g/(m2·day) 이하이면, 적층 세라믹 콘덴서(1)를 내습 신뢰성이 뛰어난 것으로 할 수 있는 것이 확인되고 있다.
한편, 수증기 투과도는, 특허문헌 1에 기재된 반응층의 두께나 특허문헌 2에 기재된 공공률, 특허문헌 3에 기재된 유리 분포 면적 비율을 조정함으로써 제어할 수 있다.
또한, 상기의 수증기 투과도를 대신하여 수증기 침입량에 의한 대책이 채용되어도 된다. 즉, 제1 외부전극(7)의 수증기 침입량을 제2 외부전극(8)의 수증기 침입량보다 적게 하는 수분 침입 억제 수단이 채용되어도 된다. 외부전극의 수증기 침입량이 적어질수록, 외부의 수분이, 적층체에서 내부전극이 인출되어 있는 면에까지 보다 도달하기 어렵게 할 수 있다. 수증기 침입량에 관하여, 캐소드측의 제2 외부전극(8)이 40㎍을 초과해도, 애노드측의 제1 외부전극(7)이 40㎍ 이하이면 적층 세라믹 콘덴서(1)를 내습 신뢰성이 뛰어난 것으로 할 수 있는 것이 확인되고 있다.
또한, 제1 실시형태의 또 다른 변형예로서, 제1 외부전극(7)에 대해서만 발수(撥水) 처리제를 부여하는 발수 처리를, 예를 들면 베이킹에 의한 하지층을 형성한 후이며, 도금막을 형성하기 전에 실시해도 된다. 혹은 제1 단면(13)측에 대해서만 유리막 등에 의한 봉지 처리를 실시해도 된다.
또한, 제1 실시형태의 경우와 동일하게 외부전극에 대한 개량예로서 제1 외부전극(7)에 있어서 이온화 경향이 높은 금속을 이용하고, 제2 외부전극(8)에 있어서 이온화 경향이 낮은 금속을 이용함으로써, 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여, 보다 고도의 내습 신뢰성을 부여할 수 있는 내습 신뢰성 향상 수단을 실현해도 된다.
게다가, 유리의 물이나 수용성 플럭스에 대한 용해성에 주목해서, 제1 외부전극(7)에 포함되는 유리로서 제2 외부전극(8)에 포함되는 유리와 비교하여, 물이나 수용성 플럭스에 대한 용해성이 보다 낮은 것을 이용함으로써, 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여, 보다 고도의 내습 신뢰성을 부여할 수 있는 내습 신뢰성 향상 수단을 실현해도 된다.
또한, 핸들링에 의해 외부전극에 상처가 생기는 것이 예상되기 때문에, 금속의 경도(硬度)에 주목하여, 제1 외부전극(7)에 포함되는 금속으로서 제2 외부전극(8)에 포함되는 금속과 비교하여 경도가 보다 높은 것을 이용함으로써, 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여 보다 고도의 내습 신뢰성을 부여할 수 있는 내습 신뢰성 향상 수단을 실현해도 된다.
도 2를 참조하여 이 발명의 제2 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1a)에 대해서 설명한다. 도 2에 있어서, 도 1에 도시하는 요소에 상당하는 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고 중복되는 설명을 생략한다.
적층 세라믹 콘덴서(1a)에 있어서, 제1 외부전극(7)은 적층체(2)의 제1 단면(13)으로부터 해당 단면(13)에 인접하는 주면(9 및 10) 및 측면에까지 연장되도록 형성되는 인접면 연장부(23)를 포함하고, 한편 제2 외부전극(8)은 적층체(2)의 제2 단면(14)으로부터 해당 단면(14)에 인접하는 주면(9 및 10) 및 측면에까지 연장되도록 형성되는 인접면 연장부(24)를 포함하고 있다. 이것은 전술한 적층 세라믹 콘덴서(1)에 있어서도 동일하다.
이 제2 실시형태에서는 제1 외부전극(7)의 인접면 연장부(23)의 길이(L1)가 제2 외부전극(8)의 인접면 연장부(24)의 길이(L2)보다 긴 것을 특징으로 하고 있고, 이로 인해 내습 신뢰성 향상 수단, 보다 특정적으로는 수분 침입 억제 수단이 실현되고 있다. 즉, 제1 외부전극(7)의 인접면 연장부(23)의 길이(L1)가 보다 길수록, 인접면 연장부(23)의 선단(先端) 가장자리에서 적층체(2)에서의 제1 내부전극(5)이 인출되고 있는 제1 단면(13)에 이르기까지의 거리가 보다 길어져서, 유전체 세라믹층(3)과 제1 내부전극(5)의 계면에 대한 수분의 침입을 보다 억제 또는 늦출 수 있다.
제2 실시형태에 의하면, 제1 외부전극(7)의 인접면 연장부(23)의 길이(L1)만이 길면 충분하고, 제2 외부전극(8)의 인접면 연장부(24)의 길이(L2)는 길 필요가 없으므로 적층 세라믹 콘덴서(1a)의 소형화에 기여할 수 있다. 또한, 외부전극(7 및 8)의 형성을 위한 재료 비용을 저감하는 것도 가능하다.
도 3을 참조하여, 이 발명의 제3 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1b)에 대해서 설명한다. 도 3에 있어서, 도 1에 도시하는 요소에 상당하는 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고 중복되는 설명을 생략한다.
적층 세라믹 콘덴서(1b)에 있어서, 제1 단면(13)과 제2 내부전극(6) 사이에, 제1 길이방향 갭(G1)이 형성되고, 제2 단면(14)과 제1 내부전극(5) 사이에 제2 길이방향 갭(G2)이 형성된다. 이것은 전술한 적층 세라믹 콘덴서(1)에 있어서도 동일하다.
이 제3 실시형태에서는 제1 길이방향 갭(G1)이 제2 길이방향 갭(G2)보다 긴 것을 특징으로 하고 있고, 이로 인해 내습 신뢰성 향상 수단이 실현되고 있다. 즉, 제1 길이방향 갭(G1)을 제2 길이방향 갭(G2)보다 길게 함으로써, 제1 단면(13)에서, 제1 내부전극(5)과 제2 내부전극(6)이 대향하여 소정 이상의 전압이 인가되어 있는 부분까지의, 제1 내부전극(5)과 유전체 세라믹층(3)의 계면을 따르는 거리를 길게 할 수 있다. 내습 신뢰성을 저하시키는 수소이온이 생성되기 위해서는 소정 이상의 전압이 필요하지만, 이 제3 실시형태에 의하면 제1 단면(13)으로부터 수분이 침입해도, 수소이온의 생성을 초래할 수 있는 소정 이상의 전압이 인가되어 있는 위치까지 수분이 도달하기 어렵게 할 수 있거나, 혹은 해당 위치까지 수분이 도달할 때까지의 시간을 늦출 수 있다.
바람직하게는 상술한 제1 길이방향 갭(G1)의 제2 길이방향 갭(G2)에 대한 치수비율은 6배보다 크게 한다. 한편, 이 치수비율은 수증기의 확산 계수를 고려하여 결정된 것이다.
도 4를 참조하여, 이 발명의 제4 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1c)에 대해서 설명한다. 도 4에 있어서, 도 1에 도시하는 요소에 상당하는 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고 중복되는 설명을 생략한다. 한편, 도 4에서는 적층체(2)의 제1 및 제2 측면(11 및 12)이 도시되어 있다.
적층 세라믹 콘덴서(1c)에서는 내부전극(5 및 6)의 형태에 특징이 있다. 제1 내부전극(5)은 유전체 세라믹층(3)을 통하여 제2 내부전극(6)과 대향하는 용량형성부(25), 및 용량형성부(25)로부터 인출되어서 제1 외부전극(7)에 접속되는 인출부(26)를 가진다. 한편, 제2 내부전극(6)은 유전체 세라믹층(3)을 통하여 제1 내부전극(5)과 대향하는 용량형성부(27), 및 용량형성부(27)로부터 인출되어서 제2 외부전극(8)에 접속되는 인출부(28)를 가진다. 여기까지의 구성은 전술한 적층 세라믹 콘덴서(1)의 경우와 동일하다.
적층 세라믹 콘덴서(1c)에서는 제1 내부전극(5)의 인출부(26) 폭이, 제2 내부전극(6)의 인출부(28) 폭보다 좁은 것을 특징으로 하고 있으며, 이로 인해 내습 신뢰성 향상 수단, 보다 특정적으로는 수분 침입 억제 수단이 실현되고 있다. 즉, 제1 내부전극(5)의 인출부(26) 폭을 보다 좁게 함으로써, 적층체(2)에서 제1 내부전극(5)이 인출되어 있는 제1 단면(13)으로부터의 수분 침입을 보다 억제할 수 있다. 이 경우, 제1 내부전극(5)에서의 폭이 좁은 인출부(26)를 보다 길게 하는 것도 유효하다.
한편, 도시한 인출부(26 및 28)의 형상은 일례에 지나지 않는다. 인출부(26 및 28)의 형상은 기능을 유지하는 한 다앙하게 변경할 수 있다.
제4 실시형태의 경우와 동일하게, 내부전극에 대한 개량예로서, 제1 내부전극(5)에 포함되는 금속으로서 제2 내부전극(6)에 포함되는 금속과 비교하여 선팽창 계수가 보다 낮은 것을 이용하고, 그로 인해 제1 내부전극(5)에 생길 수 있는 전극 결함을 적게 하여, 제1 내부전극(5)과 유전체 세라믹층(3)의 계면에 대한 수증기의 침입을 억제하는 내습 신뢰성 향상 수단, 보다 특정적으로는 수분 침입 억제 수단을 실현하도록 해도 된다.
또한, 내부전극에 대한 다른 개량예로서, 내부전극에 포함되는 유전체 세라믹층과 공통인 세라믹 성분의 양에 주목한 실시형태도 있을 수 있다. 즉, 제1 내부전극(5)에 포함되는 세라믹 성분의 양을, 제2 내부전극(6)에 포함되는 세라믹 성분의 양과 비교하여 많게 하고, 그로 인해 상술한 개량예의 경우와 동일하게 제1 내부전극(5)에 생길 수 있는 전극 결함을 적게 하여, 제1 내부전극(6)과 유전체 세라믹층(3)의 계면에 대한 수증기의 침입을 억제하는 내습 신뢰성 향상 수단, 보다 특정적으로는 수분 침입 억제 수단을 실현하도록 해도 된다.
또한, 내부전극에 대한 또 다른 개량예로서, 제1 내부전극(5)에 있어서 이온화 경향이 높은 금속을 이용하고, 제2 내부전극(6)에 있어서 이온화 경향이 낮은 금속을 이용함으로써, 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여 보다 고도의 내습 신뢰성을 부여할 수 있는 내습 신뢰성 향상 수단을 실현해도 된다.
또한, 내부전극에 대한 또 다른 개량예로서 제1 내부전극(5)의 내산성(耐酸性)을 제2 내부전극(6)의 내산성과 비교하여 보다 높게 하고, 그로 인해 애노드 전극측에 있어서 캐소드 전극측과 비교하여 보다 고도의 내습 신뢰성을 부여할 수 있는 내습 신뢰성 향상 수단을 실현해도 된다.
도 5를 참조하여, 이 발명의 제5 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1d)에 대해서 설명한다. 도 5에 있어서, 도 1에 도시하는 요소에 상당하는 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고 중복되는 설명을 생략한다.
적층 세라믹 콘덴서(1d)에 있어서, 유전체 세라믹층(3)은 적층체(2)에서의 적층방향에서 한쪽 끝측에 위치하는 제1 외층부(29)를 부여하는 것과, 적층체(2)에서의 적층방향에서 다른쪽 끝측에 위치하는 제2 외층부(30)를 부여하는 것을 포함하고, 제1 외층부(29)에 제1 내부전극(5)이 접하도록 위치하고, 제2 외층부(30)에 제2 내부전극(6)이 접하도록 위치하고 있다. 이것은 전술한 적층 세라믹 콘덴서(1)에 있어서도 동일하다.
적층 세라믹 콘덴서(1d)에 있어서 특징으로 하는 것은 제1 외층부(29)의 두께가 제2 외층부(30)의 두께보다 두꺼운 것이며, 이로 인해 내습 신뢰성 향상 수단이 실현되고 있다. 즉, 제1 외층부(29)의 두께를 제2 외층부(30)의 두께보다 두껍게 함으로써, 제1 외부전극(7)의 끝 가장자리에서 제1 단면(13)에서의 가장 외측의 제1 내부전극(5)이 인출되어 있는 위치까지의 거리를 보다 길게 할 수 있어서, 유전체 세라믹층(3)과 제1 내부전극(5)의 계면에 대한 수분의 침입을 보다 억제 또는 늦출 수 있다. 한편, 제2 외층부(30)측에서는 캐소드측의 제2 내부전극(6)이 가장 외측에 위치하고 있으므로, 수소이온 생성의 문제에는 직면하지 않는다.
도 6을 참조하여, 이 발명의 제6 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1e)에 대해서 설명한다. 도 6에 있어서, 도 1에 도시하는 요소에 상당하는 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고 중복되는 설명을 생략한다.
적층 세라믹 콘덴서(1e)는 적층방향에서의 한쪽 끝 및 다른쪽 끝에 각각 위치하는 내부전극이 모두 제2 내부전극(6)인 것을 특징으로 하고, 이로 인해 내습 신뢰성 향상 수단이 실현되고 있다.
즉, 가장 외측에 제2 내부전극(6)이 위치하고 있으므로, 유전체 세라믹층(3)과 제1 내부전극(5)의 계면에 대한 수분의 침입을 보다 억제 또는 늦출 수 있을 뿐만 아니라, 가장 외측에 위치하는 제2 내부전극(6)이 캐소드측이므로 이 제2 내부전극(6)에 접하도록 수분이 침입해도 수소이온 생성의 문제를 야기하지 않는다.
이 제6 실시형태는 또한 다음과 같은 실시형태의 실현을 가능하게 한다. 적층 세라믹 콘덴서의 크랙나 칩오프가 생기기 어렵게 하고, 그로 인해 적층 세라믹 콘덴서의 기계적 강도를 개선하기 위해서 적층체에서의 외층부를 구성하는 유전체 세라믹층의 기공률을 높게 하는 것이 생각된다. 이 경우, 한편으로는 외층부를 통한 수분 침입의 문제가 걱정된다. 그러나 상술한 바와 같이, 수분의 침입이 심각한 문제가 되지 않는 캐소드측의 제2 내부전극(6)을 가장 외측에 배치해 두면, 수분 침입의 문제로부터 자유로워서 적층 세라믹 콘덴서(1e)의 기계적 강도 향상을 위한 대책을 채용할 수 있다.
도 7을 참조하여 이 발명의 제7 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1f)에 대해서 설명한다. 도 7에 있어서, 도 1에 도시하는 요소에 상당하는 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고 중복되는 설명을 생략한다.
적층 세라믹 콘덴서(1f)에서는 서로 대향하는 제1 및 제2 내부전극(5 및 6)과 그 사이에 위치하는 유전체 세라믹층(3)에 의해 구성되는 복수의 콘덴서 유닛 중, 적층방향에서의 가장 외측에 위치하는 콘덴서 유닛(31)에서의 유전체 세라믹층(3)의 두께가, 다른 콘덴서 유닛에서의 유전체 세라믹층(3)의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하고 있고, 이로 인해 수소이온 생성 억제 수단이 실현되고 있다.
제1 및 제2 내부전극(5 및 6) 사이에 인가되는 전압은 유전체 세라믹층(3)이 두꺼워짐에 따라서, 유전체 세라믹층(3)에 보다 많이 분담되어, 수소이온을 생성하기에 충분한 전기분해가 생기게 하는 전압이 애노드측의 제1 내부전극(5)에 부여되기 어려워진다. 그렇기 때문에, 유전체 세라믹층(3)이 두꺼워질수록 수소이온이 생성되기 어려워진다.
적층 세라믹 콘덴서(1f)에 의하면, 수분 침입이 문제가 되는 가장 외측에 위치하는 콘덴서 유닛(31)에 있어서 수소이온의 생성이 억제되므로 내습 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도시한 적층 세라믹 콘덴서(1f)에서는 도면상의 문제로부터, 적층방향에서의 가장 외측에 위치하는 1개의 콘덴서 유닛(31)에 대해서만 유전체 세라믹층(3)을 보다 두껍게 하고 있지만, 가장 외측에 위치하는 여러 개의 콘덴서 유닛(31)에 대해서 유전체 세라믹층(3)이 보다 두꺼워도 된다.
도 8을 참조하여 이 발명의 제8 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(41)에 대해서 설명한다. 적층 세라믹 콘덴서(41)는 다단자형인 것인다.
적층 세라믹 콘덴서(41)는 부품 본체로서의 적층체(42)를 포함한다. 적층체(42)는 적층된 복수의 유전체 세라믹층(43)과, 유전체 세라믹층(43) 사이의 복수의 계면을 따라 각각 배치되는 제1 내부전극(45a~45d) 및 제2 내부전극(46)을 가진다.
적층체(42)는 유전체 세라믹층(43)의 주면방향으로 연장되는 서로 대향하는 제1 및 제2 주면(도 8에 있어서 도시된 적층체(42)의 단면에 평행한 2개의 면)과, 유전체 세라믹층(43)의 적층방향으로 연장되는 서로 대향하는 제1 및 제2 측면(49 및 50) 그리고 서로 대향하는 제1 및 제2 단면(51 및 52)을 가지는 직방체형상이다.
적층체(42)의 제1 측면(49) 위에는 2 개의 제1 외부전극(53a와 53b)과 2개의 제2 외부전극(54)이 교대로 배치되고, 적층체(42)의 제2 측면(50) 위에는 2개의 제1 외부전극(53c와 53d)과 2개의 제2 외부전극(54)이 교대로 배치되어 있다.
적층체(42)에서의 제1 내부전극(45a~45d) 및 제2 내부전극(46)의 적층순서는 도 8(A1)에 나타낸 제1 내부전극(45a), 도 8(B)에 나타낸 제2 내부전극(46), 도 8(A2)에 나타낸 제1 내부전극(45b), 도 8(B)에 나타낸 제2 내부전극(46), 도 8(A3)에 나타낸 제1 내부전극(45c), 도 8(B)에 나타낸 제2 내부전극(46), 도 8(A4)에 나타낸 제1 내부전극(45d), 도 8(B)에 나타낸 제2 내부전극(46)…이 되도록 선택된다.
도 8(A1)에 나타낸 제1 내부전극(45a)은 제2 내부전극(46)과 대향하는 용량형성부(55)와 용량형성부(55)로부터 인출되어서 제1 외부전극(53a)에 접속되는 인출부(56)를 가진다.
도 8(A2)에 나타낸 제1 내부전극(45b)은 제2 내부전극(46)과 대향하는 용량형성부(57)와 용량형성부(57)로부터 인출되어서 제1 외부전극(53b)에 접속되는 인출부(58)를 가진다.
도 8(A3)에 나타낸 제1 내부전극(45c)은 제2 내부전극(46)과 대향하는 용량형성부(59)와 용량형성부(59)로부터 인출되어서 제1 외부전극(53c)에 접속되는 인출부(60)를 가진다.
도 8(A4)에 나타낸 제1 내부전극(45d)은 제2 내부전극(46)과 대향하는 용량형성부(61)와 용량형성부(61)로부터 인출되어서 제1 외부전극(53d)에 접속되는 인출부(62)를 가진다.
도 8(B)에 나타낸 제2 내부전극(46)은 제1 내부전극(45a~45d) 중 어느 하나와 대향하는 용량형성부(63)와 용량형성부(63)로부터 인출되어서 4개의 제2 외부전극(54)에 각각 접속되는 4개의 인출부(64)를 가진다.
적층 세라믹 콘덴서(41)에서는 제1 내부전극(45a~45d) 각각의 인출부(56, 58, 60 및 62)의 수가, 제2 내부전극(46) 인출부(64)의 수보다 적은 것을 특징으로 하고 있고, 이로 인해 내습 신뢰성 향상 수단, 보다 특정적으로는 수분 침입 억제 수단이 실현되고 있다. 즉, 제1 내부전극(45a~45d) 인출부(56, 58, 60 및 62)의 수를 보다 적게 함으로써 적층체(42)에서 제1 내부전극(45a~45d)이 인출되어 있는 측면(49 및 50)으로부터의 수분 침입을 보다 억제할 수 있다.
도시한 적층 세라믹 콘덴서(41)에서는 제1 내부전극(45a~45d) 각각의 인출부(56, 58, 60 및 62)의 수는 1개였지만, 제2 내부전극(46) 인출부(64)의 수보다 적다는 조건을 만족하는 한 복수이어도 된다.
또한, 이 제8 실시형태는 8개의 외부전극(53a~53d 및 54)을 포함하는 것이었지만, 외부전극의 수는 용도에 따라서 임의로 변경할 수 있고, 또 콘덴서 어레이형(array-type)의 적층 세라믹 콘덴서에도 적용할 수 있다.
또한 여기서는 설명하지 않았지만, 전술한 실시형태에 있어서 채용한 구성 중 몇가지는 제8 실시형태에 있어서도 적절히 채용할 수 있다.
도 9를 참조하여 이 발명의 제9 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(41a)에 대해서 설명한다. 도 9에 있어서, 도 8에 도시하는 요소에 상당하는 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고 중복되는 설명을 생략한다. 한편, 도 9에서는 적층체(42)의 제1 및 제2 주면(47 및 48)이 도시되어 있다.
적층 세라믹 콘덴서(41a)도 다단자형이다. 적층 세라믹 콘덴서(41a)에서는 제1 외부전극(53) 각각의 폭방향 치수(W1)가, 제2 외부전극(54)의 폭방향 치수(W2)보다 긴 것을 특징으로 하고 있고, 이로 인해 내습 신뢰성 향상 수단, 보다 특정적으로는 수분 침입 억제 수단이 실현되고 있다. 또한, 이 적층 세라믹 콘덴서(41a)에서는 제1 내부전극의 인출부(65) 노출단의 폭방향 치수(w1)가, 제2 내부전극의 인출부(66) 노출단의 폭방향 치수(w2)보다 짧은 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 채용함으로써, 제1 외부전극(53)의 끝 가장자리에서 적층체(42)에서의 제1 내부전극의 인출부(65) 노출단에 이르기까지의 거리가 보다 길어져서, 유전체 세라믹층(43)과 제1 내부전극의 계면에 대한 수분의 침입을 보다 억제 또는 늦출 수 있다.
한편, 도 9에 도시한 적층 세라믹 콘덴서(41a)에서는, 도 8에 도시한 제1 내부전극(45a~45d) 각각의 인출부(56, 58, 60 및 62)의 수와 제2 내부전극(46) 인출부(64)의 수의 관계에 관한 특징은 특별히 포함하고 있지 않아도 된다.
1, 1a, lb, 1c, 1d, 1e, 1f, 41, 41a: 적층 세라믹 콘덴서
2, 42: 적층체
3, 43: 유전체 세라믹층
5, 45a~45d: 제1 내부전극
6, 46: 제2 내부전극
7, 53a~53d: 제1 외부전극
8, 54: 제2 외부전극
9, 47: 제1 주면
10, 48: 제2 주면
11, 49: 제1 측면
12, 50: 제2 측면
13, 51: 제1 단면
14, 52: 제2 단면
15: 실장용 기판
16: 애노드측 랜드
17: 캐소드측 랜드
18, 19: 솔더
23, 24: 인접면 연장부
25, 27, 55, 57, 59, 61, 63: 용량형성부
26, 28, 56, 58, 60, 62, 64, 65, 66: 인출부
29: 제1 외층부
30: 제2 외층부
31: 가장 외측의 콘덴서 유닛

Claims (12)

  1. 적층된 복수의 유전체 세라믹층과, 상기 유전체 세라믹층간의 복수의 계면을 따라 각각 배치되는 내부전극을 가지는 적층체와,
    상기 적층체의 외표면이며, 상기 유전체 세라믹층의 적층방향으로 연장되는 면상(面上)의 서로 다른 제1 및 제2 위치에 각각 형성되는 제1 및 제2 외부전극를 포함하고,
    상기 내부전극은, 적층방향에 있어서 교대로 배치되는 제1 내부전극과 제2 내부전극으로 분류되어, 상기 제1 및 제2 내부전극은 각각 상기 제1 및 제2 외부전극에 전기적으로 접속되도록 상기 제1 및 제2 위치까지 인출되어 있고,
    실장상태에 있어서, 상기 제1 외부전극 및 상기 제1 내부전극에 애노드(anode) 전위가 부여되면서, 상기 제2 외부전극 및 상기 제2 내부전극에 캐소드(cathode) 전위가 부여되도록 이용되는 적층 세라믹 콘덴서이며,
    상기 애노드 전위가 부여되는 상기 제1 외부전극 및 상기 제1 내부전극을 애노드 전극으로 하고, 상기 캐소드 전위가 부여되는 상기 제2 외부전극 및 상기 제2 내부전극을 캐소드 전극으로 했을 때, 상기 애노드 전극측에 있어서 상기 캐소드 전극측과 비교하여 보다 고도의 내습(耐濕) 신뢰성을 부여할 수 있는 내습 신뢰성 향상 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내습 신뢰성 향상 수단은, 상기 애노드 전극측에 있어서 상기 캐소드 전극측과 비교하여, 상기 외부전극 및 상기 내부전극 중 적어도 한쪽과 상기 유전체 세라믹층의 계면에 대한 수분의 침입을 보다 고도로 억제하기 위한 수분 침입 억제 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수분 침입 억제 수단은, 상기 제1 외부전극의 두께를 상기 제2 외부전극의 두께보다 두껍게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 외부전극의 두께는 상기 유전체 세라믹층의 적층방향으로 연장되는 면상에 있어서 2㎛ 이상이며, 상기 제2 외부전극의 두께는 상기 유전체 세라믹층의 적층방향으로 연장되는 면상에 있어서 상기 제1 외부전극 두께의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 수분 침입 억제 수단은, 상기 제1 외부전극의 수증기 투과도를 상기 제2 외부전극의 수증기 투과도보다 낮게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 수분 침입 억제 수단은, 상기 제1 외부전극의 수증기 침입량을 상기 제2 외부전극의 수증기 침입량보다 적게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 적층체는, 상기 유전체 세라믹층의 주면(主面)방향으로 연장되는 서로 대향하는 제1 및 제2 주면과, 상기 유전체 세라믹층의 적층방향으로 연장되는 서로 대향하는 제1 및 제2 측면 그리고 서로 대향하는 제1 및 제2 단면(端面)을 가지는 직방체형상이며,
    상기 제1 및 제2 단면 위에 각각 상기 제1 및 제2 외부전극이 형성되고,
    상기 제1 단면과 상기 제2 내부전극 사이에, 제1 길이방향 갭이 형성되며, 상기 제2 단면과 상기 제1 내부전극 사이에 제2 길이방향 갭이 형성되고,
    상기 수분 침입 억제 수단은, 상기 제1 길이방향 갭을 상기 제2 길이방향 갭보다 길게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 길이방향 갭의, 상기 제2 길이방향 갭에 대한 치수비율은 6배보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
  9. 제2항에 있어서,
    각각 복수의 상기 제1 및 제2 외부전극을 포함하고,
    상기 내부전극은, 상기 유전체 세라믹층을 통하여 다른 상기 내부전극과 대향하는 용량형성부, 및 상기 용량형성부에서 인출되어서 상기 외부전극에 접속되는 인출부를 가지고,
    상기 제2 내부전극은 상기 복수의 제2 외부전극의 각각에 접속되는 복수의 제2 상기 인출부를 가지고,
    상기 제1 내부전극은 상기 제1 외부전극 중 적어도 1개에 접속되는 적어도 1개의 제1 상기 인출부를 가지고,
    상기 수분 침입 억제 수단은, 상기 제1 인출부의 수를 상기 제2 인출부의 수보다 적게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 내습 신뢰성 향상 수단은, 상기 애노드 전극측에 있어서 상기 캐소드 전극측과 비교하여, 상기 외부전극 및 상기 내부전극 중 적어도 한쪽과 상기 유전체 세라믹층의 계면에 침입한 수분의 전기분해에 의한 수소이온의 생성을 보다 고도로 억제하기 위한 수소이온 생성 억제 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내습 신뢰성 향상 수단은, 적층방향에서의 한쪽 끝 및 다른쪽 끝에 각각 위치하는 상기 내부전극을 모두 상기 제2 내부전극으로 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 적층 세라믹 콘덴서의 실장구조로서,
    상기 제1 외부전극에 애노드 전위가 부여되면서, 상기 제2 외부전극에 캐소드 전위가 부여되도록 실장되는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서의 실장구조.
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