KR102575598B1 - 적층 세라믹 콘덴서 - Google Patents

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Abstract

적어도 내부전극의 단부로의 전계 집중을 억제하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제공한다.
길이방향 및 폭방향을 포함하는 면에서, 제2 유전체 세라믹층과, 제1 내부전극층 또는 제2 내부전극층과, 제3 유전체 세라믹층에 의해, 계면의 교점이 형성되고, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층은, 교점의 근방에 교점근방 영역을 포함하며, 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 작다.

Description

적층 세라믹 콘덴서{MULTILAYER CERAMIC CAPACITOR}
본 발명은 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.
최근, 적층 세라믹 콘덴서 등의 적층 세라믹 전자부품은 소형화 및 고용량화가 도모되고 있다. 적층 세라믹 콘덴서의 소형화 및 고용량화를 실현하기 위해서는 복수개의 유전체 세라믹층과 복수개의 내부전극층이 적층된 적층체의 각 측면에 대하여 사이드 마진을 얇게 함으로써, 서로 대향하는 내부전극층의 면적을 크게 하는 것이 유효하다.
특허문헌 1에는, 적층된 복수개의 유전체 세라믹층과 복수개의 내부전극층을 포함하고, 상기 복수개의 내부전극층이 측면에 노출된 칩을 준비하는 공정과, 복수개의 피복용 유전체 시트를 서로 맞붙여서 유전체 적층 시트를 형성하는 공정과, 상기 칩의 측면에 상기 유전체 적층 시트를 붙이는 공정을 포함하는, 전자부품의 제조 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는 내부전극이 인쇄된 세라믹 그린시트를 복수매 적층하고, 가압, 소성하여 적층 세라믹 콘덴서를 제조할 때에, 내부전극이 인쇄되지 않은 영역에 단차 해소용 세라믹스 슬러리를 부여함으로써, 내부전극들이 서로 겹친 부분과 서로 겹치지 않은 부분에서 단차가 생기는 것을 방지할 수 있는 것이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2017-147358호 일본 공개특허공보 특개2003-209025호
그러나 인용문헌 1에서 적층체의 측면에 맞붙이는 세라믹 유전체 시트의 조성에 대해서는 특별히 언급되어 있지 않다. 또한, 인용문헌 2에서 사용되는 단차 해소용 세라믹 페이스트의 조성에 대해서도 특별히 언급되어 있지 않다. 그 때문에, 인용문헌 1 및 2에는 유전체 적층 시트, 및 단차 해소용 세라믹 페이스트의 조성을 최적화함으로써, 적층 세라믹 콘덴서의 신뢰성을 향상시킬 여지가 있었다.
또한, 인용문헌 2에 기재된 단차 해소용 세라믹 페이스트에 근접하는 내부전극의 단부(端部)에는 전계가 집중되기 때문에, 신뢰성을 저하시킬 우려가 있었다.
본 발명은 적어도 내부전극의 단부로의 전계 집중을 억제하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는, 적층방향으로 적층되는, 유전체 세라믹층 및 내부전극층을 포함하는 적층체와, 상기 내부전극층에 접속되는 외부전극을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서, 상기 적층체는, 상기 적층방향에서 마주 보는 제1 주면(主面) 및 제2 주면과, 상기 적층방향에 직교하는 폭방향에서 마주 보는 제1 측면 및 제2 측면과, 상기 적층방향 및 상기 폭방향에 직교하는 길이방향에서 마주 보는 제1 단면(端面) 및 제2 단면을 가지며, 상기 내부전극층은, 상기 제1 단면으로 인출되는 제1 내부전극층과, 상기 유전체 세라믹층을 사이에 두고 상기 제1 내부전극층과 대향하도록 상기 제2 단면으로 인출되는 제2 내부전극층을 포함하고, 상기 외부전극은, 상기 제1 단면 상에 배치되면서 상기 제1 내부전극층과 접속되는 제1 외부전극과, 상기 제2 단면 상에 배치되면서 상기 제2 내부전극층과 접속되는 제2 외부전극을 포함하고, 상기 유전체 세라믹층은 제1 유전체 세라믹층과 제2 유전체 세라믹층으로 이루어지며, 상기 제1 유전체 세라믹층은 상기 제1 내부전극층과 상기 제2 내부전극층 사이에 배치되고, 상기 제2 유전체 세라믹층은 상기 내부전극층을 사이에 두고 대향하는 상기 제1 유전체 세라믹층 사이의, 상기 내부전극층이 배치되지 않은 영역을 포함하고, 그 일부가 상기 제1 유전체 세라믹층과 상기 적층방향에서 중첩되도록 배치되며, 상기 적층체는, 상기 제1 내부전극층 및 상기 제2 내부전극층이 상기 유전체 세라믹층을 사이에 두고 교대로 적층되는 내층부와, 상기 내층부를 상기 적층방향으로 끼우도록 배치되면서 세라믹 재료로 구성되는 외층부와, 상기 내층부 및 상기 외층부를 상기 폭방향으로 끼우도록 배치되면서 유전체 세라믹 재료로 구성되는 제3 유전체 세라믹층을 가지며, 상기 길이방향 및 상기 폭방향을 포함하는 면에서, 상기 제2 유전체 세라믹층과, 상기 제1 내부전극층 또는 상기 제2 내부전극층과, 상기 제3 유전체 세라믹층에 의해, 계면의 교점이 형성되고, 상기 제2 유전체 세라믹층 및 상기 제3 유전체 세라믹층은, 상기 교점의 근방에 교점근방 영역을 포함하며, 상기 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 작다.
본 발명에 따르면, 적어도 내부전극의 단부로의 전계 집중을 억제하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 적층 세라믹 콘덴서를 구성하는 적층체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 적층 세라믹 콘덴서의 A-A선 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 적층 세라믹 콘덴서의 C-C선 단면도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 적층 세라믹 콘덴서의 B-B선 단면도이다.
도 6은 세라믹 그린시트의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 세라믹 그린시트의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은 세라믹 그린시트의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는 마더 블록의 일례를 모식적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 10은 그린 칩의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 LT 절단면의 일부이며, 제1 합금부 및 제2 합금부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 일부 확대도이다.
도 13은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 LT 절단면의 일부이며, 제1 점재 내부전극, 제2 점재 내부전극 및 제4 합금부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 WT 절단면의 일부이며, 제1 합금부 및 제3 합금부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14의 일부 확대도이며, 제5 합금부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에서, 내부전극층의 단부에 제2 유전체 세라믹층의 단부가 중첩되는 양태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에서, 내부전극층의 단부에 제2 유전체 세라믹층의 단부가 중첩되는 양태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 내부전극층에 포함되는 금속 원소량을 분석하는 TEM 분석 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 5의 일부이며, 본 발명의 교점근방 영역을 나타내는 도면이다.
도 20은 제1 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 제2 유전체 세라믹층 및 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경을 측정하는 방법의 제1 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 제2 유전체 세라믹층 및 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경을 측정하는 방법의 제2 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서, 미(未)소성의 적층체의 측면을 제거하는 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서, 측면이 제거된 미소성의 적층체의 단면을 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서, 내부전극층의 단부에 제2 유전체 세라믹층의 단부가 중첩되는 양태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 28은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 WT 절단면의 일부이며, 제2 유전체 세라믹층의 결손부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 29는 도 28의 K-K선 단면도이다.
도 30은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 LT 절단면의 일부이며, 제1 편석(偏析)을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 31은 도 30의 일부 확대도이다.
도 32는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 WT 절단면의 일부이며, 제2 편석을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 33은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 LW 절단면의 일부이며, 제1 모서리부 영역 및 제2 모서리부 영역에 편석하는 제3 편석을 나타내는 도면이다.
도 34는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에서, 제3 편석에 제2 유전체 세라믹층의 단부가 중첩되는 양태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 35는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의, 길이(L)방향의 중앙부에서의 제1 유전체 세라믹층의 두께를 나타내는 도면이다.
도 36은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의, 제2 유전체 세라믹층의 두께를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에 대해 설명한다.
그러나 본 발명은 이하의 구성에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 적절히 변경하여 적용할 수 있다. 한편, 이하에서 기재하는 각각의 바람직한 구성을 2개 이상 조합한 것도 또한 본 발명이다.
[적층 세라믹 콘덴서]
도 1은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1에 나타내는 적층 세라믹 콘덴서를 구성하는 적층체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 1에 나타내는 적층 세라믹 콘덴서의 A-A선 단면도이다. 도 4는 도 1에 나타내는 적층 세라믹 콘덴서의 C-C선 단면도이다.
본 명세서에서는 적층 세라믹 콘덴서 및 적층체의 적층방향, 폭방향, 길이방향을, 도 1에 나타내는 적층 세라믹 콘덴서(1) 및 도 2에 나타내는 적층체(10)에서 각각 화살표(T, W, L)로 정하는 방향으로 한다. 여기서, 적층(T)방향과 폭(W)방향과 길이(L)방향은 서로 직교한다. 적층(T)방향은 복수개의 유전체 세라믹층(20)과 복수쌍의 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)이 쌓아 올려지는 방향이다.
도 1에 나타내는 적층 세라믹 콘덴서(1)는 적층체(10)와, 적층체(10)의 양 단면에 각각 마련된 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)을 포함한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 적층체(10)는 직방체상 또는 대략 직방체상을 이루고, 적층(T)방향에서 마주 보는 제1 주면(11) 및 제2 주면(12)과, 적층(T)방향에 직교하는 폭(W)방향에서 마주 보는 제1 측면(13) 및 제2 측면(14)과, 적층(T)방향 및 폭(W)방향에 직교하는 길이(L)방향에서 마주 보는 제1 단면(15) 및 제2 단면(16)을 가진다.
본 명세서에서는 제1 단면(15) 및 제2 단면(16)에 직교하면서 적층(T)방향과 평행한 적층 세라믹 콘덴서(1) 또는 적층체(10)의 절단면을, 길이(L)방향 및 적층(T)방향의 절단면인 LT 절단면이라고 한다. 또한, 제1 측면(13) 및 제2 측면(14)에 직교하면서 적층(T)방향과 평행한 적층 세라믹 콘덴서(1) 또는 적층체(10)의 절단면을, 폭(W)방향 및 적층(T)방향의 절단면인 WT 절단면이라고 한다. 또한, 제1 측면(13), 제2 측면(14), 제1 단면(15) 및 제2 단면(16)에 직교하면서 적층(T)방향에 직교하는 적층 세라믹 콘덴서(1) 또는 적층체(10)의 절단면을, 길이(L)방향 및 폭(W)방향의 절단면인 LW 절단면이라고 한다. 따라서, 도 3은 적층 세라믹 콘덴서(1)의 LT 절단면이며, 도 4는 적층 세라믹 콘덴서(1)의 WT 절단면이다.
적층체(10)는 모서리부 및 능선부가 라운드형으로 형성되는 것이 바람직하다. 모서리부는 적층체의 3면이 교차하는 부분이고, 능선부는 적층체의 2면이 교차하는 부분이다.
도 2, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 적층체(10)는 적층(T)방향으로 적층된 복수개의 유전체 세라믹층(20)과, 유전체 세라믹층(20) 사이의 계면을 따라 형성된 복수쌍의 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)을 포함하는 적층 구조를 가진다. 유전체 세라믹층(20)은 폭(W)방향 및 길이(L)방향을 따라 연장되고, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22) 각각은 유전체 세라믹층(20)을 따라 평판상(平板狀)으로 연장된다.
제1 내부전극층(21)은 적층체(10)의 제1 단면(15)으로 인출된다. 한편, 제2 내부전극층(22)은 적층체(10)의 제2 단면(16)으로 인출된다.
제1 내부전극층(21)과 제2 내부전극층(22)은 적층(T)방향에서, 유전체 세라믹층(20)을 사이에 두고 대향한다. 제1 내부전극층(21)과 제2 내부전극층(22)이 유전체 세라믹층(20)을 사이에 두고 대향하는 부분에 의해 정전 용량이 발생한다.
제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22) 각각은 Ni, Cu, Ag, Pd, Ag-Pd합금, Au 등의 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22) 각각은 상기 금속에 더하여, 유전체 세라믹층(20)과 동일한 유전체 세라믹 재료를 포함해도 된다.
유전체 세라믹층(20)은 제1 유전체 세라믹층(20a)과 제2 유전체 세라믹층(20b)을 가진다.
제1 유전체 세라믹층(20a)은 제1 내부전극층(21)과 제2 내부전극층(22) 사이에 배치되는 유전체 세라믹층이다.
제2 유전체 세라믹층(20b)은 내부전극층(21, 22)을 사이에 두고 대향하는 제1 유전체 세라믹층(20a) 사이의, 내부전극층(21, 22)이 배치되지 않은 영역에 배치되는 유전체 세라믹층이다.
제1 외부전극(51)은 적층체(10)의 제1 단면(15)에 마련되고, 도 1에서는 제1 주면(11), 제2 주면(12), 제1 측면(13) 및 제2 측면(14)의 각 일부까지 돌아 들어간 부분을 가진다. 제1 외부전극(51)은 제1 단면(15)에서 제1 내부전극층(21)에 접속된다.
제2 외부전극(52)은 적층체(10)의 제2 단면(16)에 마련되고, 도 1에서는 제1 주면(11), 제2 주면(12), 제1 측면(13) 및 제2 측면(14)의 각 일부까지 돌아 들어간 부분을 가진다. 제2 외부전극(52)은 제2 단면(16)에서, 제2 내부전극층(22)에 접속된다.
제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)은 각각 Ni 및 세라믹 재료를 함유하는 Ni층을 포함하는 것이 바람직하다. Ni층은 하부전극층이다. 이와 같은 Ni층은 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)과 동시에 소성되는, 이른바 코파이어법에 의해 형성할 수 있다. Ni층은 적층체(10)에 직접 배치되는 것이 바람직하다.
제1 외부전극(51)은 적층체(10)의 제1 단면(15) 측으로부터 순서대로, Ni층과 제1 도금층과 제2 도금층을 포함하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 제2 외부전극(52)은, 적층체(10)의 제2 단면(16) 측으로부터 순서대로, Ni층과 제1 도금층과 제2 도금층을 포함하는 것이 바람직하다. 제1 도금층은 Ni도금에 의해 형성되는 것이 바람직하고, 제2 도금층은 Sn도금에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)은 각각 Ni층과 제1 도금층 사이에, 도전성 입자 및 수지를 함유하는 도전성 수지층을 포함해도 된다. 도전성 수지층 중의 도전성 입자로는 예를 들면, Cu, Ag, Ni 등의 금속 입자를 들 수 있다.
한편, Ni층은 소성 후의 적층체의 단면에 도전성 페이스트를 도포하여 베이킹되는, 이른바 포스트 파이어법에 의해 형성되어도 된다. 이 경우, Ni층은 세라믹 재료를 함유하지 않아도 된다.
혹은, 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)은 각각, Cu 등의 금속을 함유하는 하부전극층을 포함해도 된다. 하부전극층은 코파이어법에 의해 형성되어도 되고, 포스트 파이어법에 의해 형성되어도 된다. 또한, 하부전극층은 복수층이어도 된다.
예를 들면, 제1 외부전극(51)은 적층체(10)의 제1 단면(15) 측으로부터 순서대로, 하부전극층인 Cu층과 도전성 입자 및 수지를 함유하는 도전성 수지층과 제1 도금층과 제2 도금층을 포함하는 4층 구조여도 된다. 마찬가지로, 제2 외부전극(52)은 적층체(10)의 제2 단면(16) 측으로부터 순서대로, 하부전극층인 Cu층과 도전성 입자 및 수지를 함유하는 도전성 수지층과 제1 도금층과 제2 도금층을 포함하는 4층 구조여도 된다.
도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 유전체 세라믹층(20)은 제1 유전체 세라믹층(20a)과 제2 유전체 세라믹층(20b)을 가진다.
제1 유전체 세라믹층(20a)은 제1 내부전극층(21)과 제2 내부전극층(22) 사이에 배치된다.
제2 유전체 세라믹층(20b)은 내부전극층을 사이에 두고 대향하는 제1 유전체 세라믹층(20a) 사이의, 내부전극층이 배치되지 않은 영역에 배치된다.
도 2, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 적층체(10)는 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)이 유전체 세라믹층(20)을 사이에 두고 대향하는 내층부(30)와, 내층부(30)를 적층(T)방향으로 끼우도록 배치되는 외층부(31 및 32)와, 내층부(30), 외층부(31) 및 외층부(32)를 폭(W)방향으로 끼우도록 배치되는 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)을 포함한다. 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)은 사이드 마진부라고도 한다.
도 3 및 도 4에서는 내층부(30)는 적층(T)방향을 따라, 제1 주면(11)에 가장 가까운 제1 내부전극층(21)과, 제2 주면(12)에 가장 가까운 제1 내부전극층(21)에 끼인 영역이다. 도시되지 않았지만, 외층부(31) 및 외층부(32) 각각은 적층(T)방향으로 적층된 복수개의 유전체 세라믹층(20)으로 구성되는 것이 바람직하고, 제1 유전체 세라믹층(20a)으로 구성되는 것이 보다 바람직하다.
외층부(31 및 32) 각각의 두께는 15㎛ 이상, 40㎛ 이하인 것이 바람직하다. 한편, 외층부(31 및 32) 각각은 다층 구조가 아닌 단층 구조여도 된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제3 유전체 세라믹층(41) 및 제3 유전체 세라믹층(42) 각각은 폭(W)방향으로 적층된 복수개의 유전체 세라믹층으로 구성되어도 된다.
제3 유전체 세라믹층을 구성하는 복수개의 유전체 세라믹층 중 폭방향의 가장 내측의 층을 이너층이라고 부르고, 가장 외측의 층을 아우터층이라고 부른다. 이너층과 아우터층 사이에는 계면이 존재한다.
도 4에서는 제3 유전체 세라믹층(41)은 상기 유전체 세라믹층으로서, 적층체(10)의 가장 내측에 배치되는 이너층(41a)과, 적층체(10)의 가장 외측에 배치되는 아우터층(41b)을 포함하는 2층 구조이다. 마찬가지로, 제3 유전체 세라믹층(42)은 상기 유전체 세라믹층으로서, 적층체(10)의 가장 내측에 배치되는 이너층(42a)과, 적층체(10)의 가장 외측에 배치되는 아우터층(42b)을 포함하는 2층 구조이다.
한편, 제3 유전체 세라믹층은 2층 구조에 한정되지 않고, 3층 이상의 구조여도 된다. 제3 유전체 세라믹층이 3층 이상의 유전체 세라믹층을 포함하는 경우, 폭방향의 가장 내측에 배치되는 유전체 세라믹층을 이너층으로 하고, 폭방향의 가장 외측에 배치되는 유전체 세라믹층을 아우터층으로 한다.
또한, 적층체의 제1 측면 측의 제3 유전체 세라믹층과 제2 측면 측의 제3 유전체 세라믹층에서 유전체 세라믹층의 층수가 달라도 된다.
제3 유전체 세라믹층이 이너층 및 아우터층을 포함하는 2층 구조인 경우, 이너층 및 아우터층에서의 소결성의 차이에서, 암시야로 광학현미경을 이용하여 관찰함으로써, 2층 구조인 것, 및 층간의 계면을 확인할 수 있다. 제3 유전체 세라믹층이 3층 이상의 구조인 경우도 마찬가지이다.
제1 유전체 세라믹층(20a), 제2 유전체 세라믹층(20b) 및 제3 유전체 세라믹층(41, 42)은 예를 들면, BaTiO3 등을 주성분으로 하는 유전체 세라믹 재료로 구성된다. 내층부(30)를 구성하는 유전체 세라믹층(20)에는 소결 조제 원소가 더 함유되어도 된다.
제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층을 구성하는 유전체 세라믹층은 세라믹 그레인을 포함해도 된다. 세라믹 그레인의 직경의 상세에 대해서는 후술한다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에서는 제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층, 제3 유전체 세라믹층 중 적어도 하나의 유전체 세라믹층의 조성이, 다른 유전체 세라믹층의 조성과 다르다.
제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층은 모두 배치되는 목적이나 제조 방법상 요구되는 특성이 다르기 때문에, 제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층, 제3 유전체 세라믹층 중 적어도 하나의 유전체 세라믹층의 조성을 다른 유전체 세라믹층의 조성과 다른 것으로 함으로써, 유전체 세라믹층이 배치되는 장소에 따른 최적의 조성을 실현할 수 있고, 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에서는 제1 유전체 세라믹층의 조성이 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층의 조성과 달라도 되고, 제2 유전체 세라믹층의 조성이 제1 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층의 조성과 달라도 되며, 제3 유전체 세라믹층의 조성이 제1 유전체 세라믹층 및 제2 유전체 세라믹층의 조성과 달라도 되고, 제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층의 조성이 서로 달라도 된다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에서는 제2 유전체 세라믹층의 조성과 제3 유전체 세라믹층의 조성이 다른 것이 바람직하고, 제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층의 조성이 모두 다른 것이 보다 바람직하다.
한편, 제3 유전체 세라믹층이 복수개의 유전체 세라믹층으로 구성된 경우, 제3 유전체 세라믹층을 구성하는 복수개의 유전체 세라믹층은 서로 동일한 조성이어도 되고, 다른 조성이어도 된다.
제3 유전체 세라믹층을 구성하는 복수개의 유전체 세라믹층 중 어느 하나의 조성이 제1 유전체 세라믹층과 다른 경우에는 제3 유전체 세라믹층의 조성과 제1 유전체 세라믹층의 조성이 다르다고 할 수 있다.
또한, 제3 유전체 세라믹층을 구성하는 복수개의 유전체 세라믹층 중 어느 하나의 조성이 제2 유전체 세라믹층과 다른 경우에는 제3 유전체 세라믹층의 조성과 제2 유전체 세라믹층의 조성이 다르다고 할 수 있다.
제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층 중 조성이 다른 유전체 세라믹층은 주성분이 공통되고, 첨가제의 종류가 다른 것이 바람직하다.
주성분으로는 BaTiO3, CaTiO3 또는 SrTiO3 등을 들 수 있다.
첨가제는, Si, Mg, Mn, Sn, Cu, 희토류, Ni 및 Al 등의 원소를 포함하는 것이 바람직하다.
제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층은 상기 원소를 2종 이상 포함해도 된다.
한편, "조성이 동일"이란, 각 유전체 세라믹층을 구성하는 유전체 세라믹에 함유되는 원소의 종류가 동일하면서, Ti를 기준으로 한 다른 원소의 함유율(몰비)이 모두 ±0.5% 이내에 들어오는 것을 의미한다.
한편, 각 유전체 세라믹층을 구성하는 세라믹 그레인의 직경의 차이나, 공극률의 차이는 유전체 세라믹층의 조성의 차이에 포함시키지 않는 것으로 한다.
각 유전체 세라믹층의 조성에 대해서는, 적층 세라믹 콘덴서를 절단하여 유전체 세라믹층을 노출시킨 절단면을 파장분산형 X선 분석(WDX) 혹은 투과형 전자현미경-에너지분산형 X선 분석(TEM-EDX)에 의한 원소 분석을 실시함으로써 구할 수 있다. 이 때, 각 유전체 세라믹층의 조성을 5군데에서 측정하여 평균값을 구한다.
제2 유전체 세라믹층에 대해서는 적층체의 제1 단면에 노출되는 제2 유전체 세라믹층으로부터 5군데와, 적층체의 제2 단면에 노출되는 제2 유전체 세라믹층으로부터 5군데 측정한 평균값으로 한다.
제3 유전체 세라믹층이 다층 구조를 가지는 경우에는 각 층의 조성을 5군데씩 측정하여 얻어진 조성에, 각 층이 제3 유전체 세라믹층 중에서 차지하는 두께의 비율을 곱한 것의 총합으로 한다.
한편, 다른 유전체 세라믹층 또는 내부전극층과의 계면 근방에 원소의 편석이 보여지는 경우, 원소의 편석이 보여지는 부분을 WDX의 측정 대상으로 하지 않는 것으로 한다.
제1 유전체 세라믹층에 첨가되는 원소로는 Mg가 바람직하다.
제1 유전체 세라믹층에서의 Mg의 함유율은 Ti 100몰에 대하여 0.05몰% 이상, 3.0몰% 이하인 것이 바람직하다.
제1 유전체 세라믹층에서의 Mg의 함유율은 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층에서의 Mg의 함유율보다도 적은 것이 보다 바람직하다.
제1 유전체 세라믹층에서의 Mg의 함유율이 적으면, 제1 유전체 세라믹층의 비유전율이 높아지기 때문에 적층 세라믹 콘덴서의 정전 용량을 향상시킬 수 있다. 한편, 제1 유전체 세라믹층에서의 Mg의 함유율은 한없이 적은 것이 바람직한 경우도 있다.
제2 유전체 세라믹층에 첨가되는 원소로는 Sn이 바람직하다.
제2 유전체 세라믹층에서의 Sn의 함유율은 Ti 100몰에 대하여 0.05몰% 이상, 3.0몰% 이하인 것이 바람직하다.
제2 유전체 세라믹층에서의 Sn의 함유율은 제1 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층에서의 Sn의 함유율보다도 많은 것이 바람직하다.
제3 유전체 세라믹층에 첨가되는 원소로는 Si가 바람직하다.
제3 유전체 세라믹층에서의 Si의 함유율은 Ti 100몰에 대하여 0.05몰% 이상, 5.0몰% 이하인 것이 바람직하다.
제3 유전체 세라믹층에서의 Si의 함유율은 제1 유전체 세라믹층 및 제2 유전체 세라믹층에서의 Si의 함유율보다도 많은 것이 바람직하다.
제3 유전체 세라믹층에서의 Si의 함유율이 많으면 유전체 세라믹층의 소결성이 높아지기 때문에, 적층체의 제1 측면 및 제2 측면으로부터 수분 등이 침입하여 내부전극층이 열화(劣化)되는 것을 억제할 수 있다.
제3 유전체 세라믹층에 첨가되는 원소로는 Mg가 바람직하다.
제3 유전체 세라믹층에서의 Mg의 함유율은 Ti 100몰에 대하여 0.05몰% 이상, 5.0몰% 이하인 것이 바람직하다.
제3 유전체 세라믹층에서의 Mg의 함유율은 제1 유전체 세라믹층 및 제2 유전체 세라믹층에서의 Mg의 함유율보다도 많은 것이 바람직하다.
제3 유전체 세라믹층에서의 Mg의 함유율이 많으면 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 세라믹 그레인의 입성장을 억제할 수 있고, 내부전극층 사이에서의 단락을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.
제3 유전체 세라믹층에 첨가되는 원소로는 Mn이 바람직하다.
제3 유전체 세라믹층에서의 Mn의 함유율은 Ti 100몰에 대하여 0.01몰% 이상, 3.0몰% 이하인 것이 바람직하다.
제3 유전체 세라믹층에서의 Mn의 함유율은 제1 유전체 세라믹층 및 제2 유전체 세라믹층에서의 Mn의 함유율보다도 많은 것이 바람직하다.
제3 유전체 세라믹층에서의 Mn의 함유율이 많으면 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 세라믹 그레인의 입성장을 억제할 수 있고, 내부전극층 사이에서의 단락을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.
제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층에서는, 각 유전체 세라믹층에 포함되는 주성분 이외의 원소가 다른 유전체 세라믹층으로 확산되는 것이 바람직하다.
또한, 제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층에 첨가제로서 포함되는 원소의 일부가 인접하는 다른 유전체 세라믹층 및 내부전극층으로 확산되는 것이 바람직하다.
도 5는 도 1에 나타내는 적층 세라믹 콘덴서의 B-B선 단면도이다.
한편, 도 5는 적층 세라믹 콘덴서(1)의 LW 절단면이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 적층체(10)의 제2 단면(16)에는 제2 내부전극층(22)이 노출되고, 적층체(10)의 제1 단면(15)에는 제2 유전체 세라믹층(20b)이 노출된다. 또한, 적층체(10)의 제1 측면(13) 측 및 제2 측면(14) 측에는 각각 제3 유전체 세라믹층(41) 및 제3 유전체 세라믹층(42)이 배치된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제2 내부전극층(22)과 제2 유전체 세라믹층(20b) 사이에는 계면(2220b)이 존재한다. 또한, 제2 내부전극층(22)과 제3 유전체 세라믹층(41, 42) 사이에는 계면(2241, 2242)이 존재한다. 더욱이, 제2 유전체 세라믹층(20b)과 제3 유전체 세라믹층(41, 42) 사이에는 계면(20b41, 20b42)이 존재한다.
또한, 도 5에는 도시되어 있지 않지만, 제2 내부전극층(22) 및 제2 유전체 세라믹층(20b)의 두께 방향의 양측에는 제1 유전체 세라믹층(20a)이 배치된다. 따라서, 제1 유전체 세라믹층(20a)은 제2 유전체 세라믹층(20b), 제3 유전체 세라믹층(41, 42) 및 내부전극층(21, 22)과 직접 접촉하는 계면을 가진다고 할 수 있다.
더욱이, 제1 내부전극층(21)에 대해서도 도 5에 나타내는 제2 내부전극층(22)과 마찬가지로, 제1 유전체 세라믹층(20a), 제2 유전체 세라믹층(20b) 및 제3 유전체 세라믹층(41, 42)과의 사이에 계면을 가진다.
제1 유전체 세라믹층(20a) 중 제2 유전체 세라믹층(20b)과의 계면 근방에는 제2 유전체 세라믹층(20b)에서 유래하는 원소가 편석되어도 된다. 또한, 제1 유전체 세라믹층(20a) 중 제3 유전체 세라믹층(41 또는 42)과의 계면 근방에는 제3 유전체 세라믹층(41 또는 42)에서 유래하는 원소가 편석되어도 된다.
제2 유전체 세라믹층(20b) 중 제1 유전체 세라믹층(20a)과의 계면 근방에는 제1 유전체 세라믹층(20a)에서 유래하는 원소가 편석되어도 된다. 또한, 제2 유전체 세라믹층(20b) 중 제3 유전체 세라믹층(41 또는 42)과의 계면(20b41, 20b42) 근방에는 제3 유전체 세라믹층(41 또는 42)에서 유래하는 원소가 편석되어도 된다.
제3 유전체 세라믹층(41 및 42) 중 제1 유전체 세라믹층(20a)과의 계면 근방에는 제1 유전체 세라믹층(20a)에서 유래하는 원소가 편석되어도 된다. 또한, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42) 중 제2 유전체 세라믹층(20b)과의 계면(20b41, 20b42) 근방에는 제2 유전체 세라믹층(20b)에서 유래하는 원소가 편석되어도 된다.
제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22) 중 제1 유전체 세라믹층(20a)과의 계면 근방에는 제1 유전체 세라믹층(20a)에서 유래하는 원소가 편석되어도 된다. 또한, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22) 중 제2 유전체 세라믹층(20b)과의 계면(2220b) 근방에는 제2 유전체 세라믹층(20b)에서 유래하는 원소가 편석되어도 된다. 더욱이, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22) 중 제3 유전체 세라믹층(41, 42)과의 계면(2241, 2242) 근방에는 제3 유전체 세라믹층(41, 42)에서 유래하는 원소가 편석되어도 된다.
또한, 제2 내부전극층(22)과 제2 유전체 세라믹층(20b)의 계면(2220b)과, 제2 내부전극층(22)과 제3 유전체 세라믹층(41 또는 42)의 계면(2241 또는 2242)이 접한 부분의 근방(제2 내부전극층(22)의, 제1 단면(15) 측의 모서리부)에서는, 제2 유전체 세라믹층(20b)에서 유래하는 원소와, 제3 유전체 세라믹층(41 또는 42)에서 유래하는 원소 양쪽이 편석되어도 된다.
제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층의 공극률은 동일해도 되지만, 각각 달라도 된다.
적층 세라믹 콘덴서를 절단하여 각 유전체 세라믹층을 노출시킨 절단면을 주사형 전자현미경(SEM)으로 20000배로 관찰한다. 시야 사이즈가 6.3㎛×4.4㎛인 영역을 서로 영역이 중복되지 않도록 5군데에서 촬영하고, 얻어진 각 SEM 화상으로부터 화상 해석에 의해 시야 전체에 대한 공극이 차지하는 면적의 비율을 공극률로 산출하고, 5시야에서의 평균값을 구한다. 단, 제3 유전체 세라믹층이 복수층으로 구성된 경우, 각 층의 공극률을 개별적으로 구한 후, 층의 두께를 제3 유전체 세라믹층의 두께로 나눈 값과 각 층의 공극률의 곱의 총합을 제3 유전체 세라믹층의 공극률로 한다.
제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층은 세라믹 그레인을 포함하는 것이 바람직하다.
유전체 세라믹층이 세라믹 그레인을 포함하면, 세라믹 그레인들의 계면에서 계면 저항이 생기고, 내부전극층들의 절연 저항을 높이며, 단락의 발생을 방지할 수 있다.
세라믹 그레인의 계면에는 희토류가 존재하는 것이 바람직하다.
세라믹 그레인의 계면에 희토류가 존재하는 것은 TEM-EDX에 의한 원소분석에 의해 확인할 수 있다. 희토류로는 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 등을 들 수 있다.
세라믹 그레인의 계면에 희토류가 존재함으로써 유전체 세라믹층의 계면 저항을 더 높여서, 적층 세라믹 콘덴서의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다. 한편, Mg, Mn, Si 등이 존재해도 된다.
희토류는 Ti 100몰에 대하여 0.2몰% 이상, 5몰% 이하 존재하는 것이 바람직하다.
여기서 말하는 Ti 100몰은, 유전체 세라믹층을 구성하는 유전체 세라믹 재료가 페로브스카이트형 구조(ABO3로 나타내지는 구조, B=Ti)를 가지는 화합물을 주성분으로 하는 것을 전제로 하여, Ti 100몰에 대한 희토류의 존재량을 정한 것이다.
희토류의 존재량은 TEM-EDX에 의해 확인할 수 있다.
적층 세라믹 콘덴서에서는 제1 내부전극층 및 제2 내부전극층의 두께는 각각 0.4㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 제1 내부전극층 및 제2 내부전극층의 두께는 각각 0.38㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 제1 내부전극층 및 제2 내부전극층의 두께는 각각 0.25㎛ 이상인 것이 바람직하다.
제1 유전체 세라믹층의 두께는 0.55㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 제1 유전체 세라믹층의 두께는 각각 0.4㎛ 이상인 것이 바람직하다.
제2 유전체 세라믹층의 두께는 내부전극층의 두께와 동일한 것이 바람직하다.
제3 유전체 세라믹층(41 및 42) 각각의 두께는 5㎛ 이상, 40㎛ 이하인 것이 바람직하고, 5㎛ 이상, 20㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)의 두께는 서로 동일한 것이 바람직하다. 단, 이너층(41a) 및 아우터층(41b)이 상기의 범위를 충족시키면서 아우터층(41b)이 이너층(41a)보다 두꺼운 것이 바람직하다. 마찬가지로, 이너층(42a) 및 아우터층(42b)이 상기의 범위를 충족시키면서 아우터층(42b)이 이너층(42a)보다 두꺼운 것이 바람직하다.
적층 세라믹 콘덴서(1)의 형상 및 성능을 유지하는 관점에서, 이너층(41a)은 아우터층(41b)보다도 얇은 것이 바람직하다. 마찬가지로, 이너층(42a)은 아우터층(42b)보다도 얇은 것이 바람직하다.
이너층(41a 및 42a) 각각의 두께는 0.1㎛ 이상, 20㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이너층(41a 및 42a)의 두께는 서로 동일한 것이 바람직하다.
아우터층(41b 및 42b) 각각의 두께는 5㎛ 이상, 20㎛ 이하인 것이 바람직하다. 아우터층(41b 및 42b)의 두께는 서로 동일한 것이 바람직하다.
사이드 마진부의 각 세라믹층의 두께란, 적층(T)방향을 따라 제3 유전체 세라믹층의 두께를 복수 군데에서 측정했을 때의 평균값을 의미한다.
[적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법]
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법은, 바람직하게는, 미소성의 상태에 있는 복수개의 제1 유전체 세라믹층 및 복수개의 제2 유전체 세라믹층 그리고 복수쌍의 제1 내부전극층 및 제2 내부전극층으로 구성된 적층 구조를 가지며, 적층방향에 직교하는 폭방향에서 마주 보는 제1 측면 및 제2 측면에 상기 제1 내부전극층 및 상기 제2 내부전극층이 노출된 그린 칩을 준비하는 공정과, 상기 그린 칩의 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에 미소성의 제3 유전체 세라믹층을 형성함으로써, 미소성의 적층체를 제작하는 공정과, 상기 미소성의 적층체를 소성하는 공정을 포함하고, 상기 그린 칩을 준비하는 공정에서는 미소성의 제1 유전체 세라믹층의 표면에 미소성의 제1 내부전극층 또는 제2 내부전극층을 형성하고, 제1 내부전극층 및 제2 내부전극층이 마련되지 않은 영역에 미소성의 제2 유전체 세라믹층을 형성하여 얻어진 세라믹 그린시트를 적층하고, 상기 미소성의 적층체를 제작하는 공정에서는 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에 미소성의 이너층을 형성하고, 가장 외측에 미소성의 아우터층을 형성함으로써, 상기 미소성의 사이드 마진부가 형성되며, 상기 제1 유전체 세라믹층, 상기 제2 유전체 세라믹층 및 상기 제3 유전체 세라믹층 중 적어도 하나의 유전체 세라믹층의 조성이 다르다.
이하, 도 1에 나타내는 적층 세라믹 콘덴서(1)의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.
우선, 제1 유전체 세라믹층(20a), 제2 유전체 세라믹층(20b) 및 제3 유전체 세라믹층(41, 42)이 되어야 할 세라믹 그린시트를 준비한다. 세라믹 그린시트에는 상술한 유전체 세라믹 재료를 포함하는 세라믹 원료 외에, 바인더 및 용제 등이 포함된다. 또한, 세라믹 원료에는 희토류를 포함하는 첨가제를 첨가해도 된다. 첨가제에 포함되는 원소를 바꿈으로써, 제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층의 조성을 바꿀 수 있다. 주성분인 세라믹 원료는 동일한 것이 바람직하다.
세라믹 그린시트는 예를 들면, 캐리어 필름 상에서 다이 코터, 그라비어 코터, 마이크로 그라비어 코터 등을 이용하여 성형된다.
도 6, 도 7 및 도 8은 세라믹 그린시트의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 6, 도 7 및 도 8에는 각각 내층부(30)를 형성하기 위한 제1 세라믹 그린시트(101), 내층부(30)를 형성하기 위한 제2 세라믹 그린시트(102), 및 외층부(31 또는 32)를 형성하기 위한 제3 세라믹 그린시트(103)를 나타낸다.
도 6, 도 7 및 도 8에서는 제1 세라믹 그린시트(101), 제2 세라믹 그린시트(102) 및 제3 세라믹 그린시트(103)는 적층 세라믹 콘덴서(1)별로 분리되어 있지 않다. 도 6, 도 7 및 도 8에는 적층 세라믹 콘덴서(1)별로 분리할 때의 절단선(X 및 Y)이 나타나 있다. 절단선(X)은 길이(L)방향에 평행하며, 절단선(Y)은 폭(W)방향에 평행한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 세라믹 그린시트(101)에서는 제1 유전체 세라믹층(20a)에 대응하는 미소성의 제1 유전체 세라믹층(120a) 상에, 제1 내부전극층(21)에 대응하는 미소성의 제1 내부전극층(121)이 형성된다. 또한, 미소성의 제1 내부전극층(121)이 형성되지 않은 영역에, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 대응하는 미소성의 제2 유전체 세라믹층(120b)이 형성된다.
미소성의 제1 유전체 세라믹층(120a) 및 미소성의 제2 유전체 세라믹층(120b)은 유전체 세라믹층(20)에 대응하는 미소성의 유전체 세라믹층(120)이기도 하다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 제2 세라믹 그린시트(102)에서는 제1 유전체 세라믹층(20a)에 대응하는 미소성의 제1 유전체 세라믹층(120a) 상에, 제2 내부전극층(22)에 대응하는 미소성의 제2 내부전극층(122)이 형성된다. 또한, 미소성의 제2 내부전극층(122)이 형성되지 않은 영역에, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 대응하는 미소성의 제2 유전체 세라믹층(120b)이 형성된다.
미소성의 제1 유전체 세라믹층(120a) 및 미소성의 제2 유전체 세라믹층(120b)은 유전체 세라믹층(20)에 대응하는 미소성의 유전체 세라믹층(120)이기도 하다.
도 6에 나타내는 제1 세라믹 그린시트(101) 및 도 7에 나타내는 제2 세라믹 그린시트를 제작하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 미소성의 제1 유전체 세라믹층(120a)의 표면에, 소성에 의해 제2 유전체 세라믹층(20b)이 되는 유전체 세라믹과 용매의 혼합물인 유전체 페이스트, 및 소성에 의해 내부전극층(21 또는 22)이 되는 도전성 페이스트를 각각 소정의 영역에 부여하는 방법을 들 수 있다.
상기 유전체 페이스트 및 상기 도전성 페이스트를 부여하는 순서는 특별히 한정되지 않고, 먼저 유전체 페이스트를 부여한 후에 도전성 페이스트를 부여해도 되고, 먼저 도전성 페이스트를 부여한 후에 유전체 페이스트를 부여해도 된다.
또한, 먼저 부여한 페이스트의 표면의 일부를 나중에 부여한 페이스트의 일부가 덮도록, 유전체 페이스트 및 도전성 페이스트를 부여해도 된다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 외층부(31 또는 32)에 대응하는 제3 세라믹 그린시트(103)는, 제1 유전체 세라믹층에 대응하는 미소성의 제1 유전체 세라믹층(120a)으로 이루어지고, 미소성의 내부전극층(121 또는 122)이나 미소성의 제2 유전체 세라믹층(120b)은 형성되어 있지 않다.
제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)은 임의의 도전성 페이스트를 사용하여 형성할 수 있다. 도전성 페이스트에 의한 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)의 형성에는 예를 들면, 스크린 인쇄법, 그라비어 인쇄법 등의 방법을 이용할 수 있다.
제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)은 절단선(Y)에 의해 칸막이 된 길이(L)방향에 인접하는 2개의 영역에 걸쳐 배치되고, 폭(W)방향으로 띠 형상으로 연장된다. 제1 내부전극층(121)과 제2 내부전극층(122)에서는 절단선(Y)에 의해 칸막이 된 영역이 1열씩 길이(L)방향으로 어긋난다. 즉, 제1 내부전극층(121)의 중앙을 지나는 절단선(Y)이 제2 내부전극층(122) 사이의 영역(즉, 제2 유전체 세라믹층(120b)의 중앙)을 지나고, 제2 내부전극층(122)의 중앙을 지나는 절단선(Y)이 제1 내부전극층(121) 사이의 영역(즉, 제2 유전체 세라믹층(120b)의 중앙)을 지난다.
그 후, 제1 세라믹 그린시트(101), 제2 세라믹 그린시트(102) 및 제3 세라믹 그린시트(103)를 적층함으로써, 마더 블록을 제작한다.
도 9는 마더 블록의 일례를 모식적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 9에서는 설명의 편의상, 제1 세라믹 그린시트(101), 제2 세라믹 그린시트(102) 및 제3 세라믹 그린시트(103)를 분해하여 나타낸다. 실제의 마더 블록(104)에서는 제1 세라믹 그린시트(101), 제2 세라믹 그린시트(102) 및 제3 세라믹 그린시트(103)가 정수압 프레스 등의 수단에 의해 압착되어서 일체화되어 있다.
도 9에 나타내는 마더 블록(104)에서는 내층부(30)에 대응하는 제1 세라믹 그린시트(101) 및 제2 세라믹 그린시트(102)가 적층(T)방향으로 교대로 적층되어 있다. 더욱이, 교대로 적층된 제1 세라믹 그린시트(101) 및 제2 세라믹 그린시트(102)의 적층(T)방향의 상하면에, 외층부(31 및 32)에 대응하는 제3 세라믹 그린시트(103)가 적층되어 있다. 한편, 도 9에서는 제3 세라믹 그린시트(103)가 각각 3매씩 적층되어 있으나, 제3 세라믹 그린시트(103)의 매수는 적절히 변경 가능하다.
얻어진 마더 블록(104)을 절단선(X 및 Y)(도 6, 도 7 및 도 8 참조)을 따라 절단함으로써 복수개의 그린 칩을 제작한다. 이 절단에는 예를 들면, 다이싱, 프레스 커팅, 레이저 커트 등의 방법이 적용된다.
도 10은 그린 칩의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 10에 나타내는 그린 칩(110)은 미소성의 상태에 있는 복수개의 제1 유전체 세라믹층(120a) 및 제2 유전체 세라믹층(120b)과 복수쌍의 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)으로 구성된 적층 구조를 가진다. 그린 칩(110)의 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)은 절단선(X)을 따르는 절단에 의해 드러난 면이며, 제1 단면(115) 및 제2 단면(116)은 절단선(Y)을 따르는 절단에 의해 드러난 면이다. 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)에는 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)이 노출된다. 또한, 제1 단면(115)에는 제1 내부전극층(121)과 제2 유전체 세라믹층(120b)만 노출되고, 제2 단면(116)에는 제2 내부전극층(122)과 제2 유전체 세라믹층(120b)만 노출된다.
제1 유전체 세라믹층(120a)은 제1 측면(113), 제2 측면(114), 제1 단면(115) 및 제2 단면(116)에 노출되지만, 제2 유전체 세라믹층은 배치되는 영역에서 노출된 장소가 다르다.
즉, 제1 단면(115) 측에 배치되는 제2 유전체 세라믹층(120b)은 제2 단면(116)에는 노출되지 않고, 제2 단면(116) 측에 배치되는 제2 유전체 세라믹층(120b)은 제1 단면(115)에는 노출되지 않는다.
얻어진 그린 칩(110)의 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)에 미소성의 제3 유전체 세라믹층을 형성함으로써, 미소성의 적층체를 제작한다. 미소성의 제3 유전체 세라믹층은 예를 들면, 그린 칩의 제1 측면 및 제2 측면에, 유전체 세라믹으로 이루어지는 세라믹 그린시트를 붙임으로써 형성된다.
예를 들면, 제3 유전체 세라믹층이 이너층 및 아우터층의 2층으로 구성되는 경우, 우선, 이너층용 세라믹 그린시트를 제작하기 위해, BaTiO3 등을 주성분으로 하는 유전체 세라믹 재료를 포함하는 세라믹 원료 외에, 바인더 및 용제 등을 포함하는 세라믹 슬러리를 제작한다. 이너층용 세라믹 슬러리에는 소결 조제인 Si가 첨가되어도 된다. 이너층은 그린 칩(110)과 접착하기 위한 역할을 가진다.
또한, 이너층용 세라믹 슬러리에 액상 타입의 금속을 넣어도 되고, 이너층용 세라믹 슬러리에 내층부를 형성하기 위한 세라믹 그린시트보다도 많은 희토류 원소나 Mg, Mn을 첨가해도 된다. 이와 같이 함으로써 내부전극층의 폭방향 단부로 끼이는 유전체 세라믹층에 포함되는 세라믹 그레인의 입성장을 억제할 수 있다.
다음으로, 아우터층용 세라믹 그린시트를 제작하기 위해, BaTiO3 등을 주성분으로 하는 유전체 세라믹 재료를 포함하는 세라믹 원료 외에, 바인더 및 용제 등을 포함하는 세라믹 슬러리를 제작한다. 또한, 아우터층용 세라믹 슬러리에는 소결 조제인 Si가 첨가되어도 된다. 또한, 이너층용 세라믹 그린시트에 포함되는 Si는 아우터층용 세라믹 그린시트에 포함되는 Si보다 많은 것이 바람직하다. 함유율의 정도는 절단면을 WDX에 의해 촬상하고, Si가 검출된 영역의 면적의 크고 작음에 따라 판단된다.
수지 필름의 표면에 아우터층용 세라믹 슬러리를 도포하고 건조함으로써, 아우터층용 세라믹 그린시트가 형성된다. 수지 필름 상의 아우터층용 세라믹 그린시트의 표면에 이너층용 세라믹 슬러리를 도포하고 건조함으로써, 이너층용 세라믹 그린시트가 형성된다. 이상에 의해, 2층 구조를 가지는 세라믹 그린시트가 얻어진다.
한편, 2층 구조를 가지는 세라믹 그린시트는 예를 들면, 아우터층용 세라믹 그린시트와 이너층용 세라믹 그린시트 각각을 미리 형성해 두고, 그 후, 각각을 맞붙임으로써도 얻어진다. 또한, 세라믹 그린시트는 2층에 한정되지 않고, 3층 이상의 복수층이어도 된다.
그 후, 수지 필름으로부터 세라믹 그린시트를 박리한다.
이어서, 세라믹 그린시트의 이너층용 세라믹 그린시트와 그린 칩(110)의 제1 측면(113)을 대향시키고, 프레싱하여 펀칭함으로써, 미소성의 사이드 마진부(41)가 형성된다. 더욱이, 그린 칩(110)의 제2 측면(114)에 대해서도 세라믹 그린시트의 이너층용 세라믹 그린시트를 대향시키고, 프레싱하여 펀칭함으로써, 미소성의 사이드 마진부(42)가 형성된다. 이 때, 그린 칩의 측면에는 미리 접착제가 되는 유기 용제를 도포해 두는 것이 바람직하다. 이상에 의해, 미소성의 적층체가 얻어진다.
상기의 방법에 의해 얻어진 미소성의 적층체에 대하여 배럴 연마 등을 실시하는 것이 바람직하다. 미소성의 적층체를 연마함으로써, 소성 후의 적층체(10)의 모서리부 및 능선부가 라운드형으로 형성된다.
그 후, 미소성의 적층체에서, 그린 칩(110)의 제1 단면(115) 및 제2 단면(116)의 각 단면 상에, Ni 및 세라믹 재료를 함유하는 외부전극용 도전성 페이스트를 도포한다.
외부전극용 도전성 페이스트는 세라믹 재료로서, 제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 또는 아우터층과 동일한 유전체 세라믹 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 외부전극용 도전성 페이스트 중의 세라믹 재료의 함유율은 바람직하게는 15중량% 이상이다. 또한, 외부전극용 도전성 페이스트 중의 세라믹 재료의 함유율은 바람직하게는 25중량% 이하이다.
다음으로, 외부전극용 도전성 페이스트가 도포된 미소성의 적층체에 대하여, 예를 들면, 질소분위기 중 소정의 조건으로 탈지 처리를 실시한 후, 질소-수소-수증기 혼합 분위기 중 소정의 온도로 소성한다. 이로써, 미소성의 적층체 및 외부전극용 도전성 페이스트가 동시에 소성되고, 이른바 코파이어법에 의해, 적층체(10)와, 제1 내부전극층(21)에 접속되는 Ni층과, 제2 내부전극층(22)에 접속되는 Ni층이 동시에 형성된다. 그 후, 각각의 Ni층의 표면 상에, Ni도금에 의한 제1 도금층과, Sn도금에 의한 제2 도금층을 순서대로 적층시킨다. 이로써, 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)이 형성된다.
한편, 적층체(10)와 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)은 이른바 포스트 파이어법에 의해 각기 다른 타이밍에 형성되어도 된다. 구체적으로는, 우선, 미소성의 적층체에 대하여, 예를 들면, 질소분위기 중, 소정의 조건으로 탈지 처리를 실시한 후, 질소-수소-수증기 혼합 분위기 중, 소정의 온도로 소성함으로써 적층체(10)를 형성한다. 그리고 적층체(10)의 제1 단면(15) 및 제2 단면(16)의 각 단면 상에, Cu분말을 함유하는 도전성 페이스트를 도포하여 베이킹한다. 이로써, 제1 내부전극층(21)에 접속되는 하부전극층과, 제2 내부전극층(22)에 접속되는 하부전극층이 형성된다. 그리고 각각의 하부전극층의 표면 상에, 도전성 입자(예를 들면, Cu, Ag, Ni 등의 금속 입자) 및 수지를 함유하는 도전성 수지층과, Ni도금에 의한 제1 도금층과, Sn도금에 의한 제2 도금층을 순서대로 적층시킨다. 이로써, 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)이 형성된다.
이상에 의해, 적층 세라믹 콘덴서(1)가 제조된다.
상술한 실시형태에서는 마더 블록(104)을 절단선(X 및 Y)으로 절단하여 복수개의 그린 칩을 얻고 나서, 그린 칩의 양 측면에 미소성의 제3 유전체 세라믹층을 형성했지만, 이하와 같이 변경하는 것도 가능하다.
즉, 마더 블록을 절단선(X)만을 따라 절단함으로써, 절단선(X)을 따르는 절단에 의해 드러난 측면에 제1 내부전극층 및 제2 내부전극층이 노출된, 복수개의 봉상(棒狀)의 그린 블록체를 얻고 나서, 그린 블록체의 양 측면에 미소성의 제3 유전체 세라믹층을 형성한 후, 절단선(Y)으로 절단하여 복수개의 미소성의 적층체를 얻고, 그 후, 미소성의 적층체를 소성해도 된다. 소성 후는 전술한 실시형태와 동일한 공정을 실시함으로써, 적층 세라믹 콘덴서를 제조할 수 있다.
본 발명은 이하의 〔1〕~〔7〕의 구성을 더 포함한다.
〔1〕 유전체 세라믹층과 내부전극층 및 외부전극 사이의 합금부
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제2 유전체 세라믹층(20b)과 제1 내부전극층(21) 사이, 및 제2 유전체 세라믹층(20b)과 제2 내부전극층(22) 사이 각각에, 제2 합금부(320)가 형성된다. 또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서, 제1 유전체 세라믹층(20a)과 제1 내부전극층(21) 사이, 및 제1 유전체 세라믹층(20a)과 제2 내부전극층(22) 사이 각각에, 제1 합금부(310)가 형성된다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 제2 내부전극층(22)에서의 제2 유전체 세라믹층(20b)과의 계면(2220b)에는 금속 원소(321a)가 편석된다. 제2 합금부(320)는 금속 원소(321a)에 의한 층상(層狀)의 편석인 편석층(321)에 의해 형성된다. 이와 마찬가지로, 제1 내부전극층(21)에서의 제2 유전체 세라믹층(20b)과의 계면(2220b)에도 금속 원소(321a)가 편석되어 편석층(321)이 형성되고, 편석층(321)에 의한 제2 합금부(320)가 형성된다. 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에서의 제2 유전체 세라믹층(20b) 측의 표면에는 각각 제2 합금부(320)가 형성된다. 제2 합금부(320)는 제1 내부전극층(21)과 제2 유전체 세라믹층(20b) 사이 및 제2 내부전극층(22)과 제2 유전체 세라믹층(20b) 사이에 형성되게 된다.
또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제2 내부전극층(22)에서의 제1 유전체 세라믹층(20a)과의 계면(2220a)에는 금속 원소(311a)가 편석된다. 제1 합금부(310)는 금속 원소(311a)에 의한 층상의 편석인 편석층(311)에 의해 형성된다. 이와 마찬가지로, 제1 내부전극층(21)에서의 제1 유전체 세라믹층(20a)과의 계면(2220a)에는 금속 원소(311a)가 편석되어 편석층(311)이 형성되고, 편석층(311)에 의한 제1 합금부(310)가 형성된다. 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에서의 제1 유전체 세라믹층(20a) 측의 표면에는 각각 제1 합금부(310)가 형성되게 된다. 제1 합금부(310)는 제1 내부전극층(21)과 제1 유전체 세라믹층(20a) 사이 및 제2 내부전극층(22)과 제1 유전체 세라믹층(20a) 사이에 형성되게 된다.
제2 합금부(320)를 형성하는 편석된 금속 원소(321a)는 복수개의 종류가 존재한다. 편석층(321)을 형성하는 복수 종류의 금속 원소(321a)로는 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)을 구성하는 금속 원소 중 가장 많이 포함되는 금속 원소와, 제2 유전체 세라믹층(20b)에서 유래하는 원소를 포함한다. 또한, 제1 합금부(310)를 형성하는 편석된 금속 원소(311a)도 마찬가지이다. 즉, 금속 원소(311a)는 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)을 구성하는 금속 원소 중 가장 많이 포함되는 금속 원소와, 제1 유전체 세라믹층(20a)에서 유래하는 원소를 포함한다.
제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)을 구성하는 금속 원소 중 가장 많이 포함되는 금속 원소로는 예를 들면, Ni, Cu, Ag, Pd, Au, Pt 중 1종류를 들 수 있다. 한편, 제2 유전체 세라믹층(20b) 및 제1 유전체 세라믹층(20a)에서 유래하는 원소로는 예를 들면, 첨가제로서의 금속 원소를 들 수 있다. 구체적으로는, Sn, In, Ga, Zn, Bi, Pb, Cu, Ag, Pd, Pt, Ph, Ir, Ru, Os, Fe, V, Y, Ge의 금속군 중 어느 1종류 이상의 금속 원소를 들 수 있고, 이 중에서는 Sn, Ga, Ge가 특히 바람직하다. 이하, 상기 금속군을 금속군(M)이라고 칭하는 경우가 있다.
금속 원소(321a)의 편석은, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 금속 원소가 제2 유전체 세라믹층(20b)의 소성 시에 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)으로 이동함으로써 생긴다. 또한, 금속 원소(311a)의 편석은 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 금속 원소가 제1 유전체 세라믹층(20a)의 소성 시에 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)으로 이동함으로써 생긴다.
제1 유전체 세라믹층(20a)이 BaTiO3을 주성분으로 하는 경우, 제2 합금부(320)는 제1 합금부(310)보다도, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 금속 원소, 즉 상기 금속군(M) 중 어느 1종류 이상의 함유율에서의 Ti 100몰에 대한 몰비가 높다.
도 13은 적층체(10)의, 폭(W)방향 중앙부, 길이(L)방향 및 적층(T)방향을 포함하는 면을 나타낸다. 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 도 13에 나타내는 면에서, 제1 내부전극층(21)은 제2 외부전극(52)에 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부에, 길이(L)방향으로 불연속적으로 점재하는 복수개의 제1 점재 내부전극(210)을 포함한다. 또한, 제2 내부전극층(22)은 제1 외부전극(51)에 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부에, 길이(L)방향으로 불연속적으로 점재하는 복수개의 제2 점재 내부전극(220)을 포함한다. 제1 점재 내부전극(210) 및 제2 점재 내부전극(220) 각각은 제2 유전체 세라믹층(20b)의 내부에 형성된다. 복수개의 제1 점재 내부전극(210)은 폭(W)방향으로 연장되면서 제1 내부전극층(21)에 연결되는 경우가 있다. 또한, 복수개의 제2 점재 내부전극(220)도 폭(W)방향으로 연장되면서 제2 내부전극층(22)에 연결되는 경우가 있다.
제1 점재 내부전극(210) 및 제2 점재 내부전극(220) 각각의 주위에는 제4 합금부(340)가 형성된다. 제4 합금부(340)는 금속 원소(341a)에 의한 층상의 편석인 편석층(341)에 의해 형성된다. 금속 원소(341a)는, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)을 구성하는 금속 원소 중 가장 많이 포함되는 금속 원소와, 제2 유전체 세라믹층(20b)에서 유래하는 상기 금속군(M) 중 어느 1종류 이상의 금속 원소를 포함한다.
금속 원소(341a)의 편석은 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 금속 원소가 제2 유전체 세라믹층(20b)의 소성 시에 제1 점재 내부전극(210) 및 제2 점재 내부전극(220)으로 이동함으로써 생긴다. 한편, 금속 원소(341a)의 편석은 하나 혹은 복수개의 제1 점재 내부전극(210) 및 복수개의 제2 점재 내부전극(220)의 주위에 생긴다. 혹은 제1 점재 내부전극(210) 전체의 주위 및 제2 점재 내부전극(220) 전체의 주위에 생기는 경우도 있다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)과 제1 내부전극층(21) 사이, 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)과 제2 내부전극층(22) 사이 각각에, 제3 합금부(330)가 형성된다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 제1 내부전극층(21)에서의 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)과의 계면(2220c)에는 금속 원소(331a)가 편석된다. 또한, 제2 내부전극층(22)에서의 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)과의 계면(2220c)에도 금속 원소(331a)가 편석된다. 제3 합금부(330)는 금속 원소(331a)에 의한 층상의 편석, 즉 편석층(331)에 의해 형성된다. 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에서의 제3 유전체 세라믹층(41 및 42) 측의 표면에는 각각 제3 합금부(330)가 형성되게 된다. 제3 합금부(330)는 제1 내부전극층(21)과 제3 유전체 세라믹층(41 및 42) 사이, 및 제2 내부전극층(22)과 제3 유전체 세라믹층(41 및 42) 사이 각각에 형성되게 된다.
금속 원소(331a)는 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)을 구성하는 금속 원소 중 가장 많이 포함되는 금속 원소와, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에서 유래하는 상기 금속군(M) 중 어느 1종류 이상의 금속 원소를 포함한다. 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에서 유래하는 원소로는 예를 들면, 첨가제로서의 금속 원소 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 상기 금속군(M) 중 어느 1종류 이상의 금속 원소를 들 수 있다.
금속 원소(331a)의 편석은 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 금속 원소가 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)의 소성 시에 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)으로 이동함으로써 생긴다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서, 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)이 각각 하부전극층으로서 Ni층을 포함하면서 코파이어법으로 형성되는 경우, 도 15에 나타내는 바와 같이, 그 Ni층에 제5 합금부(350)가 형성된다.
도 15는 제1 외부전극(51)에서의 제2 유전체 세라믹층(20b)과의 계면(51b)에 제5 합금부(350)가 형성된 상태를 나타낸다. 제5 합금부(350)는 금속 원소(351a)에 의한 층상의 편석인 편석층(351)에 의해 형성된다. 이와 마찬가지로, 제2 외부전극(52)에서의 제2 유전체 세라믹층(20b)과의 계면(51b)에도 금속 원소(351a)의 편석에 의한 제5 합금부(350)가 형성된다. 금속 원소(351a)의 편석은 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 금속 원소가 제2 유전체 세라믹층(20b)의 소성 시에 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)으로 이동함으로써 생긴다.
한편, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)의 적층체(10)에서는 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)과 제2 유전체 세라믹층(20b)의, 서로 인접하는 단부는 서로 중첩되는 양태여도 된다. 예를 들면, 도 16에 나타내는 바와 같이, 제2 유전체 세라믹층(20b)의 단부가 제2 내부전극층(22)의 단부 상에 중첩되어도 된다. 또한, 도 17에 나타내는 바와 같이, 제2 유전체 세라믹층(20b)의 단부가 제1 내부전극층(21)의 단부 상에 중첩되어도 된다. 이와 같이 단부가 중첩되는 양태에서는 제2 유전체 세라믹층(20b) 상에 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)이 각각 중첩되어도 된다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제2 유전체 세라믹층(20b)과 제1 내부전극층(21) 사이, 및 제2 유전체 세라믹층(20b)과 제2 내부전극층(22) 사이 각각에, 내부전극층을 구성하는 금속 원소 중 가장 많이 포함되는 하나의 금속 원소와, Sn, In, Ga, Zn, Bi, Pb, Cu, Ag, Pd, Pt, Ph, Ir, Ru, Os, Fe, V, Y의 금속군(M) 중 어느 1종류 이상의 금속 원소를 포함하는 제2 합금부(320)가 형성된다.
제2 유전체 세라믹층(20b)에 접촉하는 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22) 각각의 단부에는 전계가 집중되기 쉽고, 그 때문에, 적층 세라믹 콘덴서로서의 신뢰성을 저하시킬 우려가 있었다. 그러나 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)는 제2 유전체 세라믹층(20b)과, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22) 사이에 제2 합금부(320)가 형성됨으로써, 전계 집중이 억제되고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제1 유전체 세라믹층(20a)이 Ba 및 Ti를 포함하는 경우에, 제1 유전체 세라믹층(20a)과 제1 내부전극층(21) 사이, 및 제1 유전체 세라믹층(20a)과 제2 내부전극층(22) 사이 각각에, 내부전극층을 구성하는 금속 원소 중 가장 많이 포함되는 금속 원소와, 상기 금속군(M) 중 어느 1종류 이상의 금속 원소를 포함하는 제1 합금부(310)가 형성된다. 제2 합금부(320)는 제1 합금부(310)보다도 상기 금속군(M)의 함유율에서의 Ti 100몰에 대한 몰비가 높다.
이로써, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에서의 제2 유전체 세라믹층(20b)과의 계면의 근방 부분은 제2 합금부(320)에 의해 전계 집중이 억제되고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 전계 집중이 일어나기 쉬운 제2 유전체 세라믹층(20b)에 접촉하는 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)의 단부에 형성하는 제2 합금부(320)를, 제1 유전체 세라믹층(20a) 측에 형성되는 제1 합금부(310)보다도, 금속군(M)의 함유율에서의 Ti 100몰에 대한 몰비를 높게 함으로써, 제2 유전체 세라믹층(20b) 측의 전계 집중을 효과적으로 억제하여, 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.
제1 유전체 세라믹층(20a) 및 제2 유전체 세라믹층(20b) 각각에 첨가되는 금속군(M)의 금속량을 컨트롤함으로써, 제1 합금부(310) 및 제2 합금부(320)의 두께와, 함유되는 금속군(M)의 농도는 컨트롤되는 것이 가능해진다. 예를 들면, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 첨가되는 금속군(M)의 농도가 제1 유전체 세라믹층(20a)보다 높은 경우, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 가까워짐에 따라 제2 합금부(320)의 두께가 증대되거나, 혹은 금속군(M)의 농도가 진해지며, 경우에 따라서는 그들 양쪽의 변화가 생긴다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 적층체(10)의, 폭(W)방향 중앙부, 길이(L)방향 및 적층(T)방향을 포함하는 면에서, 제1 내부전극층(21)은 제2 외부전극(52)에 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부에, 길이(L)방향으로 불연속적으로 점재하는 제1 점재 내부전극(210)을 포함하고, 제2 내부전극층(22)은 제1 외부전극(51)에 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부에, 길이(L)방향으로 불연속적으로 점재하는 제2 점재 내부전극(220)을 포함하며, 제1 점재 내부전극(210) 및 제2 점재 내부전극(220) 각각의 주위에, 내부전극층을 구성하는 금속 원소 중 가장 많이 포함되는 금속 원소와, 상기 금속군(M) 중 어느 1종류 이상의 금속 원소를 포함하는 제4 합금부(340)가 형성된다.
제1 점재 내부전극(210) 및 제2 점재 내부전극(220)이 폭(W)방향으로 연장되면서 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에 각각 연결되는 경우, 그 연결 부분에 전계가 집중되면, 절연 파괴가 일어나서 신뢰성이 저하될 우려가 있다. 그러나 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)는 제1 점재 내부전극(210) 및 제2 점재 내부전극(220) 각각의 주위에 형성된 제4 합금부(340)에 의해, 전계 집중에 의한 절연 파괴가 억제되고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)과 제1 내부전극층(21) 사이, 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)과 제2 내부전극층(22) 사이 각각에, 내부전극층을 구성하는 금속 원소 중 가장 많이 포함되는 금속 원소와, 상기 금속군(M) 중 어느 1종류 이상의 금속 원소를 포함하는 제3 합금부(330)가 형성된다.
이로써, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에서의 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)과의 계면의 근방 부분은 제3 합금부(330)에 의해 전계 집중이 억제되고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)은 Ni를 포함하고, 제2 유전체 세라믹층(20b)과, 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52) 사이에, 상기 금속군(M) 중 어느 1종류 이상의 금속 원소가 Ni에 편석된 제5 합금부(350)가 형성된다.
이로써, 제1 내부전극층(21)과 제2 외부전극(52) 사이, 및 제2 내부전극층(22)과 제1 외부전극(51) 사이의 간격, 즉 제2 유전체 세라믹층(20b)의 길이(L)방향의 거리가, 예를 들면 15㎛ 미만이 되는 바와 같은 좁은 경우에도 제5 합금부(350)가 존재함으로써, 내부전극층과 외부전극 사이에서 전계 집중에 의한 절연 파괴가 일어나기 어렵고, 따라서, 신뢰성이 향상된다.
[시험예 1]
다음으로, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서 제1 합금부(310), 제2 합금부(320) 및 제3 합금부(330)의 효과를 검증하는 시험예 1에 대해 설명한다.
· TEM 분석에 대해
상술한 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서, 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)을 코파이어하지 않고, 그린 칩(110)을 소성하여 얻어진 적층체(10)에 대하여, 제1 측면(13) 측 및 제2 측면(14) 측으로부터 연마하여, 도 18에 나타내는 바와 같은, 폭(W)방향의 중앙부를 남긴 연마체를 시험체로서 얻는다.
제1 합금부(310)가 함유하는 금속 원소의 종류 및 금속량(금속 농도)을 이하와 같이 하여 분석했다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 길이(L)방향의 중앙부에서 길이(L)방향과 직교하는 가상선(OL1)을 상정했다. 그리고 가상선(OL1)을 따라, 연마체의 정전 용량의 취득에 따른 제1 유전체 세라믹층(20a)과, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)이 적층된 영역을 적층방향으로 3등분하고, 상부영역(E1), 중앙영역(E2) 및 하부영역(E3)의 3개의 영역으로 나눈다.
연마체로부터 상부영역(E1), 중앙영역(E2) 및 하부영역(E3)을 잘라내고, 상부영역(E1), 중앙영역(E2) 및 하부영역(E3) 각각을 Ar 이온밀링 등에 의해 박막화하여, 각 영역에서 각각 3개의 박막 시료를 얻는다.
이상과 같이 하여 얻어진 시험체의 상부영역(E1), 중앙영역(E2) 및 하부영역(E3)의 3개의 박막 시료에 대해, TEM 관찰 및 TEM에 부속된 EDX에 의한 원소 매핑을 실시했다.
그 결과, 상부영역(E1) 및 하부영역(E3)과 중앙영역(E2)에서는 유의차가 보이지 않았기 때문에, 중앙영역(E2)에서 얻어진 결과를 유전체 세라믹층 및 내부전극층의 미세구조로 간주한다. 그 결과, 제1 합금부(310)가 함유하는 금속 원소의 종류 및 금속량(금속 농도)을 알 수 있다.
또한, 제2 합금부(320)가 함유하는 금속 원소의 종류 및 금속량(금속 농도)은 제2 합금부(320)가 존재하는 길이(L)방향의 일단부(一端部)의 영역에서 상기와 마찬가지로 박막 시료를 얻음으로써 분석할 수 있다. 즉, 도 18에 나타내는 연마체에서, 길이(L)방향의 일단부에서 길이(L)방향과 직교하는 가상선(OL2)을 상정하고, 가상선(OL2)을 따라 적층방향으로 3등분한 상부영역(E4), 중앙영역(E5) 및 하부영역(E6)의 3개의 영역의 박막 시료를 얻는다. 그리고 상부영역(E4), 중앙영역(E5) 및 하부영역(E6)의 3개의 박막 시료에 대해, TEM 관찰 및 TEM에 부속된 EDX에 의한 원소 매핑을 실시하고, 제2 합금부(320)가 함유하는 금속 원소의 종류 및 금속량(금속 농도)을 조사했다.
제2 합금부 및 제1 합금부에 대해서는 TEM 관찰상에 의한 EDX 매핑상에 의한 분석에 의해, Sn의 농도를 조사했다. TEM의 측정점은 약 5㎚~10㎚ 간격으로 측정했다. 내부전극층과 유전체 세라믹층의 계면에서 다른 측정 부분보다 3배 이상의 관측값이 얻어진 영역을 합금부로 하고, 그 평균값을 합금부의 금속 농도로 한다.
표 1에 나타내는 시험예 1-1~1-5의 적층 세라믹 콘덴서를 각각 18개씩 준비했다. 시험예 1-2는, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에서 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)을 Ni로 구성하고, 제1 유전체 세라믹층(20a) 및 제2 유전체 세라믹층(20b)에 첨가제로서의 Sn을 동량(同量) 첨가했다. 시험예 1-3~1-5는 시험예 1-2보다도 제2 유전체 세라믹층(20b)으로의 Sn의 첨가량을 점차 많게 했다. 또한, 시험예 1-1은 제2 유전체 세라믹층(20b)에 Sn을 첨가하지 않는 점 이외에는 시험예 1-2~1-5와 동일한 조건의 적층 세라믹 콘덴서로 했다.
시험예 1-1~1-5의 적층 세라믹 콘덴서에 대해, 실온 150°의 환경하에서, 6.3V의 전압을 인가한 상태로 저항값(kΩ)을 측정하고, MTTF(평균 고장 시간)를 조사하고, 판정을 실시했다. MTTF는 저항값이 10kΩ 이하가 된 시점으로 하고, MTTF가 15.3시간(hr) 이하였을 경우의 판정을 ×로 하고, 15.3시간(hr)을 초과하여 30시간까지를 판정 ○(양호), 30시간 초과를 판정 ◎(우량)으로 판정했다. 그 결과를 표 1에 병기한다. 한편, 내부전극층의 커버리지는 80%를 하회하는 경우는 정전 용량을 측정하기 어려워지기 때문에, 측정 불능으로 했다.
표 1에 따르면, 제2 합금부가 형성됨으로써, MTTF는 규정 시간인 15.3시간을 모두 초과하여 양호하고, Sn의 농도가 높으면 높을수록 양호한 것을 알 수 있다. 한편, Sn에 의한 제2 합금부가 형성되지 않는 시험예 1-1은 MTTF가 규정 시간을 초과하지 못 했다. 이로써, 제2 합금부가 적층 세라믹 콘덴서의 신뢰성을 높이는 것이 확인되었다.
다음으로, 시험예 1-1 외에, 표 2에 나타내는 시험예 1-6~1-9의 적층 세라믹 콘덴서를 각각 18개씩 준비했다. 시험예 1-6은 상기 시험예 1-2에서, 추가로 제3 유전체 세라믹층에 첨가제로서의 Sn을 제1 유전체 세라믹층 및 제2 유전체 세라믹층과 동량 첨가했다. 시험예 1-7~1-9는 시험예 1-6보다도, 제3 유전체 세라믹층으로의 Sn의 첨가량을 점차 많게 했다. 시험예 1-1은 제3 유전체 세라믹층에 Sn은 첨가하지 않았다.
시험예 1-1 및 1-6~1-9에 대해, 상기 시험예 1-1~1-5와 동일한 요령으로 MTTF 판정을 실시했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
표 2에 따르면, 제2 합금부와 함께 제3 합금부가 형성됨으로써, MTTF는 규정 시간인 15.3시간을 모두 초과하여 양호하고, Sn의 농도가 높으면 높을수록 양호한 것을 알 수 있다. 한편, Sn에 의한 제2 합금부 및 제3 합금부가 모두 형성되지 않는 시험예 1-1은 MTTF가 규정 시간을 초과하지 못 했다. 이로써, 제2 합금부 및 제3 합금부가 적층 세라믹 콘덴서의 신뢰성을 높이는 것이 확인되었다.
〔2〕 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경
도 19는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)의, 길이(L)방향 및 폭(W)방향을 포함하는 면이며, 제2 유전체 세라믹층(20b) 및 제2 내부전극층(22)을 포함하는 면을 나타낸다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 적층 세라믹 콘덴서(1)에서의 제1 단면(15) 측의 단부의 폭(W)방향 양측은 제2 유전체 세라믹층(20b)과 제2 내부전극층(22)과 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 의해 둘러싸인 계면의 교점(400)을 가진다. 이 교점(400)은 제2 유전체 세라믹층(20b)과 제2 내부전극층(22)의 계면(2220b)과, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에서의 폭(W)방향 내측의 면(401)의 교점이다. 또한, 이와 마찬가지로, 제2 단면(16) 측의 단부의 폭(W)방향 양측도 제2 유전체 세라믹층(20b)과 제1 내부전극층(21)과 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 의해 둘러싸인 계면의 교점(400)을 가진다.
교점(400)을 중심으로 한 반경 5㎛의 원(400r)의 내측의 영역은 제2 교점근방 영역(420)으로 정의된다. 교점(400)을 중심으로 한 반경 5㎛의 원(400r)의 내측의 영역은 제3 교점근방 영역(430)으로 정의된다. 원(400r)의 내측의 영역에는 원(400r)의 선 상도 포함된다. 이하의 설명에서는 제2 유전체 세라믹층(20b) 측의 제2 교점근방 영역(420)과, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42) 측의 제3 교점근방 영역(430)을 합하여, 교점근방 영역(440)이라고 하는 경우가 있다.
제2 교점근방 영역(420)의 내측의 영역에는 제2 유전체 세라믹층(20b)의 일부가 포함된다. 제3 교점근방 영역(430)의 내측의 영역에는 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)의 일부가 포함된다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는,
(A) 각 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작다.
(B) 또한, 그 작음의 비율로는 5% 이상 작으면 바람직하다.
한편, 이 경우의 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경이란, 제2 교점근방 영역(420) 이외의 부분에서의 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경을 말하고, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경이란, 제3 교점근방 영역(430) 이외의 부분에서의 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경을 말한다.
상기의 구성 (A) 또는 (B)를 가지는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)는 추가로 이하의 (C)~(I)의 구성 중 어느 하나를 가지면 바람직하다.
(C) 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차는 5% 이내이며, 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 크며, 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 작다.
(D) 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차는 5% 이내이며, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 및 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 작고, 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작다.
(E) 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차는 5% 이내이며, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 작고, 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작다.
(F) 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차, 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차, 및 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차 중 어느 것이나 5% 이내이며, 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 작다.
(G) 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작고, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작으며, 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작다.
(H) 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작고, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작으며, 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작다.
(I) 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작고, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 또는 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작다.
제1 유전체 세라믹층(20a), 제2 유전체 세라믹층(20b), 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 각 유전체 세라믹층을 형성하는 유전체 세라믹 슬러리에 포함되는 Si, Mn 등으로 대표되는 소결 조제의 양을 조정하고, 더욱이 소성 온도를 조정함으로써 컨트롤할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경이, 교점근방 영역(440)의 주위의 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작다.
교점근방 영역(440)에는 전계가 집중되기 쉽고, 전계 집중이 일어나면 적층 세라믹 콘덴서로서의 신뢰성을 저하시킬 우려가 있다. 그러나 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경이, 그 주위의 제1 유전체 세라믹층(20a), 제2 유전체 세라믹층(20b), 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42) 각각에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작다. 이와 같이 평균 입자경이 작음으로써, 입계가 다수 존재하여 전계 집중이 억제된다. 그 결과, 적층 세라믹 콘덴서로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
[시험예 2]
다음으로, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경이, 그 주위의 제1 유전체 세라믹층(20a), 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42) 각각에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작은 것이 우위인 것을 검증하는 시험예 2에 대해 설명한다.
제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층 각각에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은 이하와 같이 측정한다.
(제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경)
상술한 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서, 제1 외부전극(51) 및 제2 외부전극(52)을 코파이어하지 않고, 그린 칩(110)을 소성하여 얻어진 적층체(10)에 대하여 제1 단면(15) 측 혹은 제2 단면(16) 측으로부터 연마하여, 도 20에 나타내는 바와 같이, 길이(L)방향의 중앙부를 남긴 연마체를 시험체로서 얻는다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 폭(W)방향의 중앙부에서 폭(W)방향과 직교하는 가상선(OS1)을 상정했다. 그리고 가상선(OS1)을 따라, 연마체의 정전 용량의 취득에 따른 제1 유전체 세라믹층(20a)과, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)이 적층된 영역을 적층방향으로 3등분하고, 상부영역(F1), 중앙영역(F2) 및 하부영역(F3)의 3개의 영역으로 나누었다. 각 영역(F1, F2 및 F3) 각각을 시야 사이즈 4.3㎛×3.2㎛로 제1 유전체 세라믹층(20a)을 촬상하여, 각 영역(F1, F2 및 F3)별로 유전체 입자 20개에 대해, 화상 처리에 의해 면적을 측정했다. 그리고 측정한 면적으로부터 원상당경(圓相當徑)을 산출하여 평균을 취함으로써, 평균 입자경으로 했다. 상부영역(F1), 중앙영역(F2) 및 하부영역(F3) 각각에서 평균 입자경을 측정하고, 그 측정값에 유의차가 보이지 않았기 때문에, 중앙영역(F2)의 평균 입자경을 제1 유전체 세라믹층의 평균 입자경으로 간주한다.
(제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경)
도 20에 나타내는 시험체에서, 복수개의 제1 내부전극층(21) 및 복수개의 제2 내부전극층(22)의, 제1 측면(13) 측 혹은 제2 측면(14) 측의 단부를 적층(T)방향으로 연결한 가상선을 상정한다. 도 20에서는 복수개의 제1 내부전극층(21) 및 복수개의 제2 내부전극층(22)의, 제2 측면(14) 측의 단부를 적층(T)방향으로 연결한 가상선(OS3)을 나타낸다. 도 21에 나타내는 바와 같이, 가상선(OS3)으로부터 제3 유전체 세라믹층(42) 측으로 5㎛의 범위의 시야 사이즈 4.3㎛×3.2㎛로 제3 유전체 세라믹층(42)을 촬상하여, 각 영역(F1, F2 및 F3)별로 유전체 입자 20개에 대해, 화상 처리에 의해 면적을 측정했다. 도 21의 부호 42F는 촬상 영역을 나타낸다. 그리고 측정한 면적으로부터 원상당경을 산출하여 평균을 취함으로써, 평균 입자경으로 했다. 상부영역(F1), 중앙영역(F2) 및 하부영역(F3) 각각에서 평균 입자경을 측정하고, 그 측정값에 유의차가 보이지 않았기 때문에, 중앙영역(F2)의 평균 입자경을 제3 유전체 세라믹층의 평균 입자경으로 간주한다.
(제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경)
적층체(10)를, 제1 단면(15) 측 혹은 제2 단면(16) 측으로부터, 적어도 한쪽의 내부전극층이 드러나기 직전까지 연마한다. 예를 들면 도 22에 나타내는 바와 같이, 제2 단면(16) 측으로부터, 제2 내부전극층(22)이 드러나기 직전의 면(J)까지 연마한다. 도 23에 나타내는 바와 같이, 폭(W)방향의 중앙부에서 폭(W)방향과 직교하는 가상선(OS2)을 상정했다. 그리고 가상선(OS2)을 따라, 제2 유전체 세라믹층(20b)을 적층방향으로 3등분하고, 상부영역(G1), 중앙영역(G2) 및 하부영역(G3)의 3개의 영역으로 나누었다. 각 영역(G1, G2 및 G3) 각각을 시야 사이즈 4.3㎛×3.2㎛로 제2 유전체 세라믹층을 촬상하여, 각 영역(G1, G2 및 G3)별로 유전체 입자 20개에 대해, 화상 처리에 의해 면적을 측정했다. 그리고 측정한 면적으로부터 원상당경을 산출하여 평균을 취함으로써, 평균 입자경으로 했다. 상부영역(G1), 중앙영역(G2) 및 하부영역(G3) 각각에서 평균 입자경을 측정하고, 그 측정값에 유의차가 보이지 않았기 때문에, 중앙영역(G2)의 평균 입자경을 제2 유전체 세라믹층의 평균 입자경으로 간주한다.
(교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경)
도 23에 나타내는 시험체에서, 복수개의 제1 내부전극층(21) 및 복수개의 제2 내부전극층(22)의, 제2 측면(14) 측의 단부를 적층(T)방향으로 연결한 가상선(OS4)을 상정한다. 그리고 가상선(OS4)을 따라, 교점근방 영역(440)을 포함하는 가상선(OS4)의 폭(W)방향 양측의 영역을 적층방향으로 3등분하고, 상부영역(H1), 중앙영역(H2) 및 하부영역(H3)의 3개의 영역으로 나누었다. 도 24에 나타내는 바와 같이, 가상선(OS4)의 폭(W)방향 양측에 5㎛의 범위의 시야 사이즈 4.3㎛×3.2㎛로 제2 유전체 세라믹층(20b) 및 제3 유전체 세라믹층(42)을 촬상하여, 각 영역(F1, F2 및 F3)별로 유전체 입자 20개에 대해, 화상 처리에 의해 면적을 측정했다. 도 24의 부호 42H는 촬상 영역을 나타낸다. 그리고 측정한 면적으로부터 원상당경을 산출하여 평균을 취함으로써, 평균 입자경으로 했다. 상부영역(H1), 중앙영역(H2) 및 하부영역(H3) 각각에서 평균 입자경을 측정하고, 그 측정값에 유의차가 보이지 않았기 때문에, 중앙영역(H2)의 평균 입자경을 교점근방 영역(440)의 평균 입자경으로 간주한다.
상술한 (C)~(I)에 해당하는 적층 세라믹 콘덴서로서, 표 3에 나타내는 시험예 2-1~2-24를 준비했다. 또한, 시험예 2-25~2-27은 교점근방 영역(440)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경이, 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 큰 것으로 했다. 이들 시험예 2-1~2-27에 대해, 상술한 측정 방법에 의해 평균 입자경을 조사했다.
한편, 표 3에서, 평균 입자경의 비교 항목에서의 "제1"은 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경이며, "제2"는 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경이고, "제3"은 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경이며, "교점"은 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경이다.
한편, 시험예 2-25~2-27의 적층 세라믹 콘덴서에 대해, 실온 150°의 환경하에서 6.3V의 전압을 인가한 상태로 저항값(kΩ)을 측정하고, MTTF(평균 고장 시간)를 조사하고, 판정을 실시했다. MTTF는 저항값이 10kΩ 이하가 된 시점으로 하고, MTTF가 15.3시간(hr) 이하였을 경우의 판정을 ×로 하며, 15.3시간(hr)을 초과하여 30시간까지를 판정 ○(양호), 30시간 초과를 판정 ◎(우량)으로 판정했다. 그 결과를 표 3에 병기한다. 한편, 내부전극층의 커버리지는 80%를 하회하는 경우는 정전 용량을 측정하기 어려워지기 때문에, 측정 불능으로 했다.
표 3에 따르면, 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경이 제1 유전체 세라믹층, 제2 유전체 세라믹층 및 제3 유전체 세라믹층 각각에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작은 경우에 MTTF는 커지고, 적층 세라믹 콘덴서의 신뢰성이 높아지는 것이 확인되었다.
〔3〕 적층체의 측면을 제거하는 공정을 추가한 제조 방법
상술한 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)의 제조 방법에서는 미소성의 적층체(10)인 그린 칩(110)을 얻음에 있어서, 미소성의 제1 유전체 세라믹층(120a)에, 미소성의 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)을 인쇄하는 공정과, 제1 유전체 세라믹층(120a)에서의, 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)이 인쇄된 영역 이외에 미소성의 제2 유전체 세라믹층(120b)을 형성하는 공정과, 복수개의 제1 유전체 세라믹층(120a)을 적층하여 그린 칩(110)을 형성하는 공정과, 마더 블록(104)을 절단함으로써 각각의 그린 칩(110)의 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)으로부터, 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122), 제1 유전체 세라믹층(120a), 및 제2 유전체 세라믹층(120b)을 노출시키는 공정과, 각각의 그린 칩(110)의 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)에, 미소성의 제3 유전체 세라믹층(사이드 마진부(41 및 42))을 맞붙여서 형성하는 공정을 포함한다.
여기서, 그린 칩(110)은 적층체의 일례이다. 제1 유전체 세라믹층(120a)은 유전체층의 일례이다. 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)은 내부전극 패턴의 일례이다. 제2 유전체 세라믹층(120b)은 유전체 패턴의 일례이다. 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)은 측면의 일례이다. 미소성의 제3 유전체 세라믹층인 사이드 마진부(41 및 42)는 유전체 갭층의 일례이다.
이 제조 방법에서, 마더 블록(104)을 절단함으로써, 그린 칩(110)의 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)으로부터 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122), 제1 유전체 세라믹층(120a), 및 제2 유전체 세라믹층(120b)을 노출시키는 공정의 후이자, 그린 칩(110)의 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)에 제3 유전체 세라믹층을 각각 맞붙여서 형성하는 공정 전에, 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)에 대하여 어느 정도의 두께를 제거하는 제거 공정을 추가할 수 있다. 이로써, 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)에 노출되는 제1 유전체 세라믹층(120a), 제2 유전체 세라믹층(120b), 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)의 측면이 제거된다.
도 25는 그린 칩(110)의 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)을 일정 두께(예를 들면, 1㎛ 이하) 제거하여 평탄화된 상태를 나타낸다. 도 25에서 왼쪽이 제거 공정 전, 오른쪽이 제거 공정 후를 나타낸다. 그린 칩(110)의 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)은 마더 블록(104)을 절단하여 복수개의 그린 칩(110)을 얻었을 때에, 절단 방향인 도면 중 아래쪽에 가해지는 응력에 의해, 도 25에 나타내는 바와 같이 측면이 약간 하방으로 유동하여 소성(塑性)변형되는 경우가 있다. 또한, 그 절단면이 충분히 평활하지 않거나, 절단면에 이물이 존재하는 경우도 있다. 따라서, 변형 부분이 없어질 정도의 두께를 제거한다. 이와 같이 하여 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)을 제거하는 수단은 한정되지 않지만, 예를 들면, 적절한 연마 수단에 의한 연마가 알맞게 된다.
도 26에 나타내는 바와 같이, 상기 제거 공정 후의 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)은 평활한 면으로 형성됨과 함께, 이물이 제거된 면이 된다. 이 제거 공정 후의 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)에 제3 유전체 세라믹층(사이드 마진부(41 및 42))을 맞붙여서 형성한다.
본 발명에서는 제2 유전체 세라믹층(20b), 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22) 각각은 수지를 포함해도 된다. 수지는 제조 시의 재료에 첨가함으로써 함유시킬 수 있다. 즉, 제2 유전체 세라믹층(20b)에서는 유전체 페이스트에 수지가 포함되고, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에서는 도전성 페이스트에 수지가 포함된다.
유전체 페이스트 및 도전성 페이스트에 포함되는 수지는 바인더로서의 기능이나, 재료의 점성 향상 등을 목적으로 하여 첨가된다. 그와 같은 수지로는 예를 들면, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐아세토아세탈 등의 폴리비닐아세탈 수지, 폴리비닐알코올 등의 폴리비닐알코올계 수지, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 아세트산프탈산셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지, (메타)아크릴산에스테르 등의 (메타)아크릴계 수지, 폴리아미드이미드, 폴리이미드 등의 이미드계 수지, 폴리에틸렌옥사이드 등의 에틸렌계 수지, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메타크릴로니트릴 등의 니트릴계 수지, 폴리우레탄 등의 우레탄계 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아세트산비닐 등의 비닐계 수지, 스티렌부타디엔고무 등의 고무계 수지 등을 함유하는 것을 들 수 있는데, 이들에 한정되지 않는다.
또한, 수지의 함유량으로는 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 함유량과 제1 유전체 세라믹층(20a)에 포함되는 함유량이 다른 것이 바람직하다. 제1 유전체 세라믹층(20a) 및 제2 유전체 세라믹층(20b)의 수지 함유량은 예를 들면, 30wt% 이상 50wt% 이하가 바람직하다. 이 범위에서 제1 유전체 세라믹층 및 제2 유전체 세라믹층(20b)의 수지 함유량이 서로 다른 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서는 제1 유전체 세라믹층(120a)의 두께는 0.4㎛ 이상 0.8㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서는 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)의 두께는 0.4㎛ 이상 0.8㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 그린 칩(110)을 형성함에 있어서, 제2 내부전극층(122)의 일부는 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)의 일부와 중첩된 양태여도 된다. 구체적으로는, 제2 유전체 세라믹층(120b)과, 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)의, 길이(L)방향으로 서로 인접하는 단부가 서로 중첩되는 양태여도 된다. 예를 들면, 도 27에 나타내는 바와 같이, 길이(L)방향에서 제2 유전체 세라믹층(120b)의 단부가 제1 내부전극층(121)의 단부 상에 중첩되어도 된다. 이와 마찬가지로, 제2 유전체 세라믹층(120b)의 단부가 제2 내부전극층(122)의 단부 상에 중첩되어도 된다. 이와 같이 길이(L)방향의 단부가 중첩되는 양태에서는 제2 유전체 세라믹층(120b)의 단부 상에 제1 내부전극층(121)의 단부 및 제2 유전체 세라믹층(120b)의 단부가 중첩되어도 된다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법은 미소성의 적층체(10)인 그린 칩(110)의 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)을 일정 두께 제거한 후, 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)에 미소성의 제3 유전체 세라믹층을 붙여서 형성한다. 이로써, 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)에 대하여, 미소성의 제3 유전체 세라믹층을 평활하고 깔끔한 상태로 형성할 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서, 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)을 연마에 의해 제거함으로써, 제1 측면(113) 및 제2 측면(114)을 용이하면서 적확하게 소정 두께의 제거량으로 제거할 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서는 제2 유전체 세라믹층(120b)은 수지를 포함하고, 그 수지량은 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)에 포함되는 수지량보다 많은 것이 바람직하다. 이로써, 제2 유전체 세라믹층(120b)의 점성이 비교적 높아지고, 마더 블록(104)을 절단했을 때의 제2 유전체 세라믹층(20b)의 절단면의 균열이나 깨짐이라는 문제의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서는 제1 유전체 세라믹층(120a)의 두께는 0.4㎛ 이상 0.8㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서는 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)의 두께는 0.4㎛ 이상 0.8㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 두께를 미소성의 유전체층 및 내부전극층이 가짐으로써, 소성 후의 제1 유전체 세라믹층(20a), 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)을 적절한 두께로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에서는 제2 내부전극층(122)의 일부는 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)과 중첩되어도 된다. 이로써, 소성 후에는 제2 유전체 세라믹층(20b)을 빈틈 없이 충분한 두께로 배치할 수 있다.
〔4〕 제2 유전체 세라믹층의 결손부
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 도 28 및 도 29에 나타내는 바와 같이, 적어도 하나의 제2 유전체 세라믹층(20b)과 한쪽의 제3 유전체 세라믹층(42) 사이에, 제2 유전체 세라믹층(20b)의 일부가 결손된 결손부(520)를 가진다. 또한, 이와 마찬가지로, 적어도 하나의 제2 유전체 세라믹층(20b)과 다른 쪽의 제3 유전체 세라믹층(41) 사이에, 제2 유전체 세라믹층(20b)의 일부가 결손된 결손부(520)를 가진다.
결손부(520)는 제2 유전체 세라믹층(20b)이 배치되는 영역, 즉, 적층체(10)의 길이(L)방향에서, 제1 내부전극층(21)에서의 제2 외부전극(52)과 접속되지 않은 단부와 제2 외부전극(52) 사이, 및 제2 내부전극층(22)에서의 제1 외부전극(51)과 접속되지 않은 단부와 제1 외부전극(51) 사이 중 적어도 한쪽의 영역에서, 적층(T)방향 및 폭(W)방향을 포함하는 면에서는 적층(T)방향의 위치가 제1 유전체 세라믹층(20a)의 사이이고, 폭(W)방향의 위치에서는 제2 유전체 세라믹층(20b)과 제3 유전체 세라믹층(41 또는 42) 사이에 형성된다.
미소성의 적층체(10)인 그린 칩(110)을 제작할 때, 미소성의 제2 유전체 세라믹층(120b)의 측면에 가공을 실시하고, 그 후 소성함으로써, 제2 유전체 세라믹층(20b)의 측면에 결손부(520)를 가지는 적층체(10)가 얻어진다. 결손부(520)를 얻는 가공 방법은 임의이며, 예를 들면, 적당한 공구 등으로 구멍을 뚫음으로써 형성할 수 있다.
또한, 상술한 "적층체의 측면을 제거하는 공정을 추가한 제조 방법"에서, 미소성의 그린 칩(110)의 제1 측면(113) 또는 제2 측면(114)을 연마 등의 수단으로 제거했을 때에, 제2 유전체 세라믹층(20b)의 측면의 일부가 결락되어 미세한 구멍이 뚫리는 경우가 있다. 그와 같이 구멍이 생긴 경우, 그 구멍을 결손부(520)로 하는 것도 가능하다. 결손부(520)는 모든 제2 내부전극층(22)의 측면에 형성되지 않아도 되고, 길이(L)방향의 양 단부에서, 제1 측면(13) 측 및 제2 측면(14) 측 각각에 하나 이상 형성되면 된다.
또한, 도 28 및 도 29에 나타내는 바와 같이, 결손부(520)에 Si의 편석(530)이 배치되어도 된다. Si의 편석(530)은 제2 유전체 세라믹층(20b)에 첨가제로서 첨가된 Si의 편석이다.
Si의 편석(530)의 크기는 원상당경의 직경으로 보아, 제2 유전체 세라믹층(20b)의 두께의 1/3보다 큰 편이 바람직하다. 또한, 100㎚ 이상 600㎚ 이하여도 된다.
결손부(520)는 제1 내부전극층(21) 또는 제2 내부전극층(22)에 근접하여 배치되는 것이 바람직하다. 도 29에서는 제2 내부전극층(22)의 길이(L)방향의 단부에 근접하여 결손부(520)가 배치된다. 이와 마찬가지로, 제1 내부전극층(21)의 길이(L)방향의 단부에 근접하여 결손부(520)가 배치되면 바람직하다.
Si의 편석(530)의 치수는 폭(W)방향에서, 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)의 치수의 0.1% 이상 5% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)는 제2 유전체 세라믹층(20b)이 배치되는 영역, 즉, 적층체(10)의 길이(L)방향에서, 제1 내부전극층(21)에서의 제2 외부전극(52)과 단부와 제2 외부전극(52) 사이, 및 제2 내부전극층(22)에서의 제1 외부전극(51)과 접속되지 않은 단부와 제1 외부전극(51) 사이 중 적어도 한쪽의 영역에서, 적층(T)방향 및 폭(W)방향을 포함하는 면에서는 적층(T)방향의 위치가 제1 유전체 세라믹층(20a)의 사이이며, 폭(W)방향의 위치에서는 제2 유전체 세라믹층(20b)과 제3 유전체 세라믹층(41 및 42) 사이에 결손부(520)를 가진다.
이로써, 소성 시에 제2 유전체 세라믹층(20b)에 생기는 응력을 결손부(520)에 의해 완화시키는 것이 가능하다. 그 결과, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 균열이나 깨짐이 생기는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 결손부(520)에 Si의 편석(530)이 배치되는 경우가 있다. 결손부(520)에 편석(530)이 존재하는 경우, 편석(530)에 의해 수분의 침입이 억제된다. 결손부(520)에 편석(530)이 존재함으로써, 적층 세라믹 콘덴서(1)의 내습성이 향상된다. 편석(530)은 결손부(520) 모두에 존재해도 되고, 결손부(520) 일부에 존재해도 된다. 편석(530)이 존재하는 결손부(520)에 의해, 제2 유전체 세라믹층(20b)에 균열이나 깨짐이 생기는 것을 억제할 수 있음과 함께, 적층 세라믹 콘덴서(1)의 내습성도 향상 가능해진다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 Si의 편석(530)은 제2 유전체 세라믹층(20b)의 두께의 1/3 이상(혹은 미만)이다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 결손부(520)는 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에 근접하여 배치된다. 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에 근접하는 영역은 소성 시에 생기는 응력이 비교적 크지만, 그 응력은 결손부(520)에 의해 완화되기 때문에, 균열이나 깨짐의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서, 폭방향에서 Si의 편석(530)의 치수는 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)의 치수의 0.1% 이상 5% 이하인 것이 바람직하다. 결손부(520)에 Si의 편석(530)이 존재하는 경우에는 균열이나 깨짐의 발생을 효과적으로 억제할 수 있음과 함께, 적층 세라믹 콘덴서(1)의 내습성도 향상 가능해진다.
〔5〕 제2 유전체 세라믹층의 내부전극층 측의 단부에 형성되는 편석
도 30에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제1 내부전극층(21)에서의 제2 외부전극(52)과 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부에는 제1 편석(610)이 존재해도 된다. 또한, 제2 내부전극층(22)에서의 제1 외부전극(51)과 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부에 제1 편석(610)이 존재해도 된다.
도 31에 나타내는 바와 같이, 제1 편석(610)은 제2 유전체 세라믹층(20b)에서 유래하는 금속 원소(610a)가 층상으로 편석되어 생긴 것이다. 금속 원소(610a)로는 예를 들면, Mg, Mn, Si 중 적어도 1종류를 들 수 있다. 금속 원소(610a)에 의한 편석(610)은 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되는 금속 원소가, 제2 유전체 세라믹층(20b)의 소성 시에 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)으로 이동함으로써 생긴다.
한편, 도 32에 나타내는 바와 같이, 제1 내부전극층(21)의 폭(W)방향의 단부에는 제2 편석(620)이 존재해도 된다. 또한, 제2 내부전극층(22)의 폭(W)방향의 단부에 제2 편석(620)이 존재해도 된다.
제2 편석(620)은 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에 접촉하는 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에서 유래하는 금속 원소(620a)가 층상으로 편석되어 생긴 것이다. 금속 원소(620a)로는 예를 들면, 제1 편석(610)과 마찬가지이며, Mg, Mn, Si 중 적어도 1종류를 들 수 있다. 금속 원소(620a)에 의한 편석(620)은 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되는 금속 원소가 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)의 소성 시에 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)으로 이동함으로써 생긴다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제1 내부전극층(21)에 편석된 제1 편석(610)과, 제2 내부전극층(22)에 편석된 제1 편석(610)과, 제1 내부전극층(21)에 편석된 제2 편석(620)과, 제2 내부전극층(22)에 편석된 제2 편석(620)은 그들 중 적어도 1세트의 편석에 포함되는 금속 원소가 다른 편석에 포함되는 금속 원소와 다른 것이 바람직하다.
제1 유전체 세라믹층(20a)이 BaTiO3을 주성분으로 하는 경우, 제1 편석(610)에 포함되는 금속 원소의 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에 대한 함유율은 Ti 100몰에 대하여 0.3몰% 이상이다. 또한 이와 마찬가지로, 제2 편석(620)에 포함되는 금속 원소의 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에 대한 함유율은 Ti 100몰에 대하여 0.3몰% 이상이다.
본 발명에서는 제1 내부전극층(21)에서 제1 편석(610)이 존재하는 영역은 그 길이(L)방향을 따른 길이가 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 제2 내부전극층(22)에서 제1 편석(610)이 존재하는 영역은 그 길이(L)방향을 따른 길이가 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 제1 내부전극층(21)에서 제2 편석(620)이 존재하는 영역은 그 폭(W)방향을 따른 길이가 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 제2 내부전극층(22)에서 제2 편석(620)이 존재하는 영역은 그 폭(W)방향을 따른 길이가 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이들 길이를 가짐으로써, 전계 집중이 편석에 의해 억제되어서 신뢰성이 향상되는 효과를 확실하게 얻을 수 있다.
제1 편석(610) 및 제2 편석(620)의 길이에 관해서는 상기의 길이를 하회하면, 전계 집중을 억제하기 어려워진다. 또한, 제1 편석(610)에서는 길이(L)방향의 0.5%를 초과한 경우, 제2 편석(620)에서는 폭(W)방향의 1.0%를 초과한 경우, 편석되는 금속 원소(Mg, Mn, Si 중 적어도 1종)가 과다해져, 내부전극층의 전하를 쌓아두는 기능이 떨어진다.
제1 편석(610)의 길이(L)방향의 길이는 제2 유전체 세라믹층(20b)에 포함되고, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)으로 이동하여 편석되는 금속 원소(610a)의 함유량을 조정함으로써 컨트롤할 수 있다. 또한, 제2 편석(620)의 폭(W)방향의 길이는 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 포함되고, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)으로 이동하여 편석되는 금속 원소(620a)의 함유량을 조정함으로써 컨트롤할 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제1 내부전극층(21)에서의 제2 외부전극(52)과 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부, 및 제2 내부전극층(22)에서의 제1 외부전극(51)과 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부 각각에는 Mg, Mn, Si 중 적어도 1종류의 금속 원소에 의한 제1 편석(610)이 존재한다.
제2 유전체 세라믹층(20b)에 접촉하는 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22) 각각의 길이(L)방향의 단부에는 전계가 집중되기 쉽고, 전계 집중이 일어나면, 적층 세라믹 콘덴서로서의 신뢰성을 저하시킬 우려가 있다. 그러나 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)는 제1 편석(610)에 의해 전계 집중이 억제되고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서, 제1 내부전극층(21)의 폭(W)방향의 단부, 및 제2 내부전극층(22)의 폭(W)방향의 단부 각각에는 Mg, Mn, Si 중 적어도 1종류의 금속 원소에 의한 제2 편석(620)이 존재한다.
제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 접촉하는 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22) 각각의 폭(W)방향의 단부에는 전계가 집중되기 쉽고, 전계 집중이 일어나면, 적층 세라믹 콘덴서로서의 신뢰성을 저하시킬 우려가 있다. 그러나 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)는 제2 편석(620)에 의해 전계 집중이 억제되기 때문에, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제1 내부전극층(21)에 편석된 제1 편석(610)과, 제2 내부전극층(22)에 편석된 제1 편석(610)과, 제1 내부전극층(21)에 편석된 제2 편석(620)과, 제2 내부전극층(22)에 편석된 제2 편석(620)은 그들 중 적어도 1세트의 편석에 포함되는 금속 원소가, 다른 편석에 포함되는 금속 원소와 다르다.
이로써, 제1 편석(610) 및 제2 편석(620)이 배치되는 장소에 따른 최적의 금속 원소를 배치할 수 있고, 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)는, 제1 유전체 세라믹층(20a)은 Ba 및 Ti를 포함하고, 제1 편석(610)에 포함되는 금속 원소(610a), 및 제2 편석(620)에 포함되는 금속 원소(620a) 각각의 내부전극층에 대한 함유율은 Ti 100몰에 대하여 0.3몰% 이상이다.
이로써, 상술한 전계 집중을 효과적으로 억제하여, 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제1 내부전극층(21)에서 제1 편석(610)이 존재하는 영역은 길이(L)방향에서 0.3㎛ 이상 있고, 제2 내부전극층(22)에서 제1 편석(610)이 존재하는 영역은 길이(L)방향에서 0.3㎛ 이상 있으며, 제1 편석(610)에서 제2 편석(620)이 존재하는 영역은 폭(W)방향에서 0.3㎛ 이상 있는 것이 바람직하고, 제2 편석(620)에서 제2 편석(620)이 존재하는 영역은 폭(W)방향에서 0.3㎛ 이상 있는 것이 바람직하다.
이로써, 전계 집중이 편석에 의해 억제되어서 신뢰성이 향상되는 효과를 확실하게 얻을 수 있다.
[시험예 3]
다음으로, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서, 제1 편석(610) 및 제2 편석(620)의 효과를 검증하는 시험예 3에 대해 설명한다.
표 4에 나타내는 바와 같이, Mg, Mn, Si의 원소 중 어느 1종을 함유하는 제2 유전체 세라믹층(20b), 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)을 포함한 적층 세라믹 콘덴서의 시험예 3-1~3-18을 준비했다. 그리고 각 시험예에 대해, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)의 길이(L)방향의 단부에 생긴 제1 편석의 원소의 농도와, 길이(L)방향의 길이 및 폭(W)방향의 길이를 조사했다. 제1 편석 및 제2 편석의 금속 원소의 농도는 상술한 "시험예 1"에서의 제2 합금부의 농도 및 제3 합금부의 농도와 동일한 방법을 이용하여 조사했다. 또한, 제1 편석 및 제2 편석 각각의 길이는 EDX 분석에 의해 측정했다.
시험예 3-1~3-18의 적층 세라믹 콘덴서에 대해, 온도 150°의 환경하에서 1시간 가열하고 나서 상온으로 냉각 후, 6.3V의 전압을 인가한 상태로 저항값(kΩ)을 측정하고, MTTF(평균 고장 시간)를 조사했다. 또한, LCR 미터(Keysight사 제품: E4980)에 의해 정전 용량 저하의 유무를 조사했다.
정전 용량의 저하가 3% 이상, 또는 MTTF가 15.3hr 이하인 것을 ×로 하고, 정전 용량의 저하가 3% 미만이면서 MTTF가 15.3hr을 초과하고 30시간 이하인 경우를 판정 ○(양호), 정전 용량의 저하가 3% 미만이면서 MTTF가 30시간을 초과한 것을 판정 ◎(우량)으로 판정했다. 그 결과를 표 4에 병기한다.
제2 유전체층에 Mg, Mn, Si를 함유시킴으로써 내부전극의 길이방향 및 폭방향 단부에 편석부를 만듦으로써, 단부에 자주 생기는 신뢰성 저하 요인을 배제할 수 있다. 단, 함유량이 지나치게 많으면, 내부전극의 금속으로서 기능하는 영역이 좁아지고, 결과적으로 정전 용량의 저하로 이어진다.
〔6〕 제2 유전체 세라믹층의 내부전극층 측의 모서리부 영역에 형성되는 편석
상술한 제1 편석(610) 및 제2 편석(620)을 가지는 경우, 더욱이 도 33에 나타내는 바와 같이, 제3 편석(630)이 존재하는 것이 바람직하다. 제3 편석(630)은 제1 모서리부 영역(710) 및 제2 모서리부 영역(720) 각각에 존재한다.
제1 모서리부 영역(710)은 제1 내부전극층(21)에서의, 제1 편석(610)이 존재하는 길이(L)방향과 제2 편석(620) 폭(W)방향이 겹치는 영역이다. 또한, 제2 모서리부 영역(720)은 제2 내부전극층(22)에서의, 제1 편석(610)이 존재하는 길이(L)방향과 제2 편석(620) 폭(W)방향이 겹치는 영역이다. 제3 편석(630)은 제1 편석(610)의 금속 원소(610a) 및 제2 편석(620)의 금속 원소(620a)의 편석으로 생긴다.
본 발명에서는 제1 편석(610)에 포함되는 금속 원소(610a)와 제2 편석(620)에 포함되는 금속 원소(620a)는 각각 다르며, 제3 편석(630)의 금속 원소(630a)는 제1 편석(610)에 포함되는 금속 원소(610a)와 제2 편석(620)에 포함되는 금속 원소(620a) 양쪽을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 제1 편석(610)이 존재하는 영역은 길이(L)방향에서 0.1㎛ 이상 있고, 제2 편석(620)이 존재하는 영역은 폭(W)방향에서 0.1㎛ 이상 있는 것이 바람직하다.
도 33은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서 길이(L)방향 및 폭(W)방향을 포함하는 면을 나타낸다. 제3 편석(630)은 이 길이(L)방향 및 폭(W)방향을 포함하는 면에서 길이(L)방향의 단부를 향함에 따라, 그 존재 영역이 커지도록, 대략 직각삼각형상으로 편석되는 것이 바람직하다. 제3 편석(630)의 일부 또는 전부는 도 19에서의 교점근방 영역(440)에 포함된다.
또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제2 유전체 세라믹층(20b)은 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에 대하여, 그 일부가, 적층(T)방향에서, 제3 편석(630)의 존재 영역에 중첩되도록 배치되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도 34에 나타내는 바와 같이, 길이(L)방향에서, 제2 유전체 세라믹층(120b)의 단부가, 제3 편석(630)을 포함하는 영역의 제2 내부전극층(22)의 단부 상에 중첩된 형태를 들 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 유전체 세라믹층(20b)의 단부가 제1 내부전극층(21)의 단부 상에 중첩되어도 된다. 이와 같이 길이(L)방향의 단부가 중첩되는 양태에서는 제2 유전체 세라믹층(20b)의 단부 상에 제1 내부전극층(121)의 단부 또는 제2 유전체 세라믹층(120b)의 단부가 중첩되어도 된다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제1 내부전극층(21)에서의 제2 외부전극(52)과 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부, 및 제2 내부전극층(22)에서의 제1 외부전극(51)과 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부 각각에는 Mg, Mn, Si 중 적어도 1종류의 금속 원소에 의한 제1 편석(610)이 존재하고, 제1 내부전극층(21)의 폭(W)방향의 단부, 및 제2 내부전극층(22)의 폭(W)방향의 단부 각각에는 Mg, Mn, Si 중 적어도 1종류의 금속 원소에 의한 제2 편석(620)이 존재하며, 제1 내부전극층(21)에서의, 제1 편석(610)이 존재하는 길이(L)방향의 단부와, 제2 편석(620)이 존재하는 폭(W)방향이 겹치는 제1 모서리부 영역(710), 및 제2 내부전극층(22)에서의, 제1 편석(610)이 존재하는 길이(L)방향의 단부와, 제2 편석(620)이 존재하는 폭(W)방향이 겹치는 제2 모서리부 영역(720) 각각에, 제1 편석(610) 및 제2 편석(620) 각각의 금속 원소에 의한 제3 편석(630)이 존재한다.
제1 모서리부 영역(710) 및 제2 모서리부 영역(720)은 전계가 집중되기 쉽고, 전계 집중이 일어나면, 적층 세라믹 콘덴서로서의 신뢰성을 저하시킬 우려가 있다. 그러나 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)는 제3 편석(630)에 의해 제1 모서리부 영역(710) 및 제2 모서리부 영역(720)으로의 전계 집중이 억제되기 때문에, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제1 편석(610)에 포함되는 금속 원소(610a)와 제2 편석(620)에 포함되는 금속 원소(620a)는 각각 다르며, 제3 편석(630)에 포함되는 금속 원소는 제1 편석(610)에 포함되는 금속 원소(610a)와 제2 편석(620)에 포함되는 금속 원소(620a) 양쪽을 포함한다.
이로써, 제3 편석(630)에 의해 제1 모서리부 영역(710) 및 제2 모서리부 영역(720)으로의 전계 집중이 억제되고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 제3 편석(630)에서는 제3 유전체 세라믹층(41 및 42)에 근접한 쪽에 배치되는 금속 원소로는 Mg가 바람직하다. 한편, 제3 편석(630)에서는 제2 유전체 세라믹층(20b)에 근접한 쪽에 배치되는 금속 원소로는 내습성이 개선될 가능성이 있는 관점에서 Si가 바람직하다. 따라서, 제1 모서리부 영역(710) 및 제2 모서리부 영역(720)에는 Mg 및 Si 양쪽이 편석되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)의 폭(W)방향의 단부의 제1 편석(610)에 의해, 쇼트 회복이 이루어질 가능성이 있다. 또한, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에는 Sn이 고용(固溶)되는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)는 제1 편석(610)이 존재하는 영역은 길이(L)방향에서 0.1㎛ 이상 있고, 제2 편석(620)이 존재하는 영역은 폭(W)방향에서 0.1㎛ 이상 있다. 이로써, 전계 집중이 편석에 의해 억제되어서 신뢰성이 향상되는 효과를 확실하게 얻을 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제3 편석(630)은 길이(L)방향 및 폭(W)방향을 포함하는 면에서, 길이(L)방향의 단부를 향함에 따라, 그 존재 영역이 커진다.
이로써, 전계 집중이 생기기 쉬운 제2 유전체 세라믹층(20b)의 길이(L)방향의 단부의 부분에서의 제3 편석(630)의 면적이 증대되고, 제3 편석(630)에 의한 전계 집중의 억제가 더 효과적으로 이루어지며, 신뢰성을 더 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제2 유전체 세라믹층(20b)은 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)에 대하여, 그 일부가 적층(T)방향에서 제3 편석(630)의 존재 영역에 중첩되도록 배치된다.
이로써, 제3 편석(630)을, 길이(L)방향 및 폭(W)방향을 포함하는 면에서, 길이(L)방향의 단부를 향함에 따라, 그 존재 영역이 커지도록 형성하기 쉬워진다.
[시험예 4]
다음으로, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서 제3 편석(630)의 효과를 검증하는 시험예 4에 대해 설명한다.
표 5에 나타내는 바와 같이, Mg, Mn, Si의 금속 원소 중 어느 1종을 함유하는 제2 유전체 세라믹층과, Mg, Mn, Si 중 어느 1종을 함유하는 제3 유전체 세라믹층을 포함한 적층 세라믹 콘덴서의 시험예 4-1~4-18을 준비했다. 그리고 각각의 적층 세라믹 콘덴서의 제1 모서리부 영역 및 제2 모서리부 영역에 생긴 제3 편석에 포함되는 금속 원소의 농도와, 길이(L)방향의 길이 및 폭(W)방향의 길이를 조사했다. 제3 편석의 금속 원소의 농도는 상술한 "시험예 1"에서의 제2 합금부의 농도 및 제3 합금부의 농도와 동일한 방법을 이용하여 조사했다. 또한, 제3 편석 각각의 길이는 EDX 분석에 의해 측정했다.
시험예 4-1~4-14의 적층 세라믹 콘덴서에 대해, 실온 150°의 환경하에서 6.3V의 전압을 인가한 상태로 저항값(kΩ)을 측정하고, MTTF(평균 고장 시간)를 조사하고, 판정을 실시했다. MTTF는 저항값이 10kΩ 이하가 된 시점으로 하고, MTTF가 15.3시간(hr) 이하였을 경우의 판정을 ×로 하며, 15.3시간(hr)을 초과하고 30시간까지를 판정 ○(양호), 30시간 초과를 판정 ◎(우량)으로 판정했다. 그 결과를 표 5에 병기한다. 또한, LCR 미터(Keysight사 제품: E4980)에 의해 정전 용량 저하의 유무를 조사하고, 3% 이상의 용량 저하를 나타낸 것은 판정을 ×로 했다. 한편, 내부전극층의 커버리지는 80%를 하회하는 경우는 정전 용량을 측정하기 어려워지기 때문에, 측정 불능으로 했다.
제2 세라믹 유전체층 및 제3 세라믹 유전체층에 Si, Mg, Mn을 함유시킴으로써 모서리부에 많은 편석 영역을 만들 수 있다. 특히 모서리부에 전계 집중이 일어나고, 신뢰성이 저하되는 경향이 있는데, 편석 영역을 만듦으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 단, 함유량이 지나치게 많으면 내부전극의 금속으로서 기능하는 영역이 좁아지고, 결과적으로 정전 용량의 저하로 이어진다.
〔7〕 제2 유전체 세라믹층의 두께
도 35는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서의 적층체(10)의, 길이(L)방향의 중앙부에서의 WT 절단면을 모식적으로 나타내고, 이 절단면에서의, 제1 유전체 세라믹층(20a)의 두께를 T1, 폭(W)방향의 단부의 두께를 T2로 각각 나타낸다.
또한, 도 36은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)의 LT 절단면의 일부를 나타내고, T3은 제2 유전체 세라믹층(20b)의 두께이다. 도 36에서는 제2 내부전극층(22)에 접촉하는 제2 유전체 세라믹층(20b)을 나타내고 있지만, 제1 내부전극층(21)에 접촉하는 제2 유전체 세라믹층(20b)의 두께도 마찬가지로 T3으로 간주한다. 제2 유전체 세라믹층(20b)의 두께(T3)는 환언하면, 제1 내부전극층(21)에서의 제2 외부전극(52)과 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부와 제2 외부전극(52) 사이, 및 제2 내부전극층(22)에서의 제1 외부전극(51)과 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부와 제2 외부전극(52) 사이 각각의 두께이다.
본 발명에서는 T1과 T2의 두께의 차는 비교적 작고, T1의 10% 이내로 된다. 이에 반해, T3의 두께는 T1 및 T2보다도 크고, 그 차는 T1 및 T2의 10% 이상인 것이 바람직하다.
제2 유전체 세라믹층(20b)의 두께(T3)를 제1 유전체 세라믹층(20a)의 두께(T1 및 T2)보다도 상기와 같이 두껍게 하는 수단에 제한은 없지만, 예를 들면, 소성 전의 그린 칩(110)을 제작할 때에, 미소성의 제2 유전체 세라믹층(120b)의 길이(L)방향의 단부와, 미소성의 제1 내부전극층(121) 및 제2 내부전극층(122)의 길이(L)방향의 단부를 중첩시킨 상태로 하고, 이 후에 그린 칩(110)을 소성함으로써 가능하다.
T1, T2 및 T3 중 제1 유전체 세라믹층(20a)의 중앙부의 두께(T1)는 0.7㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제2 유전체 세라믹층(20b)의 두께(T3)는 0.4㎛ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는 제1 유전체 세라믹층(20a)의, 길이(L)방향의 중앙부, 적층(T)방향 및 폭(W)방향을 포함하는 면에서의, 적층(T)방향 중앙부에서의 두께를 T1, 제1 유전체 세라믹층(20a)의, 폭(W)방향의 단부의 두께를 T2, 제1 내부전극층(21)에서의 제2 외부전극(52)과 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부와 제2 외부전극(52) 사이, 및 제2 내부전극층(22)에서의 제1 외부전극(51)과 접속되지 않은 길이(L)방향의 단부와 제1 외부전극(51) 사이 각각의 두께를 T3으로 한 경우, T1과 T2의 두께의 차는 T1의 10% 이내이며, T3의 두께는 T1 및 T2보다도 크고, 그 차는 T1 및 T2의 10% 이상이다.
이로써, 제1 내부전극층(21) 및 제2 내부전극층(22)을 끼우는 제1 유전체 세라믹층(20a) 사이에, 단차 해소용으로서 배치되는 제2 유전체 세라믹층(20b)에 의한 소자 두께가 충분한 두께를 가지며, 그 결과, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
1: 적층 세라믹 콘덴서
10: 적층체
11: 적층체의 제1 주면
12: 적층체의 제2 주면
13: 적층체의 제1 측면
14: 적층체의 제2 측면
15: 적층체의 제1 단면
16: 적층체의 제2 단면
20: 유전체 세라믹층
20a: 제1 유전체 세라믹층
20b: 제2 유전체 세라믹층
21: 제1 내부전극층
22: 제2 내부전극층
30: 내층부
31, 32: 외층부
41, 42: 제3 유전체 세라믹층
51: 제1 외부전극
52: 제2 외부전극
400: 교점
440: 교점근방 영역

Claims (9)

  1. 적층방향으로 적층되는, 유전체 세라믹층 및 내부전극층을 포함하는 적층체와,
    상기 내부전극층에 접속되는 외부전극을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서,
    상기 적층체는, 상기 적층방향에서 마주 보는 제1 주면(主面) 및 제2 주면과, 상기 적층방향에 직교하는 폭방향에서 마주 보는 제1 측면 및 제2 측면과, 상기 적층방향 및 상기 폭방향에 직교하는 길이방향에서 마주 보는 제1 단면(端面) 및 제2 단면을 가지며,
    상기 내부전극층은, 상기 제1 단면으로 인출되는 제1 내부전극층과, 상기 유전체 세라믹층을 사이에 두고 상기 제1 내부전극층과 대향하도록 상기 제2 단면으로 인출되는 제2 내부전극층을 포함하고,
    상기 외부전극은, 상기 제1 단면 상에 배치되면서 상기 제1 내부전극층과 접속되는 제1 외부전극과, 상기 제2 단면 상에 배치되면서 상기 제2 내부전극층과 접속되는 제2 외부전극을 포함하며,
    상기 유전체 세라믹층은 제1 유전체 세라믹층과 제2 유전체 세라믹층으로 이루어지고,
    상기 제1 유전체 세라믹층은 상기 제1 내부전극층과 상기 제2 내부전극층 사이에 배치되며,
    상기 제2 유전체 세라믹층은, 상기 내부전극층을 사이에 두고 대향하는 상기 제1 유전체 세라믹층 사이의, 상기 내부전극층이 배치되지 않은 영역을 포함하고, 그 일부가 상기 제1 유전체 세라믹층과 상기 적층방향에서 중첩되도록 배치되며,
    상기 적층체는, 상기 제1 내부전극층 및 상기 제2 내부전극층이 상기 유전체 세라믹층을 사이에 두고 교대로 적층되는 내층부와, 상기 내층부를 상기 적층방향으로 끼우도록 배치되면서 세라믹 재료로 구성되는 외층부와, 상기 내층부 및 상기 외층부를 상기 폭방향으로 끼우도록 배치되면서 유전체 세라믹 재료로 구성되는 제3 유전체 세라믹층을 가지며,
    상기 길이방향 및 상기 폭방향을 포함하는 면에서, 상기 제2 유전체 세라믹층과, 상기 제1 내부전극층 또는 상기 제2 내부전극층과, 상기 제3 유전체 세라믹층에 의해, 계면의 교점이 형성되고,
    상기 제2 유전체 세라믹층 및 상기 제3 유전체 세라믹층은, 상기 교점의 근방에 교점근방 영역을 포함하며,
    상기 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 작은, 적층 세라믹 콘덴서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 5% 이상 작은, 적층 세라믹 콘덴서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차는 5% 이내이며,
    상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 및 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 크고,
    상기 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 작은, 적층 세라믹 콘덴서.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차는 5% 이내이며,
    상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 및 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 작고,
    상기 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작은, 적층 세라믹 콘덴서.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차는 5% 이내이며,
    상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 및 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 작고,
    상기 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작은, 적층 세라믹 콘덴서.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차, 상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차, 및 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경과 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경의 차 모두가 5% 이내이며,
    상기 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경, 및 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 중 어느 평균 입자경보다도 작은, 적층 세라믹 콘덴서.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작고,
    상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작으며,
    상기 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작은, 적층 세라믹 콘덴서.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작고,
    상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작으며,
    상기 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작은, 적층 세라믹 콘덴서.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 제1 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작고,
    상기 제3 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경 또는 상기 제2 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경은, 상기 교점근방 영역에 포함되는 유전체 입자의 평균 입자경보다도 작은, 적층 세라믹 콘덴서.
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