KR20060082671A - Multilayer chip capacitor - Google Patents

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KR20060082671A
KR20060082671A KR1020050003357A KR20050003357A KR20060082671A KR 20060082671 A KR20060082671 A KR 20060082671A KR 1020050003357 A KR1020050003357 A KR 1020050003357A KR 20050003357 A KR20050003357 A KR 20050003357A KR 20060082671 A KR20060082671 A KR 20060082671A
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capacitor
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chip capacitor
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문양호
윤혁준
박진우
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 기계적 신뢰성이 우수한 적층형 칩 캐패시터에 관한 것으로서, 복수개의 유전체층이 적층되어 형성되며 일 유전체층을 사이에 두고 대향하도록 배치된 적어도 한쌍의 제1 및 제2 내부전극을 갖는 캐패시터 본체와, 상기 제1 및 제2 내부전극에 각각 연결되도록 상기 캐패시터 본체의 대향하는 양단면에 각각 형성된 제1 및 제2 외부전극을 포함하는 적층형 칩 캐패시터에 있어서, 상기 외부전극의 두께가 t(㎛)이고, 상기 캐패시터 본체의 높이가 H(㎜)이며, 상기 유전체층의 파괴강도가 Y(Mpa)라고 할 때에, 상기 유전체층의 파괴강도에 대한 상기 외부전극의 두께와 상기 캐패시터 본체의 높이의 상관관계가 Y ≥154.91 + 1.487t - 89H을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 캐패시터를 제공한다.The present invention relates to a multilayer chip capacitor having excellent mechanical reliability, comprising: a capacitor body having a plurality of dielectric layers stacked thereon and having at least one pair of first and second internal electrodes disposed to face each other with a dielectric layer interposed therebetween; In a stacked chip capacitor comprising a first and a second external electrode formed on opposite end surfaces of the capacitor body to be connected to the first and second internal electrodes, respectively, wherein the thickness of the external electrode is t (㎛), When the height of the capacitor body is H (mm) and the breakdown strength of the dielectric layer is Y (Mpa), the correlation between the thickness of the external electrode and the height of the capacitor body with respect to the breakdown strength of the dielectric layer is Y ≧ 154.91. A stacked chip capacitor is provided that satisfies + 1.487t-89H.

적층형 칩 캐패시터(multilayer chip capacitor), 외부전극(external electrode), 크랙(crack)Multilayer Chip Capacitors, External Electrodes, Cracks

Description

적층형 칩 캐패시터{MULTILAYER CHIP CAPACITOR}Multilayer Chip Capacitors {MULTILAYER CHIP CAPACITOR}

도1a는 통상의 적층형 칩 캐패시터 구조를 나타내는 단면도이다.Fig. 1A is a sectional view showing a conventional stacked chip capacitor structure.

도1b는 도1a의 적층형 칩 캐패시터가 인쇄회로기판에 실장된 상태를 나타내는 단면도이다.1B is a cross-sectional view illustrating a state in which the stacked chip capacitor of FIG. 1A is mounted on a printed circuit board.

도2는 열충격으로 인한 크랙이 발생된 적층형 칩 캐패시터를 촬영한 사진이다.2 is a photograph of a stacked chip capacitor in which cracks are generated due to thermal shock.

도3은 열충격횟수에 따른 적층형 칩 캐패시터의 고장률을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a failure rate of a stacked chip capacitor according to the number of thermal shocks.

도4은 본 발명에 따라 적층형 칩 캐패시터의 기계적 신뢰성을 향상시키기 위한 조건을 설명하기 위한 개략도이다.4 is a schematic diagram for explaining the conditions for improving the mechanical reliability of the stacked chip capacitor according to the present invention.

도6는 본 발명에서 채용된 열충격테스트를 설명하기 위한 그래프이다.6 is a graph for explaining the thermal shock test employed in the present invention.

도7는 본 발명에서 채용된 휨강도테스트를 설명하기 위한 모식도이다.
7 is a schematic diagram for explaining the flexural strength test employed in the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

10: 적층형 칩 캐패시터 11,51: 캐패시터 본체10: stacked chip capacitor 11,51: capacitor body

12a,12b: 제1 및 제2 내부전극 55a,55b: 제1 및 제2 외부전극12a and 12b: first and second internal electrodes 55a and 55b: first and second external electrodes

55a',55b': 밴드부 21,61: 인쇄회로기판55a ', 55b': Band portion 21,61: Printed circuit board

본 발명은 적층형 칩 캐패시터(multilayer chip capacitor)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열충격 및 휨강도 측면에서 우수한 기계적 신뢰성을 갖는 적층형 칩 캐패시터에 관한 것이다.
The present invention relates to a multilayer chip capacitor, and more particularly to a multilayer chip capacitor having excellent mechanical reliability in terms of thermal shock and bending strength.

일반적으로, 적층형 칩 캐패시터(multilayer chip capacitor: 이하, MLCC라고도 함)는 복수개의 유전체층 사이에 내부전극이 삽입된 구조를 갖는다. 이러한 MLCC는 소형이면서도 고용량이 보장되며 실장이 용이하다는 장점으로 인하여 컴퓨터, PDA, 휴대폰 등의 이동통신장치부품으로서 널리 사용되고 있다.
In general, a multilayer chip capacitor (hereinafter referred to as MLCC) has a structure in which internal electrodes are inserted between a plurality of dielectric layers. These MLCCs are widely used as mobile communication device components such as computers, PDAs, and mobile phones because of their small size, high capacity, and easy mounting.

도1a는 통상의 적층형 칩 캐패시터를 나타내는 단면도이다. 도1a에 도시된 바와 같이, 상기 적층형 칩 캐패시터(10)는 복수개의 유전체층이 적층되어 형성된 캐패시터 본체(11)를 포함한다. 상기 캐패시터 본체(11)는 일 유전체층을 사이에 두고 대향하도록 배치된 적어도 한쌍의 제1 및 제2 내부전극(12a,12b)을 형성된다. 또한, 상기 캐패시터 본체(11)의 대향하는 양단면에는 상기 제1 및 제2 내부전극(12a,12b)에 각각 연결되도록 제1 및 제2 외부전극(15a,15b)이 형성된다. 1A is a cross-sectional view showing a conventional stacked chip capacitor. As shown in FIG. 1A, the stacked chip capacitor 10 includes a capacitor body 11 formed by stacking a plurality of dielectric layers. The capacitor body 11 includes at least one pair of first and second internal electrodes 12a and 12b disposed to face each other with one dielectric layer interposed therebetween. In addition, first and second external electrodes 15a and 15b are formed at opposite end surfaces of the capacitor body 11 so as to be connected to the first and second internal electrodes 12a and 12b, respectively.

상기 적층형 칩 캐패시터(10)는 도1b에 도시된 바와 같이 인쇄회로기판(21)의 도전성 랜드(25a,25b)에 실장되며, 솔더(27a,27b)에 의해 상기 제1 및 제2 외부 전극(15a,15b)과 각 도전성 랜드(25a,25b)가 기계적 전기적으로 연결되어 사용된다.The multilayer chip capacitor 10 is mounted on the conductive lands 25a and 25b of the printed circuit board 21 as shown in FIG. 1B, and the first and second external electrodes are formed by solders 27a and 27b. 15a and 15b and the respective conductive lands 25a and 25b are mechanically and electrically connected to each other.

이러한 적층형 칩 캐패시터(10)는 주로 전원 주변에 사용되어 고온의 조건에서 사용되고, 플렉서블한 인쇄회로기판(21)에 실장되므로, 열 또는 휨현상으로 인해 기계적 충격에 쉽게 노출될 수 있다. 실제 이러한 기계적 충격은 도2에 도시된 바와 같이 적층형 칩 캐패시터의 유전체층에 크랙을 발생시킬 수 있으며, 심한 경우에는 쇼트가 되어 소자기능을 상실하는 문제가 있다.Since the stacked chip capacitor 10 is mainly used around a power source and is used at high temperature conditions and is mounted on the flexible printed circuit board 21, it may be easily exposed to mechanical shock due to heat or warpage. In fact, such a mechanical shock may cause cracks in the dielectric layer of the stacked chip capacitor as shown in FIG. 2, and in a severe case, a short may cause a problem in that the device function is lost.

또한, 기계적 충격으로 인한 불량발생은 칩 두께가 얇을수록 보다 심각하게 발생되어 칩 사이즈의 박형화에 문제가 된다. 도3을 참조하면, 1.25㎜두께의 MLCC에 비해, 0.65㎜두께의 MLCC는 열충격을 10회 적용할 때에 7배로 높은 고장율이 발생하는 것을 확인할 수 있다. In addition, defects caused by mechanical shock are more seriously generated as the chip thickness is thinner, which causes a problem in thinning the chip size. Referring to FIG. 3, it can be seen that a MLCC having a thickness of 0.65 mm has a high failure rate of seven times when ten thermal shocks are applied to a MLCC having a thickness of 1.25 mm.

따라서, 박형화경향에 있는 적층형 칩 캐패시터는 열악한 사용환경을 고려하여 보다 우수한 기계적 신뢰성, 즉 향상된 열충격 및 휨강도 신뢰성을 갖는 방안이 요구된다.
Therefore, the multilayer chip capacitor in the thinning direction is required to have a better mechanical reliability, that is, improved thermal shock and flexural strength reliability in consideration of poor use environment.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 미국특허등록 6,350,759호(양수인: TDK사, 등록일: 2001.10.30)에 따르면, 적층형 칩 캐패시터의 외부전극을 인쇄회로기판의 도전성 랜드에 실장할 때에, 별도의 금속단자를 이용함으로써 응력발생을 완화하는 방안이 개시되어 있으나, 이는 추가적인 구조물인 금속단자을 이용하므로, 실장공정에 대한 용이성이 감소되고 별개의 구조물을 제조해야 하는 번거로움이 있다. In order to solve this problem, according to US Patent No. 6,350,759 (Auditor: TDK, registered date: October 30, 2001), when mounting the external electrode of the stacked chip capacitor on the conductive land of the printed circuit board, a separate metal terminal Although a method of mitigating stress generation by using the same has been disclosed, since it uses an additional structure of a metal terminal, the ease of the mounting process is reduced and there is a need to manufacture a separate structure.                         

따라서, 당 기술분야에서는 적층형 칩 캐패시터 자체 구조를 개선함으로써 기계적 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방안이 강하게 요구되어 왔다.
Therefore, there is a strong demand in the art for a method for improving mechanical reliability by improving a structure of a stacked chip capacitor itself.

본 발명은 상술된 문제를 해결하기 위한 것으로서, 추가적인 구조물을 이용하지 않고, 기계적 신뢰성과 관련이 있는 적층형 칩 캐패시터 자체의 인자를 밝혀 내고, 이러한 인자간의 상관관계에 따라 적층형 칩 캐패시터의 구조를 개선함으로써 우수한 기계적 신뢰성을 갖는 적층형 칩 캐패시터를 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, without using additional structures, by finding the factors of the stacked chip capacitor itself related to mechanical reliability, and by improving the structure of the stacked chip capacitor in accordance with the correlation between these factors SUMMARY To provide a stacked chip capacitor having excellent mechanical reliability.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 일형태는, In order to achieve the above technical problem, one embodiment of the present invention provides a

복수개의 유전체층이 적층되어 형성되며 일 유전체층을 사이에 두고 대향하도록 배치된 적어도 한쌍의 제1 및 제2 내부전극을 갖는 캐패시터 본체와, 상기 제1 및 제2 내부전극에 각각 연결되도록 상기 캐패시터 본체의 대향하는 양단면에 각각 형성된 제1 및 제2 외부전극을 포함하는 적층형 칩 캐패시터에 있어서, 상기 외부전극의 두께가 t(㎛)이고, 상기 캐패시터 본체의 높이가 H(㎜)이며, 상기 유전체층의 파괴강도가 Y(Mpa)라고 할 때에, 상기 유전체층의 파괴강도에 대한 상기 외부전극의 두께와 상기 캐패시터 본체의 높이의 상관관계가 A capacitor body having a plurality of dielectric layers stacked thereon and having at least one pair of first and second internal electrodes disposed to face each other with one dielectric layer interposed therebetween, and the capacitor body being connected to the first and second internal electrodes, respectively; In a stacked chip capacitor including first and second external electrodes formed on opposite opposing surfaces, the thickness of the external electrode is t (µm), the height of the capacitor body is H (mm), and the thickness of the dielectric layer When the breakdown strength is Y (Mpa), the correlation between the thickness of the external electrode and the height of the capacitor body with respect to the breakdown strength of the dielectric layer is

Y ≥154.91 + 1.487t - 89H Y ≥154.91 + 1.487t-89H

을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 캐패시터을 제공한다. It provides a stacked chip capacitor, characterized in that to satisfy.                     

바람직하게는,상기 유전체층이 B특성을 갖는 유전체 물질로 이루어진 경우에, 상기 외부전극의 두께는 상기 캐패시터 본체 두께의 4%이하일 수 있으며, 또한, 상기 외부전극의 두께는 도금층을 형성할 때에 도금물질이 유전체층에 침투하여 캐패시터특성이 저하되지 않도록 적어도 13㎛이 바람직하다.
Preferably, when the dielectric layer is made of a dielectric material having B characteristics, the thickness of the external electrode may be 4% or less of the thickness of the capacitor body, and the thickness of the external electrode may be a plating material when forming a plating layer. At least 13 µm is preferable so as not to penetrate into the dielectric layer and deteriorate capacitor characteristics.

나아가, 본 발명의 다른 형태는, 복수개의 유전체층이 적층되어 형성되며 일 유전체층을 사이에 두고 대향하도록 배치된 적어도 한쌍의 제1 및 제2 내부전극을 갖는 캐패시터 본체와, 상기 제1 및 제2 내부전극에 각각 연결되도록 상기 캐패시터 본체의 대향하는 양단면에 각각 형성된 제1 및 제2 외부전극을 포함하는 적층형 칩 캐패시터에 있어서, 상기 제1 및 제2 외부전극은 상기 캐패시터 본체의 상하면까지 연장된 밴드부를 가지며, 상기 밴드부의 폭이 w(㎛)이고, 상기 외부전극의 두께가 t(㎛)이며, 상기 유전체층의 파괴강도가 Y(Mpa)라고 할 때에, 상기 유전체층의 파괴강도에 대한 상기 밴드부의 폭과 상기 외부전극의 두께의 상관관계가 Furthermore, another aspect of the present invention is a capacitor body formed by stacking a plurality of dielectric layers and having at least one pair of first and second internal electrodes disposed to face each other with a dielectric layer interposed therebetween, and the first and second internal parts. In a stacked chip capacitor including first and second external electrodes respectively formed on opposite end surfaces of the capacitor main body so as to be connected to electrodes, respectively, wherein the first and second external electrodes extend to upper and lower surfaces of the capacitor main body. Where the width of the band portion is w (µm), the thickness of the external electrode is t (µm), and the breaking strength of the dielectric layer is Y (Mpa), the band portion with respect to the breaking strength of the dielectric layer The correlation between the width and the thickness of the external electrode

Y ≥121.03 - 0.0475w + 1.075tY ≥121.03-0.0475w + 1.075t

을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 캐패시터를 제공한다.
It provides a stacked chip capacitor, characterized in that to satisfy.

바람직하게는, 상기 밴드부의 폭은 다른 두 외부전극간의 쇼트를 방지하기 위해서, 650㎛이하인 것이 바람직하다.
Preferably, the width of the band portion is preferably 650 μm or less in order to prevent short between two other external electrodes.

상술된 본 발명의 일형태는 열충격에 대한 신뢰성을 향상시키는 방안으로 도 출된 것이며, 다른 형태는 휨현상으로 인한 신뢰성을 향상시키는 방안으로 도출된 것이다. 이러한 두 형태는 우수한 기계적 신뢰성을 갖는 적층형 칩 캐패시터를 제조하기 위해서 각각 별개로 고려될 수 있으나, 보다 바람직하게는 두 측면을 모두 고려되어 적층형 칩 캐패시터의 외부전극 두께 및 그 밴드폭과, 칩 높이의 설계시에 반영될 수 있다.
One embodiment of the present invention described above is derived as a way to improve the reliability of the thermal shock, the other form is derived as a way to improve the reliability due to the bending phenomenon. These two types may be considered separately in order to manufacture a stacked chip capacitor having excellent mechanical reliability, but more preferably, considering both aspects, the external electrode thickness and the bandwidth of the stacked chip capacitor, and the chip height Can be reflected in the design.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에서 기계적 신뢰성을 향상시키기 위해 고려되는 적층형 칩 캐패시터의 인자와 그 상관관계를 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in more detail the factors and the correlation of the stacked chip capacitor considered in order to improve the mechanical reliability in the present invention.

일반적으로, 적층형 칩 캐패시터의 기계적 신뢰성에 중요하게 영향을 미치는 요소는 열충격과 휨충격으로 알려져 있다. 이를 고려하여 본 발명자는 열충격과 휨충격에 의한 기계적 신뢰성과 높은 관련성을 갖는 적층형 칩 캐패시터의 설계인자를 도출하였다.
In general, factors that significantly affect the mechanical reliability of stacked chip capacitors are known as thermal shock and flexural impact. In consideration of this, the present inventor derives a design factor of a stacked chip capacitor having a high correlation with mechanical reliability due to thermal shock and flexural impact.

도4는 본 발명에 따라 기계적 신뢰성을 향상시키기 위해 고려가능한 적층형 칩 캐패시터의 설계인자를 설명하기 위한 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating design factors of a stacked chip capacitor that can be considered for improving mechanical reliability according to the present invention.

도4와 같이, 적층형 칩 캐패시터(50)의 주요 설계인자로서 외부전극(55a,55b)의 두께, 그 밴드부(55a',55b')의 폭 및 캐패시터 본체(51)의 높이가 고려될 수 있다. 상기 밴드부(55a',55b')는 외부전극(55a,55b)의 일부로서 양측면부로부터 다른 면으로 연장된 부분을 말한다. 여기서, 상기 밴드부(55a',55b')는 상 기 캐패시터(51)의 상하면에만 위치한 것으로 도시되어 있으나, 도시되지 않은 다른 면(정면 및 후면)에도 위치하는 것으로 이해될 수 있다.As shown in FIG. 4, the thickness of the external electrodes 55a and 55b, the widths of the bands 55a ′ and 55b ′, and the height of the capacitor body 51 may be considered as main design factors of the stacked chip capacitor 50. . The band portions 55a 'and 55b' are portions of the external electrodes 55a and 55b that extend from both side portions to other surfaces. Here, the band portions 55a 'and 55b' are shown to be located only on the upper and lower surfaces of the capacitor 51, but may also be understood to be located on other surfaces (front and rear) that are not shown.

또한, 실장시에 고려되는 인자로서는 솔더(67a,67b)의 높이(Hs), 도전성 랜드(65a,65b)의 간격(d) 및 칩 하부의 솔더(67a,67b) 두께(ts)가 고려될 수 있으나, 적층형 칩 캐패시터(50) 자체의 구조와는 무관한 사항이므로, 적층형 칩 캐패시터구조변경을 위한 본 발명에서는 고려되지 않았다.
Further, as factors to be considered during mounting, the height Hs of the solders 67a and 67b, the gap d between the conductive lands 65a and 65b, and the thickness ts of the solder 67a and 67b at the bottom of the chip may be considered. However, since the matter is not related to the structure of the stacked chip capacitor 50 itself, it has not been considered in the present invention for changing the stacked chip capacitor structure.

열충격신뢰성에 대한 실험Experiment on Thermal Shock Reliability

열충격신뢰성에 대한 설계인자와 그 상관관계를 유도하기 위해서, 아래의 표1에 기재된 조건과 같이, 적층형 칩 캐패시터(사이즈: 20 ×12(㎜))를 마련하여 동일한 조건으로 인쇄회로기판(재질: FR4)에 실장하였다.
In order to derive the design factors and the correlations between thermal shock reliability, a stacked chip capacitor (size: 20 x 12 (mm)) was prepared as described in Table 1 below, and the printed circuit board (material: FR4).

Figure 112005002010002-PAT00001
Figure 112005002010002-PAT00001

여기서, 적층형 칩 캐패시터(50)는 도전성 랜드(65a,65b)사이의 중심점을 기준으로 하여 좌우대칭되도록 실장되었다. 종래예는 통상의 적층형 칩 캐패시터로 이해될 수 있으며, 상기 실험예1 내지 3은 다른 설계인자에 대해서는 종래예와 동일하게 적용하되, 각각 외부전극(55a,55b)의 두께(t), 캐패시터본체(51)의 높이(H) 및 밴드부(55a',55b')의 폭(w)을 달리 적용하였다. Here, the stacked chip capacitor 50 is mounted so as to be symmetrical with respect to the center point between the conductive lands 65a and 65b. Conventional examples can be understood as a conventional stacked chip capacitor, Experimental Examples 1 to 3 are applied to the other design factors in the same manner as the conventional example, the thickness (t) of the external electrodes (55a, 55b), the capacitor body, respectively The height H of 51 and the width w of the band portions 55a 'and 55b' were applied differently.

이와 같이 마련된 4개의 샘플에 대해, 열충격테스트를 실시하였다. 열충격 조건은 도5에 도시된 그래프와 같이 적용하였다. 즉 본 열충격테스트는 -55℃에서 15분간 유지하다가, 10초이내에 125℃로 상승시켜 다시 15분동안 유지하는 조건으로 실시하였다. 열충격테스트에 의해 적층형 칩 캐패시터에 인가된 최대 주응력을 측정한 후에, 종래예와 각 실험예의 최대 주응력 차이를 계산하였다. 아래 표2는 그 결과를 나타낸다.
The thermal shock test was done about four samples provided in this way. Thermal shock conditions were applied as shown in the graph shown in FIG. In other words, the thermal shock test was carried out at -55 ° C for 15 minutes, then raised to 125 ° C within 10 seconds and held for another 15 minutes. After measuring the maximum principal stress applied to the stacked chip capacitor by the thermal shock test, the maximum principal stress difference between the conventional example and each experimental example was calculated. Table 2 below shows the results.

Figure 112005002010002-PAT00002
Figure 112005002010002-PAT00002

상기한 표2에서 나타난 바와 같이, 실험예1 및 실험예2에서 실험예3에서 보다 큰 응력차이를 발생되는 것을 확인할 수 있다. 상기 실험결과를 통해서, 외부전극의 두께(t)와 캐패시터 본체 높이(H)를 변경한 경우(실험예1 및 2)에, 열충격으로 인한 응력이 크게 변화될 수 있으며, 그 두 설계인자가 열충격에 대한 신뢰성에서 고려될 수 있는 중요인자로 설정할 수 있다.As shown in Table 2 above, it can be seen that in the Experimental Example 1 and Experimental Example 2, a larger stress difference is generated in Experimental Example 3. Through the above experimental results, when the thickness t of the external electrode and the height of the capacitor body H are changed (Experimental Examples 1 and 2), the stress due to thermal shock can be changed greatly, and the two design factors are thermal shock. It can be set as an important factor that can be considered in the reliability of.

이러한 실험을 기초하여, 외부전극의 두께(t)와 캐패시터본체의 높이(H)에 기초한 적층형 칩 캐패시터에 인가되는 최대 주응력(Ysa, 단위:MPa)의 회귀식을 아래와 같이 유도하였다.Based on this experiment, the regression equation of the maximum principal stress (Ysa, unit: MPa) applied to the stacked chip capacitor based on the thickness t of the external electrode and the height H of the capacitor body was derived as follows.

Ysa = 154.91 + 1.487t - 89H ------------------------------------ 식(1)Ysa = 154.91 + 1.487t-89H ------------------------------------ Formula (1)

상기 식1을 기초하여, 최대 주응력(Ysa)이 본체를 구성하는 유전체층의 파괴강도(Y, 단위:MPa)를 초과하지 않는 조건으로 하여 외부전극의 두께(t)와 캐패시터 본체의 높이(H)의 상관관계를 아래와 같이 정의할 수 있다. Based on Equation 1, the thickness t of the external electrode and the height H of the capacitor body, provided that the maximum principal stress Ysa does not exceed the breaking strength (Y, unit: MPa) of the dielectric layer constituting the body. Can be defined as

Y ≥ 154.91 + 1.487t - 89H ------------------------------------ 식(2)Y ≥ 154.91 + 1.487t-89H ------------------------------------ Formula (2)

일반적으로, 적층형 칩 캐패시터에 사용되는 유전체물질과 상기 칩 사이즈를 고려한 캐패시터 본체의 두께(H)가 특정되므로, 상기 식(2)를 토대로 상기 외부전극 두께의 상한치를 유도할 수 있다. 따라서, 본 발명의 조건에 따라, 열충격 신뢰성이 향상되도록 적층형 칩 캐패시터를 설계할 수 있다.In general, since the thickness (H) of the capacitor body considering the chip size and the dielectric material used in the stacked chip capacitor is specified, the upper limit of the thickness of the external electrode can be derived based on Equation (2). Therefore, according to the conditions of the present invention, it is possible to design a stacked chip capacitor so that thermal shock reliability is improved.

예를 들어, B특성의 유전체층을 이용한 적층형 칩 캐패시터를 제조하는 경우에, B특성 유전체층의 파괴강도는 102Mpa이므로, 상기 식(2)를 기초하여 고려하여 외부전극의 두께는 상기 캐패시터 본체 두께의 4%이하로 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 다른 측면에서, 도금층을 형성할 때에 도금물질이 유전체층에 침투하여 캐패시터특성이 저하될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해서 상기 외부전극의 두께는 적어도 13㎛이 바람직하다.
For example, in the case of manufacturing a stacked chip capacitor using a dielectric layer having a B characteristic, the breakdown strength of the B characteristic dielectric layer is 102 Mpa. Therefore, the thickness of the external electrode is 4 times the thickness of the capacitor body in consideration of Equation (2). It is desirable to design below%. In addition, in another aspect, when the plating layer is formed, the plating material may penetrate into the dielectric layer so that the capacitor characteristics may be deteriorated. In order to prevent this, the thickness of the external electrode is preferably at least 13 μm.

휨강도신뢰성에 대한 실험Experiment on Flexural Strength Reliability

휨강도 신뢰성에 대한 실험에서는 상기한 열충격신뢰성의 실험에서와 같이 4 개의 샘플을 마련하고 휨강도테스트를 측정하였다. 본 휨강도테스트에서는, 도6에 도시된 바와 같이, 적층형 칩 캐패시터가 실장된 중심위치로부터 약 45㎜(±1)에 해당하는 인쇄회로기판의 양단에 고정물을 배치하고 그 반대면의 중심부에서 50 ×20㎜의 곡면(R=340)을 갖는 펀치로 압력을 가할 때에 적층형 칩 캐패시터에 인가되는 최대 주응력을 응력해석을 통하여 구하였다.(도6에서 휨한계치는 휨강도로서 파괴가 발생되는 휘어진 길이를 나타냄)In the experiment on the flexural strength reliability, four samples were prepared and the flexural strength test was measured as in the thermal shock reliability test described above. In this flexural strength test, as shown in Fig. 6, fixtures are placed on both ends of a printed circuit board approximately 45 mm (± 1) from the center position where the stacked chip capacitors are mounted, and 50 × The maximum principal stress applied to the stacked chip capacitor when applying a pressure with a punch having a curved surface (R = 340) of 20 mm was obtained through stress analysis. (The bending limit value in Fig. 6 represents the bending length in which fracture occurs as the bending strength. )

이렇게 측정된 각 실험예의 최대 주응력와, 종래예의 최대 주응력의 차이를 분석한 결과, 외부전극 밴드부의 폭(w)과 외부전극의 두께(t)가 중요한 설계인자로 설정할 수 있었다.As a result of analyzing the difference between the maximum principal stress of each experimental example measured and the maximum principal stress of the conventional example, the width (w) of the external electrode band portion and the thickness (t) of the external electrode could be set as important design factors.

본 실험을 기초하여, 외부전극의 두께(t)와 밴드부 폭(w)에 기초한 적층형 칩 캐패시터에 인가되는 최대 주응력(Ysb, 단위:MPa)의 회귀식을 아래와 같이 유도하였다.Based on this experiment, the regression equation of the maximum principal stress (Ysb, unit: MPa) applied to the stacked chip capacitor based on the thickness t and the band width w of the external electrode was derived as follows.

Ysb ≥121.03 - 0.0475w + 1.075t -------------------------------- 식(3)Ysb ≥121.03-0.0475w + 1.075t -------------------------------- Formula (3)

상기 식3을 기초하여, 최대 주응력(Ysb)이 본체를 구성하는 유전체층의 파괴강도(Y, 단위:MPa)를 초과하지 않는 조건으로 하여 외부전극의 두께(t)와 그 밴드부 폭(w)의 상관관계를 아래와 같이 정의할 수 있다. Based on Equation 3, the thickness t of the external electrode and the width of the band portion w of the external electrode provided that the maximum principal stress Ysb does not exceed the breaking strength (Y, unit: MPa) of the dielectric layer constituting the main body. Correlation can be defined as

Y ≥121.03 - 0.0475w + 1.075t ---------------------------------- 식(4)Y ≥121.03-0.0475w + 1.075t ---------------------------------- Formula (4)

일반적으로, 적층형 칩 캐패시터에 사용되는 유전체물질이 특정되므로, 상기 식(4)를 토대로 상기 밴드부 폭(w)에 대한 상기 외부전극 두께의 상한치 또는 상기 외부전극 두께에 대한 밴드부 폭(w)의 하한치가 유도될 수 있다. 또한, 다른 측면 에서, 외부전극 밴드부의 지나친 연장으로 인한 쇼트를 방지하기 위해서 상기 밴드부의 두께(w)는 650㎛이하로 설계하는 것이 바람직하다.
In general, since the dielectric material used for the stacked chip capacitor is specified, the upper limit of the thickness of the external electrode with respect to the band width w or the lower limit of the width of the band width w with respect to the external electrode thickness is based on Equation (4). Can be derived. In addition, in another aspect, in order to prevent a short due to excessive extension of the external electrode band portion, the thickness (w) of the band portion is preferably designed to be 650 μm or less.

추가적으로, 상기 열충격신뢰성의 실험에서 얻어진 식(2)과 함께 식(4)를 이용하여 적층형 칩 캐패시터를 설계함으로써, 보다 우수한 기계적 신뢰성을 갖는 적층형 칩 캐패시터를 제조할 수 있다. 예를 들어, 식(2)를 토대로 하여, 적층형 칩 캐패시터의 사이즈와 유전체 물질이 특정된 경우에, 그 사이즈(즉 캐패시터 본체 높이)에 대한 적절한 외부전극의 두께(w) 범위를 유도하고, 이를 고려하여 적절한 외부전극의 밴드부를 적절한 폭범위로 설계하는 방식으로 응용될 수 있다.
In addition, by designing a stacked chip capacitor using Equation (4) together with Equation (2) obtained in the thermal shock reliability test, it is possible to manufacture a stacked chip capacitor having better mechanical reliability. For example, based on Equation (2), in the case where the size of the stacked chip capacitor and the dielectric material are specified, an appropriate thickness (w) range of the external electrode for the size (i.e. the capacitor body height) is derived, In consideration of this, the band portion of the appropriate external electrode may be applied in a manner of designing an appropriate width range.

이하, 본 발명의 실시예를 통해, 본 발명의 효과를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the effect of the present invention through the embodiments of the present invention will be described in more detail.

(실시예)(Example)

우선, 아래의 표3과 같은 조건으로 통상적인 적층형 칩 캐패시터(비교예)와 본 발명의 조건을 만족하는 적층형 칩 캐패시터(발명예)를 각각 시뮬레이션하였다.
First, a conventional stacked chip capacitor (comparative example) and a stacked chip capacitor (invention example) satisfying the conditions of the present invention were simulated under the conditions shown in Table 3 below.

구분division 비교예Comparative example 발명예Inventive Example 평균Average 산포Scatter 평균Average 산포Scatter 밴드부폭(㎛)Band part width (㎛) 590590 5050 590590 32.532.5 외부전극두께(㎛)External electrode thickness (㎛) 24.424.4 2.492.49 1313 2.492.49 본체높이(㎜)Body height (mm) 0.8340.834 0.006470.00647 0.880.88 0.006470.00647

상기 비교예와 발명예에 따른 각 적층형 칩 캐패시터를 표1에 기재된 조건으로 인쇄회로기판(재질: FR4)에 실장한 후에, 상기한 열충격테스트(도5 참조) 및 휨강도테스트(도6 참조)에 해당하는 시뮬레이션을 실시하였다.After mounting each stacked chip capacitor according to the comparative example and the invention example on a printed circuit board (material: FR4) under the conditions shown in Table 1, the thermal shock test (see FIG. 5) and the bending strength test (see FIG. 6). Corresponding simulations were performed.

그 결과, 비교예와 발명예에 대한 열충격 신뢰성은 아래의 표4와 같이 나타났다.
As a result, the thermal shock reliability of the comparative example and the invention example is shown in Table 4 below.

구분division 비교예Comparative example 발명예Inventive Example 스펙/평균Spec / Average 불량률(σ)Defective rate (σ) 스펙/평균Spec / Average 불량률(σ)Defective rate (σ) 열충격횟수Thermal shock 1000(스펙)1000 (spec) 2.02.0 1000(스펙)1000 (spec) 6.06.0 휨강도(㎜)Flexural strength (mm) 2(평균)2 (average) 2.172.17 4.3(평균)4.3 (average) 5.45.4

상기한 표4와 같이, 발명예는 비교예에 비해 파괴 전의 1000회의 열충격을 가할 때에 2시그마수준에서 6시그마수준으로 불량률이 현저히 감소하였으며, 휨강도는 약 2.3(㎜)정도 증가할 뿐만 아니라 불량률도 약 3시그마정도로 불량률이 감소되었음을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 본 발명에 따른 적층형 칩 캐패시터에서는 크게 개선된 기계적 신뢰성을 기대할 수 있다.
As shown in Table 4 above, the inventive example significantly reduced the failure rate from 2 sigma level to 6 sigma level when applying 1000 thermal shocks before failure, and the flexural strength not only increased about 2.3 (mm) but also the failure rate. It was confirmed that the defective rate was reduced to about 3 sigma. As such, in the multilayer chip capacitor according to the present invention, a greatly improved mechanical reliability can be expected.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
The present invention is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various forms of substitution by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims, Modifications and variations will be possible and will also be within the scope of this invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 열충격 및/또는 휨강도와 관련성이 높은 캐패시터본체의 높이를 고려하여 외부전극의 두께 및 그 밴드부 폭을 적절히 설계하여 제조함으로써 적층형 칩 캐패시터의 기계적 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다. 따라서, 종래와 같이 별도의 구조물을 추가하지 않고도 적층형 칩 캐패시터 자체의 설계인자를 적절히 변경함으로써 우수한 기계적 신뢰성을 갖는 적층형 칩 캐패시터를 보다 간소한 제조공정으로 제조할 수 있다.As described above, according to the present invention, the thickness of the external electrode and the width of the band portion are appropriately designed and manufactured in consideration of the height of the capacitor body, which is highly related to thermal shock and / or bending strength, thereby greatly improving the mechanical reliability of the multilayer chip capacitor. Can be. Therefore, the stacking chip capacitor having excellent mechanical reliability can be manufactured in a simpler manufacturing process by appropriately changing the design factor of the stacking chip capacitor itself without adding a separate structure as in the prior art.

Claims (6)

복수개의 유전체층이 적층되어 형성되며 일 유전체층을 사이에 두고 대향하도록 배치된 적어도 한쌍의 제1 및 제2 내부전극을 갖는 캐패시터 본체와, 상기 제1 및 제2 내부전극에 각각 연결되도록 상기 캐패시터 본체의 대향하는 양단면에 각각 형성된 제1 및 제2 외부전극을 포함하는 적층형 칩 캐패시터에 있어서,A capacitor body having a plurality of dielectric layers stacked thereon and having at least one pair of first and second internal electrodes disposed to face each other with one dielectric layer interposed therebetween, and the capacitor body being connected to the first and second internal electrodes, respectively; In the stacked chip capacitor including a first and a second external electrode formed on opposite opposing surfaces, respectively, 상기 외부전극의 두께가 t(㎛)이고, 상기 캐패시터 본체의 높이가 H(㎜)이며, 상기 유전체층의 파괴강도가 Y(Mpa)라고 할 때에, 상기 유전체층의 파괴강도에 대한 상기 외부전극의 두께와 상기 캐패시터 본체의 높이의 상관관계가 When the thickness of the external electrode is t (µm), the height of the capacitor body is H (mm), and the breaking strength of the dielectric layer is Y (Mpa), the thickness of the external electrode with respect to the breaking strength of the dielectric layer And the height of the capacitor body Y ≥154.91 + 1.487t - 89H Y ≥154.91 + 1.487t-89H 을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 캐패시터.Stacked chip capacitors, characterized in that to satisfy. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전체층은 B특성을 갖는 유전체 물질로 이루어지며,The dielectric layer is made of a dielectric material having a B characteristic, 상기 외부전극의 두께는 상기 캐패시터 본체 두께의 4%이하인 것을 특징으로 하는 적층형 칩 캐패시터.The thickness of the external electrode is a stacked chip capacitor, characterized in that less than 4% of the thickness of the capacitor body. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 외부전극의 두께는 적어도 13㎛인 것을 특징으로 하는 적층형 칩 캐패시터.The thickness of the external electrode is a stacked chip capacitor, characterized in that at least 13㎛. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 및 제2 외부전극은 상기 캐패시터 본체의 상하면까지 연장된 밴드부를 가지며, 상기 밴드부의 폭이 w(㎛)라 할 때에, 상기 유전체층의 파괴강도에 대한 상기 밴드부의 폭과 상기 외부전극의 두께의 상관관계가 The first and second external electrodes have a band portion extending to the upper and lower surfaces of the capacitor body, and when the width of the band portion is w (µm), the width of the band portion and the external electrode relative to the breaking strength of the dielectric layer are determined. Thickness correlation Y ≥121.03 - 0.0475w + 1.075t Y ≥121.03-0.0475w + 1.075t 을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 캐패시터.Stacked chip capacitors, characterized in that to satisfy. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 밴드부의 폭은 650㎛이하인 것을 특징으로 하는 적층형 칩 캐패시터.Stacked chip capacitors, characterized in that the width of the band portion is less than 650㎛. 복수개의 유전체층이 적층되어 형성되며 일 유전체층을 사이에 두고 대향하도록 배치된 적어도 한쌍의 제1 및 제2 내부전극을 갖는 캐패시터 본체와, 상기 제1 및 제2 내부전극에 각각 연결되도록 상기 캐패시터 본체의 대향하는 양단면에 각각 형성된 제1 및 제2 외부전극을 포함하는 적층형 칩 캐패시터에 있어서,A capacitor body having a plurality of dielectric layers stacked thereon and having at least one pair of first and second internal electrodes disposed to face each other with one dielectric layer interposed therebetween, and the capacitor body being connected to the first and second internal electrodes, respectively; In the stacked chip capacitor including a first and a second external electrode formed on opposite opposing surfaces, respectively, 상기 제1 및 제2 외부전극은 상기 캐패시터 본체의 상하면까지 연장된 밴드부를 가지며, 상기 밴드부의 폭이 w(㎛)이고, 상기 외부전극의 두께가 t(㎛)이며, 상기 유전체층의 파괴강도가 Y(Mpa)라고 할 때에, 상기 유전체층의 파괴강도에 대한 상기 밴드부의 폭과 상기 외부전극의 두께의 상관관계가 The first and second external electrodes have a band portion extending to the upper and lower surfaces of the capacitor body, the width of the band portion is w (μm), the thickness of the external electrode is t (μm), and the breakdown strength of the dielectric layer is In the case of Y (Mpa), the correlation between the width of the band portion and the thickness of the external electrode with respect to the breaking strength of the dielectric layer is Y ≥121.03 - 0.0475w + 1.075tY ≥121.03-0.0475w + 1.075t 을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 캐패시터.Stacked chip capacitors, characterized in that to satisfy.
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