KR20220050485A - 적층형 커패시터 - Google Patents

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KR20220050485A
KR20220050485A KR1020200134219A KR20200134219A KR20220050485A KR 20220050485 A KR20220050485 A KR 20220050485A KR 1020200134219 A KR1020200134219 A KR 1020200134219A KR 20200134219 A KR20200134219 A KR 20200134219A KR 20220050485 A KR20220050485 A KR 20220050485A
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윤혜선
김성애
정지훈
최유진
이종호
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시형태는 복수의 유전체층의 적층 구조와 상기 유전체층을 사이에 두고 적층된 복수의 내부 전극을 포함하는 바디 및 상기 바디 외부에 형성되어 상기 내부 전극과 접속된 외부 전극을 포함하며, 상기 바디는 상기 복수의 내부 전극이 노출되며 제1 방향으로 서로 대향하는 제1면 및 제2면, 상기 복수의 유전체층의 적층 방향인 제2 방향으로 서로 대향하는 제3면 및 제4면, 그리고 상기 제1 및 제2 방향에 수직한 제3 방향으로 서로 대향하는 제5면 및 제6면을 포함하며, 상기 복수의 내부 전극 중 적어도 일부는 상기 바디의 상기 제1 방향의 중간 영역에서 상기 제3 방향 길이가 상기 바디의 제1면 또는 제2면의 상기 제3 방향 길이보다 크며, 상기 중간 영역과 상기 제1면 및 제2면 중 적어도 하나와의 사이에 형성된 병목 구조를 가지며, 상기 병목 구조는 상기 제3 방향으로 상기 바디의 내측으로 함몰된 형상인 적층형 커패시터를 제공한다.

Description

적층형 커패시터 {MULTILAYER CAPACITOR}
본 발명은 적층형 커패시터에 관한 것이다.
커패시터는 전기를 저장할 수 있는 소자로서, 기본적으로 2개의 전극을 대향시켜, 전압을 걸면 각 전극에 전기가 축적되는 것이다. 직류 전압을 인가한 경우에는 전기가 축전되면서 커패시터 내부에 전류가 흐르지만, 축적이 완료되면 전류가 흐르지 않게 된다. 한편, 교류 전압을 인가한 경우, 전극의 극성이 교변하면서 교류 전류가 흐르게 된다.
이러한 커패시터는 전극 간에 구비되는 절연체의 종류에 따라서, 알루미늄으로 전극을 구성하고 상기 알루미늄 전극 사이에 얇은 산화막을 구비하는 알루미늄 전해 커패시터, 전극 재료로 탄탈륨을 사용하는 탄탈륨 커패시터, 전극 사이에 티타늄 바륨과 같은 고유전율의 유전체를 사용하는 세라믹 커패시터, 전극 사이에 구비되는 유전체로 고유전율계 세라믹을 다층 구조로 사용하는 적층 세라믹 커패시터(Multi-Layer Ceramic Capacitor, MLCC), 전극 사이의 유전체로 폴리스티렌 필름을 사용하는 필름 커패시터 등 여러 종류로 구분될 수 있다.
이 중에서 적층 세라믹 커패시터는 온도 특성 및 주파수 특성이 우수하고 소형으로 구현 가능하다는 장점을 가지고 있어 최근 고주파 회로 등 다양한 분야에서 많이 응용되고 있다. 최근에는 적층 세라믹 커패시터를 더욱 작게 구현하기 위한 시도가 계속되고 있으며 이를 위해 유전체층과 내부 전극을 얇게 형성하고 있다. 그러나 부품이 소형화될수록 내부 전극의 적층 수를 늘리는데 한계가 있으며 이에 따라 의도한 수준의 정전 용량을 확보하는데 어려움이 있다.
본 발명의 일 목적은 내부 전극의 유효 면적을 추가적으로 확보하여 정전 용량이 향상될 수 있는 적층형 커패시터를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명은 일 예를 통하여 적층형 커패시터의 신규한 구조를 제안하고자 하며, 구체적으로, 복수의 유전체층의 적층 구조와 상기 유전체층을 사이에 두고 적층된 복수의 내부 전극을 포함하는 바디 및 상기 바디 외부에 형성되어 상기 내부 전극과 접속된 외부 전극을 포함하며, 상기 바디는 상기 복수의 내부 전극이 노출되며 제1 방향으로 서로 대향하는 제1면 및 제2면, 상기 복수의 유전체층의 적층 방향인 제2 방향으로 서로 대향하는 제3면 및 제4면, 그리고 상기 제1 및 제2 방향에 수직한 제3 방향으로 서로 대향하는 제5면 및 제6면을 포함하며, 상기 복수의 내부 전극 중 적어도 일부는 상기 바디의 상기 제1 방향의 중간 영역에서 상기 제3 방향 길이가 상기 바디의 제1면 또는 제2면의 상기 제3 방향 길이보다 크고 상기 중간 영역과 상기 제1면 및 제2면 중 적어도 하나와의 사이에 형성된 병목 구조를 가지며, 상기 병목 구조는 상기 제3 방향으로 상기 바디의 내측으로 함몰된 형상이다.
일 실시 예에서, 상기 병목 구조는 상기 내부 전극에서 상기 제1면 및 제2면에 인접한 영역에 모두 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 병목 구조는 곡면 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 병목 구조는 스텝 구조를 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 외부전극은 하지층 및 상기 하지층을 커버하는 도금층을 포함하며, 상기 적어도 일부의 내부 전극은 외측면이 상기 제3 방향으로 상기 하지층보다 더 외측에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적어도 일부의 내부 전극은 외측면이 상기 제3 방향으로 상기 도금층보다 더 외측에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적어도 일부의 내부 전극은 상기 제3 방향 길이가 일정한 평탄부를 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 평탄부는 상기 병목 구조와 연결되어 있으며 상기 중간 영역을 포함하는 위치에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 바디의 상기 제1 방향의 길이를 L1, 상기 평탄부의 상기 제1 방향의 길이를 L2라 할 때, L2/L1의 백분율은 30-55%일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 바디는 상기 중간 영역의 상기 제3 방향 길이가 상기 제1면 및 제2면의 상기 제3 방향 길이보다 큰 형상이며, 상기 제1면을 상기 제5면 및 제6면과 각각 연결하는 제1 함몰부 및 상기 제2면을 상기 제5면 및 제6면과 각각 연결하는 제2 함몰부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 외부 전극은 상기 제1면 및 제1 함몰부를 커버하는 제1 외부 전극과, 상기 제2면 및 제2 함몰부를 커버하는 제2 외부 전극을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적어도 일부의 내부 전극은 상기 제3 방향 길이가 일정한 평탄부를 가지며, 상기 평탄부는 상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 및 제2 외부 전극 사이에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 외부 전극에서 상기 제1 함몰부를 커버하는 영역은 외측면이 상기 제5면 또는 제6면보다 상기 제3 방향으로 더 외측에 위치할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 외부 전극에서 상기 제1 함몰부를 커버하는 영역은 외측면이 상기 제5면 또는 제6면과 공면을 이룰 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 외부 전극에서 상기 제1 함몰부를 커버하는 영역은 외측면이 상기 제5면 또는 제6면보다 상기 제3 방향으로 더 내측에 위치할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적어도 일부의 내부 전극은 상기 제1 외부 전극 중 상기 제1 함몰부에 형성된 영역과 상기 제1 방향으로 오버랩되는 영역을 가지며, 상기 바디의 상기 제3 방향 길이를 W1, 상기 적어도 일부의 내부 전극에서 상기 오버랩되는 영역의 상기 제3 방향 길이를 W2라 할 때, W2/W1의 백분율은 5-10%일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적어도 일부의 내부 전극은 상기 외부전극과 연결된 영역에 형성된 추가 병목 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
복수의 유전체층의 적층 구조와 상기 유전체층을 사이에 두고 적층된 복수의 내부 전극을 포함하는 바디 및 상기 바디 외부에 형성되어 상기 내부 전극과 접속되며, 하지층 및 상기 하지층을 커버하는 도금층을 포함하는 외부 전극을 포함하며, 상기 바디는 상기 복수의 내부 전극이 노출되며 제1 방향으로 서로 대향하는 제1면 및 제2면, 상기 복수의 유전체층의 적층 방향인 제2 방향으로 서로 대향하는 제3면 및 제4면, 그리고 상기 제1 및 제2 방향에 수직한 제3 방향으로 서로 대향하는 제5면 및 제6면을 포함하며, 상기 복수의 내부 전극 중 적어도 일부는 외측면이 상기 제3 방향으로 상기 하지층보다 더 외측에 배치된 적층형 커패시터를 제공한다.
일 실시 예에서, 상기 적어도 일부의 내부 전극은 외측면이 상기 제3 방향으로 상기 도금층보다 더 외측에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 적층형 커패시터의 경우, 동일한 크기를 갖는 종래의 적층형 커패시터에 비하여 정전 용량이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 커패시터의 외관을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 적층형 커패시터에서 I-I` 단면도이다.
도 3은 도 1의 적층형 커패시터에서 II-II` 단면도이며, 도 4는 도 3에서 A 영역의 확대도이다.
도 5 내지 8는 도 1의 적층형 커패시터에서 II-II` 단면도이며 변형된 예들을 나타낸다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 커패시터를 제조하는 공정의 일부를 나타낸다.
이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다. 나아가, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 커패시터의 외관을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 적층형 커패시터에서 I-I` 단면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 적층형 커패시터에서 II-II` 단면도이며, 도 4는 도 3에서 A 영역의 확대도이다. 또한, 도 5 내지 8는 도 1의 적층형 커패시터에서 II-II` 단면도이며 변형된 예들을 나타낸다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 커패시터(100)는 유전체층(111) 및 이를 사이에 두고 적층된 복수의 내부 전극(121, 122)을 포함하는 바디(110) 및 외부 전극(131, 132)을 포함하며, 복수의 내부 전극(121, 122) 중 적어도 일부는 병목 구조(151, 152)를 갖는다. 여기서, 병목 구조(151, 152)는 일 방향(도 3에서 Y 방향)으로 바디(110)의 내측으로 함몰된 형상을 갖는다.
바디(110)는 복수의 유전체층(111)이 적층된 적층 구조를 포함하며, 예컨대 복수의 그린 시트를 적층한 후 소결하여 얻어질 수 있다. 이러한 소결 공정에 의하여 복수의 유전체층(111)은 일체화된 형태를 가질 수 있다. 바디(110)의 형상과 치수 및 유전체층(111)의 적층 수가 본 실시 형태에 도시된 것으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 도 1에 도시된 형태와 같이, 바디(110)는 직육면체와 유사한 형상을 가질 수 있다. 바디(110)는 내부 전극(121, 122)이 각각 노출되되며 제1 방향(X 방향)으로 서로 대향하는 제1면(S1) 및 제2면(S2), 복수의 유전체층(111)의 적층 방향인 제2 방향(Z 방향)으로 서로 대향하는 제3면(S3) 및 제4면(S4), 그리고 제1 및 제2 방향에 수직한 제3 방향(Y 방향)으로 서로 대향하는 제5면(S5) 및 제6면(S6)을 포함한다.
바디(110)에 포함된 유전체층(111)은 고유전율을 갖는 세라믹 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 BT계, 즉, 티탄산바륨(BaTiO3)계 세라믹을 포함할 수 있지만, 충분한 정전 용량을 얻을 수 있는 한 당 기술 분야에서 알려진 다른 물질도 사용 가능할 것이다. 유전체층(111)에는 주성분인 이러한 세라믹 재료와 함께 필요한 경우, 첨가제, 유기용제, 가소제, 결합제 및 분산제 등이 더 포함될 수 있다. 여기서 첨가제의 경우, 금속 성분을 포함하며 이들은 제조 과정에서 금속 산화물 형태로 첨가될 수 있다. 이러한 금속 산화물 첨가제의 예로서, MnO2, Dy2O3, BaO, MgO, Al2O3, SiO2, Cr2O3 및 CaCO3 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
복수의 내부 전극(121, 122)은 세라믹 그린 시트의 일면에 소정의 두께로 도전성 금속을 포함하는 페이스트를 인쇄한 후 이를 소결하여 얻어질 수 있다. 이 경우, 복수의 내부 전극(121, 122)은 도 2에 도시된 형태와 같이, 바디(110)의 서로 대향하는 제1면(S1) 및 제2면(S2)으로 노출된 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 서로 다른 외부 전극(131, 132)과 연결되어 구동 시 서로 다른 극성을 가질 수 있으며, 이들 사이에 배치된 유전체층(111)에 의해 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 다만, 외부 전극(131, 132)의 개수나 내부 전극(121, 122)과의 연결 방식은 실시 형태에 따라 달라질 수 있을 것이다. 내부 전극(121, 122)을 이루는 주요 구성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 등을 예로 들 수 있으며, 이들의 합금도 사용할 수 있을 것이다.
외부 전극(131, 132)은 바디(110)의 외부에 형성되며, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 각각 접속된 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)을 포함할 수 있다. 이 경우, 도 4에 도시된 형태와 같이, 외부 전극(131, 132)은 다층 구조를 가질 수 있으며, 하지층(131a) 및 이를 커버하는 도금층(131b)을 포함할 수 있다. 하지층(131a)은 도전성 금속을 포함하는 물질을 페이스트로 제조한 후 이를 바디(110)에 도포하는 방법 등으로 형성될 수 있으며, 도전성 금속의 예로서, 니켈(Ni), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 금(Au) 또는 이들의 합금을 들 수 있다. 도금층(131b)은 Ni, Sn 등을 포함할 수 있고 다층 구조로 구현될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시 형태에서는 복수의 내부 전극(121, 122) 중 적어도 일부는 일 방향으로 확장되어 있으며, 이에 의하여 복수의 내부 전극(121, 122)이 오버랩되는 면적이 증가됨으로써 정전 용량이 향상될 수 있다. 구체적으로, 제1 내부 전극(121)은 바디(110)에서 제1 방향(X 방향)의 중간 영역에서 제3 방향(Y 방향) 길이(W3)가 바디(110)의 제1면(S1) 또는 제2면(S2)의 제3 방향(Y 방향) 길이(W4)보다 크며, 상기 중간 영역과 제1면(S1) 및 제2면(S2) 중 적어도 하나와의 사이에 형성된 병목 구조(151, 152)를 갖는다. 본 실시 형태에서는 내부 전극(121)에서 제1면(S1)과 제2면(S2) 측 모두에 병목 구조(151, 152)가 형성되어 있지만 이들 중 하나에만 형성될 수도 있을 것이다.
병목 구조(151, 152)는 제3 방향(Y 방향)으로 바디(110)의 내측으로 함몰된 형상이며, 이는 제1 내부 전극(121)에서 병목 구조(151, 152)를 이루는 영역이 바디(110)의 외측으로 볼록한 형태가 아님을 의미한다. 이렇게 바디(110) 내측으로 함몰된 형태의 병목 구조(151, 152)는 적층형 커패시터(100)를 소형화하는데 유리한 구조로서 종래와 비교하여 제1 내부 전극(121)은 확장된 면적을 갖게 되므로 적층형 커패시터(100)의 정전 용량이 향상될 수 있다. 또한, 병목 구조(151, 152)는 외부 전극(131, 132)의 형성 시 도금액이 침투되는 등, 외부 영향으로부터 신뢰성을 확보하는데 도움이 될 수 있다.
정전 용량을 증가시키기 위하여 제1 내부 전극(121)은 제3 방향(Y 방향)으로 충분히 확장될 필요가 있으므로, 도 4(a)에 도시된 형태와 같이, 제1 내부 전극(121)의 외측면은 제3 방향(Y 방향)으로 외부 전극(131, 132) 중 하지층(131a)에 이르도록 확장될 수 있다. 나아가, 도 4(b)에 도시된 형태와 같이, 제1 내부 전극(121)의 외측면은 제3 방향(Y 방향)으로 외부 전극(131, 132) 중 하지층(131a)보다 더 외측에 배치되어 도금층(131b)에 이르도록 확장될 수 있다. 이렇게 하지층(131a)보다 더 외측까지 확장된 경우 제1 내부 전극(121)에는 반드시 병목 구조(151, 152)가 있어야 하는 것은 아니며, 병목 구조(151, 152) 없이 이러한 확장 구조를 포함하는 제1 내부 전극(121) 역시 본 발명에 포함된다고 할 것이다. 한편, 상술한 형태의 병목 구조(151, 152)는 제2 내부 전극(122)에도 형성될 수 있으며, 이하의 설명 역시 제2 내부 전극(122)에도 적용될 수 있을 것이다.
도 3에 도시된 형태와 같이, 병목 구조(151, 152)는 곡면 형상을 가질 수 있으며, 이에 의하여 내부 전극(121, 122)의 중첩 면적을 최대한 확보할 수 있다. 다만, 본 발명에서 의도한 기능을 수행할 수 있는 범위에서 병목 구조(151, 152)의 형상은 변형될 수 있으며, 예컨대, 도 5에 도시된 형태와 같이, 병목 구조(151, 152)는 스텝(step) 구조를 가질 수도 있다. 이러한 스텝 구조의 경우, 내부 전극(121, 122)의 일부가 제3 방향(Y 방향)으로 바디(110)의 내측으로 함몰된 형상에 해당한다.
다시 도 3을 참조하면, 병목 구조(151, 152)를 갖는 제1 내부 전극(121)은 제3 방향(Y 방향) 길이(W3)가 일정한 평탄부(P)를 가질 수 있다. 이 경우, 평탄부(P)는 병목 구조(151, 152)와 연결되어 있으며 바디(110)의 상기 중간 영역을 포함하는 위치에 배치될 수 있다.
바디(110)는 제1 함몰부(153)와 제2 함몰부(154)를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 바디(110)는 상기 중간 영역의 제3 방향(Y 방향) 길이(W1)가 제1면(S1) 및 제2면(S3)의 제3 방향(Y 방향) 길이(W3)보다 큰 형상이다. 여기서, 제1 함몰부(153)는 제1면(S1)을 제5면(S5) 및 제6면(S6)과 각각 연결하고, 제2 함몰부(154)는 제1면(S2)을 제5면(S5) 및 제6면(S6)과 각각 연결한다. 이러한 함몰 구조를 갖는 바디(110)에 의하여 적층형 커패시터(100)를 보다 소형화할 수 있다. 후술할 바와 같이 바디(110)의 함몰 구조는 병목 구조(151, 152)를 갖는 내부 전극(121, 122)에 의하여 소성 과정에서 형성될 수 있으며, 이와 달리, 내부 전극(121, 122)의 형상과 관계 없이 바디(110)의 함몰 구조를 별도로 형성할 수도 있을 것이다.
한편, 바디(110)의 제1 방향(X 방향) 길이를 L1, 평탄부(P)의 제1 방향(X 방향) 길이를 L2라 할 때, L2/L1의 백분율은 30-55%일 수 있다. 또한, 병목 구조(151, 152)를 포함하는 제1 내부 전극(121)은 제1 외부 전극(131) 중 제1 함몰부(153)에 형성된 영역과 제1 방향(X 방향)으로 오버랩되는 영역을 가지며, 이 경우, 바디(110)의 제3 방향(Y 방향) 길이를 W1, 제1 내부 전극(121)에서 상기 오버랩되는 영역의 제3 방향(Y 방향) 길이를 W2라 할 때, W2/W1의 백분율은 5-10%일 수 있다. 이러한 길이 조건들은 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)이 오버랩되는 영역을 충분히 확보하면서도 외부 전극(131, 132)과의 접속될 가능성을 줄이기 위하여 도출된 것이다.
도시된 형태와 같이, 제1 외부 전극(131)은 제1면(S1) 및 제1 함몰부(153)를 커버할 수 있으며, 제2 외부 전극(132)은 제2면(S2) 및 제2 함몰부(154)를 커버할 수 있다. 이 경우, 평탄부(P)는 제1 방향(X 방향)을 기준으로 제1 및 제2 외부 전극 사이(131, 132)에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 외부 전극(131)에서 제1 함몰부(153)를 커버하는 영역은 외측면이 제5면(S5) 또는 제6면(S6)보다 제3 방향(Y 방향)으로 더 외측에 위치할 수 있다.
외부 전극(131, 132)의 형상은 변형될 수 있다. 도 6에 도시된 형태와 같이, 제1 외부 전극(131)에서 제1 함몰부(153)를 커버하는 영역은 외측면이 제5면(S5) 또는 제6면(S6)과 공면(Co-Plane)을 이룰 수 있다. 마찬가지로, 제2 외부 전극(132)에서 제2 함몰부(154)를 커버하는 영역은 외측면이 제5면(S5) 또는 제6면(S6)과 공면(Co-Plane)을 이룰 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 형태와 같이, 외부 전극(131, 132)의 크기는 더욱 줄어들 수 있다. 제1 외부 전극(131)에서 제1 함몰부(153)를 커버하는 영역은 외측면이 제5면(S5) 또는 제6면(S6)보다 제3 방향(Y 방향)으로 더 내측에 위치할 수 있으며, 여기서 내측은 바디의 내측을 의미한다. 마찬가지로, 제2 외부 전극(132)에서 제2 함몰부(154)를 커버하는 영역은 외측면이 제5면(S5) 또는 제6면(S6)보다 제3 방향(Y 방향)으로 더 내측에 위치할 수 있다. 이 경우, 제1 내부 전극(121)은 외측면이 제3 방향(Y 방향)으로 제1 외부 전극(131)의 최외층(예컨대, 도금층)보다 더 외측에 배치될 수 있다.
도 8에 도시된 변형된 예와 같이, 병목 구조(151, 152)를 갖는 제1 내부 전극(121)은 제1 외부전극(131)과 연결된 영역에 형성된 추가 병목 구조(161)를 가질 수 있다. 이 경우, 추가 병목 구조(161)는 제3 방향(Y 방향)으로 바디(110)의 내측으로 함몰된 형상일 수 있다. 이러한 추가 병목 구조(161)는 제2 내부 전극(122)에도 적용될 수 있을 것이다. 추가 병목 구조(161)는 외부 전극(131, 132)의 형성 시 도금액이 침투되는 등, 외부 영향으로부터 신뢰성을 확보하는데 도움이 될 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 커패시터를 제조하는 공정의 일부로서, 바디에 함몰부가 형성되는 양상을 나타낸다.
바디(110)를 형성하기 위하여 유전체층(111)과 내부 전극(121, 122)을 적층하여 세라믹 적층체를 마련하는데 여기서 유전체층(111)은 소성 전이므로 세라믹 그린시트 상태이다. 상기 세라믹 그린시트는 세라믹 분말, 바인더, 용제 등을 혼합하여 슬러리를 제조하고, 상기 슬러리를 닥터 블레이드 법으로 수 ㎛의 두께를 갖는 시트(sheet)형으로 제작할 수 있다. 상기 세라믹 그린시트는 이후 소결되어 유전체층(111)을 형성할 수 있다.
상기 세라믹 그린시트 상에는 내부 전극용 도전성 페이스트를 도포하여 패턴 형태의 내부 전극(121)을 형성할 수 있으며, 이 경우, 내부 전극(121)은 스크린 인쇄법 또는 그라비아 인쇄법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 내부전극용 도전성 페이스트는 도전성 금속과 첨가제를 포함하며, 상기 첨가제는 비금속 및 금속 산화물 중 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 도전성 금속은 니켈을 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 금속 산화물로서 티탄산바륨 또는 티탄산스트론튬을 포함할 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 내부 전극(121)은 병목 구조를 갖도록 형성된다.
이후, 상기 세라믹 그린 시트 적층체를 소성하며, 소성 후에는 내부 전극(121)의 병목 구조에 의하여 바디(110)에는 함몰부(153, 154)가 형성될 수 있다. 이후 내부 전극(121)과 연결되도록 외부 전극을 형성하여 적층형 커패시터를 완성할 수 있다.
도 10의 공정 예에서는 내부 전극(121)의 측면이 노출된 상태를 나타내고 있다. 내부 전극 패턴이 분리되어 있지 않고 연결된 상태에서 소자 단위로 절단함으로써 얻어질 수 있는데 이러한 방식에 의하여 내부 전극(121)의 면적을 더욱 증가시킬 수 있다. 이렇게 노출된 내부 전극(121)의 측면을 커버하도록 사이드 마진부(112)를 형성하며, 사이드 마진부(112)는 유전체층(111)과 같은 세라믹 물질로 형성될 수 있다. 다만, 사이드 마진부(112)는 유전체층(111)과 다른 물질로 형성될 수도 있다. 또한, 사이드 마진부(112)는 유전체층(111)과 입도 분포가 다른 세라믹 입자들을 사용하여 형성될 수 있으며, 예컨대, 유전체층(111)보다 D50이 작은 입자들을 사용할 수 있다. 유전체층(111)과 사이드 마진부(112)가 서로 다른 물질로 형성되거나 서로 다른 입도 분포를 갖는 입자로 형성될 경우 소성 후에 이들 사이에는 계면(도 10의 마지막의 점선)이 형성될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
100: 적층형 커패시터
110: 바디
111: 유전체층
112: 사이드 마진부
121, 122: 내부 전극
131, 132: 외부전극
151, 152: 병목 구조
161: 추가 병목 구조

Claims (19)

  1. 복수의 유전체층의 적층 구조와 상기 유전체층을 사이에 두고 적층된 복수의 내부 전극을 포함하는 바디; 및
    상기 바디 외부에 형성되어 상기 내부 전극과 접속된 외부 전극;을 포함하며,
    상기 바디는 상기 복수의 내부 전극이 노출되며 제1 방향으로 서로 대향하는 제1면 및 제2면, 상기 복수의 유전체층의 적층 방향인 제2 방향으로 서로 대향하는 제3면 및 제4면, 그리고 상기 제1 및 제2 방향에 수직한 제3 방향으로 서로 대향하는 제5면 및 제6면을 포함하며,
    상기 복수의 내부 전극 중 적어도 일부는 상기 바디의 상기 제1 방향의 중간 영역에서 상기 제3 방향 길이가 상기 바디의 제1면 또는 제2면의 상기 제3 방향 길이보다 크며, 상기 중간 영역과 상기 제1면 및 제2면 중 적어도 하나와의 사이에 형성된 병목 구조를 가지며,
    상기 병목 구조는 상기 제3 방향으로 상기 바디의 내측으로 함몰된 형상인 적층형 커패시터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 병목 구조는 상기 내부 전극에서 상기 제1면 및 제2면에 인접한 영역에 모두 형성된 적층형 커패시터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 병목 구조는 곡면 형상을 갖는 적층형 커패시터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 병목 구조는 스텝 구조를 갖는 적층형 커패시터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외부전극은 하지층 및 상기 하지층을 커버하는 도금층을 포함하며,
    상기 적어도 일부의 내부 전극은 외측면이 상기 제3 방향으로 상기 하지층보다 더 외측에 배치된 적층형 커패시터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 내부 전극은 외측면이 상기 제3 방향으로 상기 도금층보다 더 외측에 배치된 적층형 커패시터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 내부 전극은 상기 제3 방향 길이가 일정한 평탄부를 갖는 적층형 커패시터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 평탄부는 상기 병목 구조와 연결되어 있으며 상기 중간 영역을 포함하는 위치에 배치된 적층형 커패시터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 바디의 상기 제1 방향의 길이를 L1, 상기 평탄부의 상기 제1 방향의 길이를 L2라 할 때, L2/L1의 백분율은 30-55%인 적층형 커패시터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 바디는 상기 중간 영역의 상기 제3 방향 길이가 상기 제1면 및 제2면의 상기 제3 방향 길이보다 큰 형상이며,
    상기 제1면을 상기 제5면 및 제6면과 각각 연결하는 제1 함몰부 및
    상기 제2면을 상기 제5면 및 제6면과 각각 연결하는 제2 함몰부를 포함하는 적층형 커패시터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 외부 전극은 상기 제1면 및 제1 함몰부를 커버하는 제1 외부 전극과, 상기 제2면 및 제2 함몰부를 커버하는 제2 외부 전극을 포함하는 적층형 커패시터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 내부 전극은 상기 제3 방향 길이가 일정한 평탄부를 가지며,
    상기 평탄부는 상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 및 제2 외부 전극 사이에 배치된 적층형 커패시터.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 외부 전극에서 상기 제1 함몰부를 커버하는 영역은 외측면이 상기 제5면 또는 제6면보다 상기 제3 방향으로 더 외측에 위치하는 적층형 커패시터.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 외부 전극에서 상기 제1 함몰부를 커버하는 영역은 외측면이 상기 제5면 또는 제6면과 공면을 이루는 적층형 커패시터.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 외부 전극에서 상기 제1 함몰부를 커버하는 영역은 외측면이 상기 제5면 또는 제6면보다 상기 제3 방향으로 더 내측에 위치하는 적층형 커패시터.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 내부 전극은 상기 제1 외부 전극 중 상기 제1 함몰부에 형성된 영역과 상기 제1 방향으로 오버랩되는 영역을 가지며,
    상기 바디의 상기 제3 방향 길이를 W1, 상기 적어도 일부의 내부 전극에서 상기 오버랩되는 영역의 상기 제3 방향 길이를 W2라 할 때, W2/W1의 백분율은 5-10%인 적층형 커패시터.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 내부 전극은 상기 외부전극과 연결된 영역에 형성된 추가 병목 구조를 갖는 적층형 커패시터.
  18. 복수의 유전체층의 적층 구조와 상기 유전체층을 사이에 두고 적층된 복수의 내부 전극을 포함하는 바디; 및
    상기 바디 외부에 형성되어 상기 내부 전극과 전기적으로 연결되며, 하지층 및 상기 하지층을 커버하는 도금층을 포함하는 외부 전극;을 포함하며,
    상기 바디는 상기 복수의 내부 전극이 노출되며 제1 방향으로 서로 대향하는 제1면 및 제2면, 상기 복수의 유전체층의 적층 방향인 제2 방향으로 서로 대향하는 제3면 및 제4면, 그리고 상기 제1 및 제2 방향에 수직한 제3 방향으로 서로 대향하는 제5면 및 제6면을 포함하며,
    상기 복수의 내부 전극 중 적어도 일부는 외측면이 상기 제3 방향으로 상기 하지층보다 더 외측에 배치된 적층형 커패시터.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 내부 전극은 외측면이 상기 제3 방향으로 상기 도금층보다 더 외측에 배치된 적층형 커패시터.
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