KR20220083295A - 적층형 전자 부품 - Google Patents

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KR20220083295A
KR20220083295A KR1020200173403A KR20200173403A KR20220083295A KR 20220083295 A KR20220083295 A KR 20220083295A KR 1020200173403 A KR1020200173403 A KR 1020200173403A KR 20200173403 A KR20200173403 A KR 20200173403A KR 20220083295 A KR20220083295 A KR 20220083295A
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김동진
정선일
강수지
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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 전자 부품은 유전체층 및 상기 유전체층과 제1 방향으로 번갈아 배치되는 내부 전극을 포함하는 바디; 및 상기 바디에 배치되어 상기 내부 전극과 연결되는 외부 전극; 을 포함하고, 상기 내부 전극은 Ni 및 Dy를 포함하며, 상기 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 C0이라 할 때, 0.02at% ≤ C0 ≤ 5at%를 만족한다.

Description

적층형 전자 부품{MULTILAYERED ELECTRONIC COMPONENT}
본 발명은 적층형 전자 부품에 관한 것이다.
적층형 전자 부품 중 하나인 적층형 세라믹 커패시터(MLCC: Multi-Layered Ceramic Capacitor)는 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display) 및 플라즈마 표시 장치 패널(PDP: Plasma Display Panel) 등의 영상 기기, 컴퓨터, 스마트폰 및 휴대폰 등 여러 전자 제품의 인쇄회로기판에 장착되어 전기를 충전시키거나 또는 방전시키는 역할을 하는 칩 형태의 콘덴서이다.
이러한 적층형 세라믹 커패시터는 소형이면서 고용량이 보장되고 실장이 용이하다는 장점으로 인하여 다양한 전자 장치의 부품으로 사용될 수 있다. 최근 전자 장치의 부품이 소형화됨에 따라, 적층형 세라믹 커패시터의 소형화 및 고용량화에 대한 요구가 증가되고 있다.
적층형 세라믹 커패시터의 소형화 및 고용량화를 위해서는 내부 전극 및 유전체층의 두께를 얇게 형성할 수 있는 기술이 필요하다.
그러나, 내부 전극과 유전체층이 박층화 됨에 따라 내부 전극 및 유전체층 재료가 미립화되고, 재료가 미립화될수록 녹는점이 감소함에 따라 열수축 개시 온도가 낮아지게 된다. 특히, 금속의 경우 미립화에 따른 열수축 개시 온도 감소율이 세라믹보다 크기 때문에 재료가 미립화될수록 유전체층과 내부 전극의 열수축 개시 온도의 차이가 커지게 된다. 이에 따라, 내부 전극 연결성이 저하될 수 있고, 평활도가 감소할 수 있어 신뢰성이 저하될 우려가 있다.
유전체층과 내부 전극의 열수축 개시 온도의 차이를 줄이기 위한 종래 기술로는 내부 전극 페이스트에 세라믹 첨가제로서 BaTiO3를 첨가하는 방법이 있다. 그러나, 내부 전극을 얇게 형성하기 위하여 내부 전극의 재료가 미립화되고, 재료가 미립화될수록 재료의 표면적 증가, 열적 안성성 감소 등으로 인해 세라믹 첨가제인 BaTiO3의 첨가량이 증가하게 된다. 세라믹 첨가제인 BaTiO3의 첨가량이 증가하면 내부 전극의 막밀도가 감소하고, 소성 공정이 진행됨에 따라 세라믹 첨가제인 BaTiO3가 유전체층으로 이동하게 되어 유전체층 두께가 두꺼워지고 용량이 감소할 수 있다.
따라서, 종래의 세라믹 첨가제인 BaTiO3를 대체할 새로운 첨가제의 개발이 요구된다.
본 발명의 여러 목적 중 하나는 적층형 전자 부품의 신뢰성을 향상시키기 위함이다.
본 발명의 여러 목적 중 하나는 MTTF(평균 고장 시간, Mean Time To Failure)가 향상된 적층형 전자 부품을 제공하기 위함이다.
본 발명의 여러 목적 중 하나는 파괴 전압(BDV, Breakdown voltage)이 향상된 적층형 전자 부품을 제공하기 위함이다.
본 발명의 여러 목적 중 하나는 신뢰성 높은 소형, 고용량 적층형 전자 부품을 제공하기 위함이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 전자 부품은 유전체층 및 상기 유전체층과 제1 방향으로 번갈아 배치되는 내부 전극을 포함하는 바디; 및 상기 바디에 배치되어 상기 내부 전극과 연결되는 외부 전극; 을 포함하고, 상기 내부 전극은 Ni 및 Dy를 포함하며, 상기 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 C0이라 할 때, 0.02at% ≤ C0 ≤ 5at%를 만족한다.
본 발명의 여러 효과 중 하나는 내부 전극에 Dy를 포함시킴으로써, 적층형 전자 부품의 신뢰성을 향상시킨 것이다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 전자 부품의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 I-I' 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 II-II' 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체층 및 내부 전극이 적층된 바디를 분해하여 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 P1 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 내부 전극의 단면을 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)으로 스캔한 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 내부 전극의 단면을 SEM-EDS를 이용하여 Dy 원소의 분포를 관찰한 사진이다.
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, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 또한, 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.
도면에서, 제1 방향은 적층 방향 또는 두께(T) 방향, 제2 방향은 길이(L) 방향, 제3 방향은 폭(W) 방향으로 정의될 수 있다.
적층형 전자 부품
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 전자 부품의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 I-I' 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 II-II' 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체층 및 내부 전극이 적층된 바디를 분해하여 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 P1 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 전자 부품에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 전자 부품(100)은 유전체층(111) 및 상기 유전체층과 제1 방향으로 번갈아 배치되는 내부 전극(121, 122)을 포함하는 바디(110); 및 상기 바디에 배치되어 상기 내부 전극과 연결되는 외부 전극(131, 132); 을 포함하고, 상기 내부 전극은 Ni 및 Dy를 포함하며, 상기 Ni 및 Dy의 함량의 합 대비 상기 Dy의 함량이 0.02at% 이상 5at% 이하이다.
바디(110)는 유전체층(111) 및 내부 전극(121, 122)이 교대로 적층되어 있다.
바디(110)의 구체적인 형상에 특별히 제한은 없지만, 도시된 바와 같이 바디(110)는 육면체 형상이나 이와 유사한 형상으로 이루어질 수 있다. 소성 과정에서 바디(110)에 포함된 세라믹 분말의 수축으로 인하여, 바디(110)는 완전한 직선을 가진 육면체 형상은 아니지만 실질적으로 육면체 형상을 가질 수 있다.
바디(110)는 제1 방향으로 서로 대향하는 제1 및 제2 면(1, 2), 상기 제1 및 제2 면(1, 2)과 연결되고 제2 방향으로 서로 대향하는 제3 및 제4 면(3, 4), 제1 및 제2 면(1, 2)과 연결되고 제3 및 제4 면(3, 4)과 연결되며 제3 방향으로 서로 대향하는 제5 및 제6 면(5, 6)을 가질 수 있다.
바디(110)를 형성하는 복수의 유전체층(111)은 소성된 상태로서, 인접하는 유전체층(111) 사이의 경계는 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)를 이용하지 않고 확인하기 곤란할 정도로 일체화될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체층(111)을 형성하는 원료는 충분한 정전 용량을 얻을 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 티탄산바륨계 재료, 납 복합 페로브스카이트계 재료 또는 티탄산스트론튬계 재료 등을 사용할 수 있다. 상기 티탄산바륨계 재료는 BaTiO3계 세라믹 분말을 포함할 수 있으며, 상기 세라믹 분말의 예시로, BaTiO3, BaTiO3에 Ca(칼슘), Zr(지르코늄) 등이 일부 고용된 (Ba1-xCax)TiO3, Ba(Ti1-yCay)O3, (Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3 또는 Ba(Ti1-yZry)O3 등을 들 수 있다.
상기 유전체층(111)을 형성하는 재료는 티탄산바륨(BaTiO3) 등의 파우더에 본 발명의 목적에 따라 다양한 세라믹 첨가제, 유기용제, 결합제, 분산제 등이 첨가될 수 있다.
한편, 유전체층(111)의 두께(td)는 특별히 한정할 필요는 없다.
다만, 일반적으로 유전체층(111)을 0.6μm 미만의 두께로 얇게 형성하는 경우, 특히 유전체층(111)의 두께(td)가 0.45μm 이하인 경우에는 미립의 재료를 이용함에 따라 유전체층과 내부 전극의 열수축 개시 온도의 차이가 커지게 되므로 딜라미네이션(delamination) 등의 불량이 발생하여 신뢰성이 저하될 가능성이 증가한다.
하술하는 바와 같이 본 발명의 일 실시형태에 따르면 내부 전극에 포함된 Dy의 함량을 Ni 함량을 고려하여 조절함으로써, 유전체층과 내부 전극의 열수축 개시 온도의 차이를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 유전율을 감소시키지 않고 열적 안정성을 향상시킬 수 있기 때문에, 유전체층(111)의 두께(td)를 0.45μm 이하로 얇게 확보하면서도 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 유전체층(111)의 두께(td)가 0.45μm 이하인 경우에 본 발명에 따른 효과가 보다 현저해질 수 있으며, 적층형 전자 부품의 소형화 및 고용량화를 보다 용이하게 달성할 수 있다.
상기 유전체층(111)의 두께(td)는 상기 제1 및 제2 내부 전극(121, 122) 사이에 배치되는 유전체층(111)의 평균 두께를 의미할 수 있다.
상기 유전체층(111)의 평균 두께는 바디(110)의 길이 및 두께 방향(L-T) 단면을 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)으로 이미지를 스캔하여 측정할 수 있다.
예를 들어, 바디(110)의 폭 방향의 중앙부에서 절단한 길이 및 두께 방향(L-T) 단면을 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)으로 스캔한 이미지에서 추출된 임의의 유전체층에 대해서, 길이 방향으로 등간격인 30개의 지점에서 그 두께를 측정하여 평균값을 측정할 수 있다.
상기 등간격인 30개의 지점에서 측정한 두께는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)이 서로 중첩되는 영역을 의미하는 용량 형성부(A)에서 측정될 수 있다.
바디(110)는 바디(110)의 내부에 배치되며, 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 제1 내부 전극(121) 및 제2 내부 전극(122)을 포함하여 용량이 형성되는 용량 형성부(A)와 상기 용량 형성부(A)의 상부 및 하부에 형성된 커버부(112, 113)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 용량 형성부(A)는 커패시터의 용량 형성에 기여하는 부분으로서, 유전체층(111)을 사이에 두고 복수의 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 반복적으로 적층하여 형성될 수 있다.
상기 상부 커버부(112) 및 하부 커버부(113)는 단일 유전체층 또는 2 개 이상의 유전체층을 용량 형성부(A)의 상하면에 각각 두께 방향으로 적층하여 형성할 수 있으며, 기본적으로 물리적 또는 화학적 스트레스에 의한 내부 전극의 손상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 상부 커버부(112) 및 하부 커버부(113)는 내부 전극을 포함하지 않으며, 유전체층(111)과 동일한 재료를 포함할 수 있다.
즉, 상기 상부 커버부(112) 및 하부 커버부(113)는 세라믹 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 티탄산바륨(BaTiO3)계 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
한편, 커버부(112, 113)의 두께는 특별히 한정할 필요는 없다. 다만, 적층형 전자 부품의 소형화 및 고용량화를 보다 용이하게 달성하기 위하여 커버부(112, 113)의 두께(tp)는 20μm 이하일 수 있다.
또한, 상기 용량 형성부(A)의 측면에는 마진부(114, 115)가 배치될 수 있다.
마진부(114, 115)는 바디(110)의 제6 면(6)에 배치된 마진부(114)와 제5 면(5)에 배치된 마진부(115)를 포함할 수 있다. 즉, 마진부(114, 115)는 상기 세라믹 바디(110)의 폭 방향 양 측면에 배치될 수 있다.
마진부(114, 115)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 바디(110)를 폭-두께(W-T) 방향으로 자른 단면에서 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 양 끝단과 바디(110)의 경계면 사이의 영역을 의미할 수 있다.
마진부(114, 115)는 기본적으로 물리적 또는 화학적 스트레스에 의한 내부 전극의 손상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
마진부(114, 115)는 세라믹 그린시트 상에 마진부가 형성될 곳을 제외하고 도전성 페이스트를 도포하여 내부 전극을 형성함으로써 형성된 것일 수 있다.
또한, 내부 전극(121, 122)에 의한 단차를 억제하기 위하여, 적층 후 내부 전극이 바디의 제5 및 제6 면(5, 6)으로 노출되도록 절단한 후, 단일 유전체층 또는 2 개 이상의 유전체층을 용량 형성부(A)의 양측면에 폭 방향으로 적층하여 마진부(114, 115)를 형성할 수도 있다.
내부 전극(121, 122)은 유전체층(111)과 번갈아 배치될 수 있다.
내부 전극(121, 122)는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 바디(110)를 구성하는 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 대향하도록 번갈아 배치되며, 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)으로 각각 노출될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 내부 전극(121)은 제4 면(4)과 이격되며 제3 면(3)을 통해 노출되고, 제2 내부 전극(122)은 제3 면(3)과 이격되며 제4 면(4)을 통해 노출될 수 있다.
이때, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 중간에 배치된 유전체층(111)에 의해 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
도 4를 참조하면, 바디(110)는 제1 내부 전극(121)이 인쇄된 세라믹 그린 시트와 제2 내부 전극(122)이 인쇄된 세라믹 그린 시트를 번갈아 적층한 후, 소성하여 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 내부 전극(121, 122)은 Ni 및 Dy를 포함하며, 상기 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량(Dy/(Ni+Dy))의 원자비를 C0이라 할 때, 0.02at% ≤ C0 ≤ 5at%를 만족한다.
적층형 전자 부품의 소형화 및 고용량화를 위해서는 내부 전극과 유전체층이 얇아져야 한다. 내부 전극과 유전체층이 박층화됨에 따라 내부 전극 및 유전체층 재료가 미립화되고, 재료가 미립화될수록 녹는점이 감소함에 따라 열수축 개시 온도가 낮아지게 된다. 특히, 금속의 경우 미립화에 따른 열수축 개시 온도 감소율이 세라믹보다 크기 때문에 재료가 미립화될수록 유전체층과 내부 전극의 열수축 개시 온도의 차이가 커지게 된다. 유전체층과 내부 전극의 열수축 개시 온도의 차이가 커질수록 내부 전극 연결성이 저하될 수 있고, 평활도가 감소할 수 있어 신뢰성이 저하될 우려가 있다.
유전체층과 내부 전극의 열수축 개시 온도의 차이를 줄이기 위한 종래 기술로는 내부 전극 페이스트에 세라믹 첨가제로서 BaTiO3를 첨가하는 방법이 있다. 그러나, 내부 전극을 얇게 형성하기 위하여 내부 전극의 재료가 미립화되고, 재료가 미립화될수록 재료의 표면적 증가, 열적 안전성 감소 등으로 인해 세라믹 첨가제인 BaTiO3의 첨가량이 증가하게 된다. 세라믹 첨가제인 BaTiO3의 첨가량이 증가하면 내부 전극의 막밀도가 감소하고, 소성 공정이 진행됨에 따라 세라믹 첨가제인 BaTiO3가 유전체층으로 이동하게 되어 유전체층 두께가 두꺼워지고 용량이 감소할 수 있다.
하기 표 1은 각 재료의 녹는점 및 원자 반지름을 기재한 것이다. 표 1을 참조하면, Dy 산화물(Dy2O3)은 BaTiO3에 비해 녹는점이 약 800℃ 이상 높고, 원자 반지름이 Ti 보다 크기 때문에 고온 소성시 유전체층으로 확산이 잘 되지 않으며 확산되더라도 유전율에 미치는 영향이 제한적이다. 반면에, 산화알루미늄(Al2O3)의 경우 녹는점은 높아 열적 안정성 확보는 가능하나, 원자 반지름이 Ti보다 작기 때문에 유전체와 이차상을 형성함으로써 유전율을 감소시킬 수 있다.
구분 녹는점 (℃) 원자 반지름 (Å)
BaTiO3 1,625 Ba: 2.78, Ti: 2.00
Al2O3 2,072 Al : 1.82
Dy2O3 2,408 Dy : 2.49
Ni 1,455 Ni : 1.62
본 발명에서는 내부 전극(121, 122)이 BaTiO3 보다 녹는점이 높으면서도 유전체층에 흡수가 잘되지 않고, 유전체층에 흡수되더라도 유전율에 큰 영향을 미치지 않는 Dy를 포함하며, 상기 Dy의 함량을 Ni 함량을 고려하여 조절함으로써, 유전체층과 내부 전극의 열수축 개시 온도의 차이를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 유전율을 감소시키지 않고 열적 안정성을 향상시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
내부 전극(121, 122)에 포함된 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량(Dy/(Ni+Dy))의 원자비(C0)가 0.02at% 미만인 경우에는 Dy 첨가에 의한 열수축 개시 온도 지연, 열적 안정성 증가, MTTF(평균 고장 시간, Mean Time To Failure) 향상, 파괴 전압(BDV, Breakdown voltage) 향상 등의 효과가 불충분할 수 있다. 따라서, C0의 하한은 0.02at%인 것이 바람직하다. 이때, Dy 첨가에 따른 파괴 전압 및 MTTF 향상 효과를 보다 향상시키기 위해서는 C0의 하한은 0.05at%인 것이 보다 바람직할 수 있다. 또한, Dy 첨가에 따른 파괴 전압 및 MTTF 향상 효과를 보다 더 향상시키기 위해서는 C0의 하한은 0.5at%인 것이 보다 바람직할 수 있다.
반면에, 내부 전극(121, 122)에 포함된 Ni 및 Dy의 함량의 합 대비 Dy의 함량의 원자비(C0)가 5at% 초과인 경우에는 Dy가 과량 첨가됨에 따라 내부 전극(121, 122)에서 Dy가 차지하는 비율이 증가하며, 칩 두께가 증가할 수 있어 적층형 전자 부품(100)의 단위 부피당 용량이 감소할 우려가 있다. 따라서, 내부 전극이 Dy를 포함하지 않은 경우와 유사한 수준 또는 동등 이상의 용량을 확보하기 위해서는 C0의 상한은 5at%인 것이 바람직하다. 이때, 내부 전극이 Dy를 포함하지 않은 경우에 비해 용량이 향상되는 효과를 확보하기 위해서 C0의 상한은 1at%인 것이 보다 바람직할 수 있다.
한편, Dy는 내부 전극 내에 존재하는 형태는 특별히 한정하지 않으며, Ni에 고용된 형태, Dy 산화물 형태인 Dy2O3, 또는 Ni과 복합 산화물 형태인 Ni-Dy-O 등으로 존재할 수 있다.
일 실시예에서, 적층형 전자 부품(100)은 유전체층(111) 및 상기 유전체층과 제1 방향으로 번갈아 배치되는 내부 전극(121, 122)을 포함하는 바디(110); 및 상기 바디에 배치되어 상기 내부 전극과 연결되는 외부 전극(131, 132); 을 포함하고, 상기 내부 전극은 Dy 산화물을 포함하며, Ba를 포함하지 않을 수 있다. 종래 일반적으로 사용하던 세라믹 첨가제인 BaTiO3 대신에, BaTiO3 보다 녹는점이 높으면서도 유전체층에 흡수가 잘되지 않고, 유전체층에 흡수되더라도 유전율에 큰 영향을 미치지 않는 Dy 산화물을 첨가함에 따라 유전체층과 내부 전극의 열수축 개시 온도의 차이를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 유전율을 감소시키지 않고 열적 안정성을 향상시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 내부 전극(121, 122) 중 유전체층(111)과의 계면으로부터 제1 방향으로 2nm 이격된 영역에서 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량(Dy/(Ni+Dy))의 원자비를 C1이라 할 때, C0<C1을 만족할 수 있다.
내부 전극(121, 122)에 포함된 Dy는 소결 초기에는 Ni 분말의 수축 개시를 억제하여 소결 개시 온도를 높이는 역할을 수행하게 되며, 소결이 진행됨에 따라 유전체층과의 계면으로 이동하게 되고, 이에 따라 내부 전극과 유전체층 계면의 Dy 농도는 C0에 비하여 높을 수 있다. 내부 전극과 유전체층 계면의 Dy 농도가 증가함에 따라 내부 전극의 전극 뭉침을 억제하고 내부 전극 연결성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 C1은 0.07at% ≤ C1 ≤ 7at%을 만족할 수 있다.
C1이 0.07at% 미만인 경우에는 내부 전극 전체에 포함된 Dy 평균 농도가 낮아짐에 따라 Dy 첨가에 의한 열수축 개시 온도 지연, 열적 안정성 증가, MTTF 향상 등의 효과가 불충분할 수 있다. 따라서, C1의 하한은 0.07at%인 것이 바람직하다. 이때, Dy 첨가에 따른 파괴 전압 및 MTTF 향상 효과를 보다 향상시키기 위해서는 C1의 하한은 0.7at%인 것이 보다 바람직할 수 있다. 또한, Dy 첨가에 따른 파괴 전압 및 MTTF 향상 효과를 보다 더 향상시키기 위해서는 C1의 하한은 2at%인 것이 보다 바람직할 수 있다.
반면에, C1이 7at% 초과인 경우에는 Dy가 과량 첨가됨에 따라 내부 전극에서 Dy가 차지하는 비율이 증가하며, 칩 두께가 증가할 수 있어 적층형 전자 부품의 단위 부피당 용량이 감소할 우려가 있다. 따라서, Dy를 포함하지 않은 경우와 유사한 수준 또는 동등 이상의 용량을 확보하기 위해서는 C1의 상한은 7at%인 것이 바람직하다. 이때, Dy를 포함하지 않은 경우에 비해 용량이 향상되는 효과를 확보하기 위해서 C1의 상한은 5at%인 것이 보다 바람직할 수 있다.
일 실시예에서, 내부 전극 중 상기 제1 방향 중앙에서 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 C2라 할 때, C2 ≤2.3at% 및 C2<C0<C1을 만족할 수 있다.
내부 전극(121, 122)에 포함된 Dy는 소결이 진행됨에 따라 유전체층(111)과의 계면으로 이동하게 되므로, 내부 전극 중 제1 방향 중앙에서는 유전체층(111)과의 계면에서의 Dy 농도 및 내부 전극 전체에 포함된 Dy 평균 농도보다 낮은 값을 가질 수 있다.
C2가 2.3at% 초과인 경우에는 Dy가 과량 첨가됨에 따라 내부 전극에서 Dy가 차지하는 비율이 증가하며, 칩 두께가 증가할 수 있어 적층형 전자 부품의 단위 부피당 용량이 감소할 우려가 있다. 따라서, Dy를 포함하지 않은 경우와 유사한 수준 또는 동등 이상의 용량을 확보하기 위해서는 C2의 상한은 2.3at%인 것이 바람직하다. 이때, Dy를 포함하지 않은 경우에 비해 용량이 향상되는 효과를 확보하기 위해서 C2의 상한은 0.8at%인 것이 보다 바람직할 수 있다.
반면에, C2의 하한은 특별히 한정할 필요는 없으며 0이거나 거의 0에 가까운 값을 가질 수도 있다. 다만, Dy 첨가에 따른 파괴 전압 및 MTTF 향상 효과를 보다 향상시키기 위해서는 C2의 하한은 0.05at%인 것이 보다 바람직할 수 있다. 또한, Dy 첨가에 따른 파괴 전압 및 MTTF 향상 효과를 보다 더 향상시키기 위해서는 C2의 하한은 0.2at%인 것이 보다 바람직할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 C1 및 C2는 3.04 ≤ C1/C2를 만족할 수 있다.
C1/C2의 하한은 Dy를 포함하지 않은 경우와 유사한 수준 또는 동등 이상의 용량을 확보하기 위해서 3.04인 것이 바람직하며, Dy를 포함하지 않은 경우에 비해 용량이 향상되는 효과를 확보하기 위해서는 6.25인 것이 보다 바람직할 수 있다.
반면에, C1/C2의 상한은 C2가 0 또는 0에 가까운 값을 가질 수 있으므로 무한대의 값을 가질 수도 있다. 다만, C1/C2의 상한은 파괴 전압 및 MTTF 향상 효과를 보다 향상시키기 위해서는 14인 것이 보다 바람직할 수 있고, 파괴 전압 및 MTTF 향상 효과를 보다 더 향상시키기 위해서는 10인 것이 보다 더 바람직할 수 있다.
일 실시예에서, 내부 전극(121, 122)은 Dy 산화물을 포함할 수 있다. Dy 첨가량이 증가함에 따라 Dy가 산화물 형태로 잔존하여 내부 전극 내에 트랩된 형태로 존재할 수 있다. 특히, C0이 0.5at% 이상, C1이 2at% 이상, C2가 0.2at% 이상, 또는 C1/C2가 10 이하인 경우에 Dy가 산화물 형태로 내부 전극 내에 트랩된 형태로 존재할 확률이 높다.
이때, Dy가 소성이 진행됨에 따라 유전체층(111)과의 계면으로 이동하기 때문에 상기 Dy 산화물은 상기 내부 전극과 상기 유전체층의 계면으로부터 상기 내부 전극 두께의 1/3인 지점까지의 영역에 배치될 수 있다. 즉, 내부 전극을 제1 방향으로 3등분하였을 때, 가운데 부분을 제외한 영역에 Dy 산화물이 배치된 형태일 수 있다. 또한, 상기 Dy 산화물은 Dy2O3일 수 있다.
이에 따라, 계면 저항을 향상시켜 Dy 첨가에 따른 파괴 전압 및 MTTF 향상 효과를 보다 더 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 내부 전극(121, 122)은 복수의 Ni 결정립(121a)을 포함하며, 상기 복수의 Ni 결정립 간의 결정립계(121c)에서 Dy의 함량은 상기 Ni 결정립(121a) 내에 포함된 Dy 함량보다 높을 수 있다. 다만, Dy는 소결이 진행됨에 따라 내부 전극(121, 122)과 유전체층(111) 간의 계면으로 이동하므로, 복수의 Ni 결정립 간의 결정립계(121c)에서 Dy의 함량은 내부 전극(121, 122)과 유전체층(111) 간의 계면(121b)에 포함된 Dy 함량보다는 낮을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 내부 전극의 단면을 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)으로 스캔한 사진이다. 도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 내부 전극의 단면을 SEM(Scanning Electron Microscope)-EDS(Energy-dispersive X-ray spectroscopy)를 이용하여 Dy 원소의 분포를 관찰한 사진이다. 도 6을 참조하면 내부 전극과 유전체층 계면에서 유전체층 및 내부 전극과 뚜렷한 차이를 가지는 층이 관찰되는 것을 확인할 수 있으며, 도 7을 참조하면 복수의 Ni 결정립 간의 결정립계(121c)에서 Dy의 함량은 상기 Ni 결정립(121a) 내에 포함된 Dy 함량보다 높은 것을 확인할 수 있다.
한편, 내부 전극을 형성하는 재료는 특별히 한정할 필요는 없으나, 예를 들어 Ni 분말 및 Dy2O3 분말을 포함하는 내부 전극용 페이스트를 이용하여 형성할 수 있으며, Ni 분말 대비 Dy2O3 분말의 원자비를 조절함으로써 소성 후 내부 전극에 포함된 Dy 함량을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 내부 전극을 형성하는 내부 전극용 페이스트에는 세라믹 첨가제인 BaTiO3가 포함되지 않을 수 있다. 이에 따라, 내부 전극(121, 122)은 BaTiO3를 포함하지 않을 수 있다. 본 발명에 따르면 Dy가 종래 세라믹 첨가제인 BaTiO3 역할을 대체하여 내부 전극의 열수축 개시를 억제할 수 있기 때문에 BaTiO3가 포함되지 않은 내부 전극용 도전성 페이스트를 이용하더라도 내부 전극을 얇게 형성할 수 있으며, 적층형 전자 부품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 내부 전극(121, 122)의 두께(te)는 특별히 한정할 필요는 없다.
다만, 일반적으로 내부 전극(121, 122)을 0.6μm 미만의 두께로 얇게 형성하는 경우, 특히 내부 전극(121, 122)의 두께(te)가 0.45μm 이하인 경우에는 미립의 재료를 이용함에 따라 유전체층과 내부 전극의 열수축 개시 온도의 차이가 커지게 되므로 딜라미네이션(delamination) 등의 불량이 발생하여 신뢰성이 저하될 우려가 크다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시형태에 따르면 내부 전극에 포함된 Dy의 함량을 Ni 함량을 고려하여 조절함으로써, 유전체층과 내부 전극의 열수축 개시 온도의 차이를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 유전율을 감소시키지 않고 열적 안정성을 향상시킬 수 있기 때문에, 내부 전극(121, 122)의 두께(te)를 0.45μm 이하로 얇게 확보하면서도 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 내부 전극(121, 122)의 두께(te)가 0.45μm 이하인 경우에 본 발명에 따른 효과가 보다 현저해질 수 있으며, 적층형 전자 부품의 소형화 및 고용량화를 보다 용이하게 달성할 수 있다.
상기 내부 전극(121, 122)의 두께(te)는 내부 전극(121, 122)의 평균 두께를 의미할 수 있다.
상기 내부 전극(121, 122)의 평균 두께는 바디(110)의 길이 및 두께 방향(L-T) 단면을 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)으로 이미지를 스캔하여 측정할 수 있다.
예를 들어, 바디(110)의 제3 방향(폭 방향)의 중앙부에서 절단한 제1 및 제2 방향(길이 및 두께 방향) 단면을 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)으로 스캔한 이미지에서 추출된 임의의 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)에 대해서, 길이 방향으로 등간격인 30개의 지점에서 그 두께를 측정하여 평균값을 측정할 수 있다.
외부 전극(131, 132)은 바디(110)에 배치되고 내부 전극(121, 122)과 연결된다.
도 2에 도시된 형태와 같이, 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)에 각각 배치되어, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 각각 연결된 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)을 포함할 수 있다.
본 실시 형태에서는 적층형 전자 부품(100)이 2개의 외부 전극(131, 132)을 갖는 구조를 설명하고 있지만, 외부 전극(131, 132)의 개수나 형상 등은 내부 전극(121, 122)의 형태나 기타 다른 목적에 따라 바뀔 수 있을 것이다.
한편, 외부 전극(131, 132)은 금속 등과 같이 전기 전도성을 갖는 것이라면 어떠한 물질을 사용하여 형성될 수 있고, 전기적 특성, 구조적 안정성 등을 고려하여 구체적인 물질이 결정될 수 있으며, 나아가 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 외부 전극(131, 132)은 바디(110)에 배치되는 전극층(131a, 132a) 및 전극층(131a, 132a) 상에 형성된 도금층(131b, 132b)을 포함할 수 있다.
전극층(131a, 132a)에 대한 보다 구체적인 예를 들면, 전극층(131a, 132a)은 도전성 금속 및 글라스를 포함한 소성(firing) 전극이거나, 도전성 금속 및 수지를 포함한 수지계 전극일 수 있다.
또한, 전극층(131a, 132a)은 바디 상에 소성 전극 및 수지계 전극이 순차적으로 형성된 형태일 수 있다. 또한, 전극층(131a, 132a)은 바디 상에 도전성 금속을 포함한 시트를 전사하는 방식으로 형성되거나, 소성 전극 상에 도전성 금속을 포함한 시트를 전사하는 방식으로 형성된 것일 수 있다.
전극층(131a, 132a)에 포함되는 도전성 금속으로 전기 전도성이 우수한 재료를 사용할 수 있으며 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 도전성 금속은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 그들의 합금 중 하나 이상일 수 있다.
도금층(131b, 132b)은 실장 특성을 향상시키는 역할을 수행한다. 도금층(131b, 132b)의 종류는 특별히 한정하지 않으며, Ni, Sn, Pd 및 이들의 합금 중 하나 이상을 포함하는 도금층일 수 있고, 복수의 층으로 형성될 수 있다.
도금층(131b, 132b)에 대한 보다 구체적인 예를 들면, 도금층(131b, 132b)은 Ni 도금층 또는 Sn 도금층일 수 있으며, 전극층(131a, 132a) 상에 Ni 도금층 및 Sn 도금층이 순차적으로 형성된 형태일 수 있고, Sn 도금층, Ni 도금층 및 Sn 도금층이 순차적으로 형성된 형태일 수 있다. 또한, 도금층(131b, 132b)은 복수의 Ni 도금층 및/또는 복수의 Sn 도금층을 포함할 수도 있다.
적층형 전자 부품(100)의 사이즈는 특별히 한정할 필요는 없다.
다만, 소형화 및 고용량화를 동시에 달성하기 위해서는 유전체층 및 내부 전극의 두께를 얇게 하여 적층수를 증가시켜야 하기 때문에, 0402 (길이×폭, 0.4mm×0.2mm) 이하의 사이즈를 가지는 적층형 전자 부품(100)에서 본 발명에 따른 신뢰성 향상 효과가 보다 현저해질 수 있다.
따라서, 제조 오차, 외부 전극 크기 등을 고려하면 적층형 전자 부품(100)의 길이가 0.44mm 이하이고, 폭이 0.22mm 이하인 경우, 본 발명에 따른 신뢰성 향상 효과가 보다 현저해질 수 있다. 여기서, 적층형 전자 부품(100)의 길이는 적층형 전자 부품(100)의 제2 방향 최대 크기를 의미하며, 적층형 전자 부품(100)의 폭은 적층형 전자 부품(100)의 제3 방향 최대 크기를 의미할 수 있다.
(실시예)
내부 전극용 페이스트에 포함된 Ni 분말 및 Dy2O3 분말의 함량을 조절하여 하기 표 2에 기재된 내부 전극 전체 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비(C0), 내부 전극 중 유전체층과의 계면으로부터 제1 방향으로 2nm 이격된 영역에서 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비(C1), 및 내부 전극 중 제1 방향 중앙에서 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비(C2)를 만족하는 내부 전극이 포함된 샘플 칩을 제작하였다.
C0, C1 및 C2는 샘플 칩의 제2 방향 1/2 지점에서 제1 및 제3 방향으로 절단한 단면(W-T 단면)에서 FIB에 의한 마이크로 샘플링 가공법을 이용하여 박편화된 분석용 시료를 제작한 후, 상기 분석용 시료를 STEM으로 관찰하여 임의의 내부 전극 4개에 대한 평균값을 기재한 것이다.
유전체층과 내부 전극이 맞닿는 부분을 Line mapping하여 유전체층으로부터 Ba 함량이 급격히 감소하여 0에 수렴하는 부분과 내부 전극으로부터 Ni 함량이 급격히 감소하여 0에 수렴하는 부분의 중간 부분을 계면으로 설정하였다.
C1은 상기 유전체층과 내부 전극의 계면을 기준으로 내부 전극 방향으로 깊이 2nm 부분 중 한 개의 내부 전극당 등간격의 5 포인트를 EDS에 의해 Ni 및 Dy를 정량 분석하여, 총 4개의 내부 전극에서 측정한 20 포인트의 값을 평균하여 하기 표 2에 기재하였다. C2는 내부 전극의 두께 방향(제1 방향) 중심의 한 개의 내부 전극당 등간격의 5 포인트를 EDS에 의해 Ni 및 Dy를 정량 분석하여, 총 4개의 내부 전극에서 측정한 20 포인트의 값을 평균하여 하기 표 2에 기재하였다. 이때, EDS의 Bean resolution은 0.14nm이며, 측정 노출시간은 3분으로 100만 Count 측정하였다.
C0은 제1 방향 상부의 유전체층과 내부 전극의 계면으로부터 제1 방향 하부의 유전체층과 내부 전극의 계면까지를 제1 방향으로 라인 매핑(Line mapping)하여 Ni 및 Dy를 정량 분석하여 구하였다. 한 개의 내부 전극당 등간격의 5개 라인을 라인 매핑(Line mapping) 하여 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 구하고, 총 4개의 내부 전극에서 측정한 20개 라인에서의 값을 평균하여 하기 표 2에 기재하였다.
각 샘플 칩의 용량, BDV 및 MTTF를 측정하였으며, 내부 전극에 Dy가 포함되지 않은 시험번호 1의 용량, BDV 및 MTTF를 기준값으로 다른 시험번호들은 상대값을 하기 표 2에 기재하였다.
용량은 LCR meter를 이용하여 1kHZ, AC 0.5V 조건에서 측정하였다. 시험번호 1의 용량을 기준값 1로 하여 다른 시험번호들은 상대값을 기재하였다.
BDV는 각 샘플 칩을 회로에 연결하고 0V에서 0.5V씩 순차적으로 승압을 하여 전류가 20mA이상이 되는 지점의 전압을 BDV로 판단하였으며, 시험번호 1의 BDV를 기준값 1로 하여 다른 시험번호들은 상대값을 기재하였다.
MTTF는 각 시험번호 당 400개의 샘플에 대하여 125℃, 8V의 조건으로 고온 부하 시험을 실시하여 측정하였다. 이때, 절연저항이 10KΩ 이하가 된 시간을 고장 시간으로 하였으며, 시험번호 1의 MTTF를 기준값 1로 하여 다른 시험번호들은 상대값을 기재하였다.
시험번호 C0(at%) C1(at%) C2(at%) C1/C2 용량 BDV MTTF
1* 0 0 0 - 1(기준) 1(기준) 1(기준)
2 0.02 0.07 0.001 70 1.01 1.02 1.12
3 0.05 0.7 0.05 14 1.05 1.15 1.22
4 0.5 2 0.2 10 1.04 1.15 1.24
5 1 5 0.8 6.25 1.01 1.18 1.28
6 5 7 2.3 3.04 0.92 1.37 1.32
7* 6 9 3 3 0.7 1.5 1.32
시험번호 1은 내부 전극이 Dy를 포함하지 않는 경우로서, 시험번호 1의 용량, BDV 및 MTTF를 기준으로 다른 시험번호들은 상대값을 기재하였다.
시험번호 2는 내부 전극 전체의 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량(C0)이 0.02at%로 시험번호 1에 비하여 용량, BDV 및 MTTF가 향상된 것을 확인할 수 있다. 특히, MTTF는 시험번호 1에 비하여 12% 향상되어 현저한 효과가 있음을 확인할 수 있다.
시험번호 3은 내부 전극 전체의 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량(C0)이 0.05at%로 시험번호 1에 비하여 용량, BDV 및 MTTF가 향상된 것을 확인할 수 있다. 특히, BDV는 시험번호 1에 비하여 15% 향상되고, MTTF는 시험번호 1에 비하여 22% 향상되어 현저한 효과가 있음을 확인할 수 있다. 또한, 시험번호 2에 비하여 BDV가 12%, MTTF가 10% 향상되어, 시험번호 2와 비교하더라도 현저한 효과가 있음을 확인할 수 있다.
시험번호 4 및 5는 C0이 각각 0.5at% 및 1at%로 시험번호 3과 동등 이상의 BDV 및 MTTF 값을 나타냈으며, 용량의 경우 Dy 함량이 증가함에 따라 다소 낮아지는 경향이 있음을 확인할 수 있다.
시험번호 6은 C0이 5at%로 시험번호 1에 비하여 BDV가 37%, MTTF가 32% 향상되어 매우 우수한 효과가 있음을 확인할 수 있다. 다만, 용량의 경우 시험번호 1에 비하여 8% 낮아졌다. 나아가, 시험번호 7은 C0이 6at%로 용량이 시험번호 1에 비하여 30% 낮아져 용량이 급격히 낮아졌으며, 시험번호 6에 비해서도 22% 낮아진 것을 확인할 수 있다.
따라서, 용량을 유사한 수준 또는 동등 이상의 수준으로 확보하면서도 BDV 및 MTTF를 향상시키기 위해서는 C0이 0.02at% 이상 5at% 이하인 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 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.
100: 적층형 전자 부품
110: 바디
111: 유전체층
112, 113: 커버부
114, 115: 마진부
121, 122: 내부 전극
131, 132: 외부 전극
131a: 전극층
132b: 도금층

Claims (24)

  1. 유전체층 및 상기 유전체층과 제1 방향으로 번갈아 배치되는 내부 전극을 포함하는 바디; 및
    상기 바디에 배치되어 상기 내부 전극과 연결되는 외부 전극; 을 포함하고,
    상기 내부 전극은 Ni 및 Dy를 포함하며, 상기 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 C0이라 할 때, 0.02at% ≤ C0 ≤ 5at%를 만족하는
    적층형 전자 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 전극 중 상기 유전체층과의 계면으로부터 상기 제1 방향으로 2nm 이격된 영역에서 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 C1이라 할 때, C0<C1을 만족하는
    적층형 전자 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 C1은 0.07at% ≤ C1 ≤ 7at%를 만족하는
    적층형 전자 부품.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내부 전극 중 상기 제1 방향 중앙에서 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 C2라 할 때, C2 ≤ 2.3at% 및 C2<C0<C1을 만족하는
    적층형 전자 부품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 C1 및 C2는 3.04 ≤ C1/C2 ≤70를 만족하는
    적층형 전자 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 C0은 0.02at% ≤ C0 ≤ 1at%를 만족하는
    적층형 전자 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 C0은 0.05at% ≤ C0 ≤ 5at%를 만족하는
    적층형 전자 부품.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 내부 전극 중 상기 유전체층과의 계면으로부터 상기 제1 방향으로 2nm 이격된 영역에서 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 C1이라 할 때, 0.7at% ≤ C1 ≤ 7at% 및 C0<C1을 만족하는
    적층형 전자 부품.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 내부 전극 중 상기 제1 방향 중앙에서 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 C2라 할 때, 0.05at% ≤ C2 ≤2.3at% 및 C2<C0<C1을 만족하는
    적층형 전자 부품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 C1 및 C2는 3.04 ≤ C1/C2 ≤14를 만족하는
    적층형 전자 부품.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 C0은 0.5at% ≤ C0 ≤ 5at% 이하를 만족하는
    적층형 전자 부품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 내부 전극은 Dy 산화물을 포함하는
    적층형 전자 부품.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 Dy 산화물은 상기 내부 전극과 상기 유전체층의 계면으로부터 상기 내부 전극 두께의 1/3인 지점까지의 영역에 배치되는
    적층형 전자 부품.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 Dy 산화물은 Dy2O3인
    적층형 전자 부품.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 내부 전극은 복수의 Ni 결정립을 포함하며, 상기 복수의 Ni 결정립 간의 결정립계에 포함된 Dy의 함량은 상기 Ni 결정립 내에 포함된 Dy 함량보다 높은
    적층형 전자 부품.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 내부 전극은 BaTiO3를 포함하지 않는
    적층형 전자 부품.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 내부 전극의 평균 두께는 0.45μm 이하인
    적층형 전자 부품.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층의 평균 두께는 0.45μm 이하인
    적층형 전자 부품.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 적층형 전자 부품은 상기 제2 방향의 최대 크기가 0.44mm 이하이고, 상기 제3 방향의 최대 크기가 0.22mm 이하인
    적층형 전자 부품.
  20. 유전체층 및 상기 유전체층과 제1 방향으로 번갈아 배치되는 내부 전극을 포함하는 바디; 및
    상기 바디에 배치되어 상기 내부 전극과 연결되는 외부 전극; 을 포함하고,
    상기 내부 전극은 Dy 산화물을 포함하되 Ba를 포함하지 않는
    적층형 전자 부품.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 내부 전극에 포함된 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 C0이라 할 때, 0.02at% ≤ C0 ≤ 5at%를 만족하는
    적층형 전자 부품.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 내부 전극 중 상기 유전체층과의 계면으로부터 상기 제1 방향으로 2nm 이격된 영역에서 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 C1이라 할 때, C0<C1을 만족하는
    적층형 전자 부품.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 C1은 0.07at% ≤ C1 ≤ 7at%를 만족하는
    적층형 전자 부품.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 내부 전극 중 상기 제1 방향 중앙에서 Ni 및 Dy 함량의 합 대비 Dy 함량의 원자비를 C2라 할 때, C2 ≤ 2.3at% 및 C2<C0<C1을 만족하는
    적층형 전자 부품.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3743406B2 (ja) 2001-10-05 2006-02-08 株式会社村田製作所 導電性ペースト、積層セラミック電子部品の製造方法および積層セラミック電子部品
JP2007297258A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Taiyo Yuden Co Ltd 誘電体セラミックス及び積層セラミックコンデンサ
JP5297011B2 (ja) * 2007-07-26 2013-09-25 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法
KR101761915B1 (ko) 2010-12-15 2017-07-26 삼성전기주식회사 내부전극용 도전성 페이스트 조성물, 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법
CN103370755B (zh) * 2011-02-14 2016-05-11 株式会社村田制作所 层叠陶瓷电容器及层叠陶瓷电容器的制造方法
KR101580350B1 (ko) 2012-06-04 2015-12-23 삼성전기주식회사 적층 세라믹 부품
KR20140112779A (ko) * 2013-03-14 2014-09-24 삼성전기주식회사 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
JP6672786B2 (ja) * 2015-12-25 2020-03-25 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品

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