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JP-2026076959-A - 積層型電子部品

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Abstract

【課題】高電圧環境下でバーント（ｂｕｒｎｔ）、クラック（ｃｒａｃｋ）又は短絡（ｓｈｏｒｔ）などが発生することを防止することにより、耐電圧特性及び信頼性に優れた積層型電子部品を提供する。 【解決手段】積層型電子部品である積層セラミックキャパシタは、第１誘電体層１１１ａ、第２誘電体層１１１ｂ及び内部電極１２１、１２２を含む本体と、本体上に配置される外部電極１３１、１３２と、を含む。第１誘電体層は、ＢａＴｉＯ ３ 系物質を主成分として含み、第２誘電体層は、第１誘電体層の主成分と異なる（α β Γ δ ）Ｔｉ ｘ Ｏ ｙ （β≧０、δ≧０、ｘ＞０、ｙ＞０）物質を主成分として含み、上記αは、Ｂａ、Ｅｒ、Ｃａ及びＳｒのうち一つ以上であり、上記Γは、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＡｌのうち一つ以上である。 【選択図】図２

Inventors

  • キム ド ホーン
  • ジ ジャエ ホーン
  • リー エウン ヨウン
  • カン セウン フン
  • チャ ウォン ヘー
  • リー キュン リュル
  • キム ホン セオク
  • キム ブム ソー

Assignees

  • サムソン エレクトロ－メカニックス カンパニーリミテッド．

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20250922
Priority Date
20241024

Claims (14)

  1. 第１誘電体層、第２誘電体層及び内部電極を含む本体と、 前記本体上に配置される外部電極と、を含み、 前記第１誘電体層は、ＢａＴｉＯ ３ 系物質を主成分として含み、 前記第２誘電体層は、前記第１誘電体層の主成分と異なる（α β Γ δ ）Ｔｉ ｘ Ｏ ｙ （β≧０、δ≧０、ｘ＞０、ｙ＞０）物質を主成分として含み、前記αは、Ｂａ、Ｅｒ、Ｃａ及びＳｒのうち一つであり、前記Γは、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＡｌのうち一つ以上である、積層型電子部品。
  2. 前記ＢａＴｉＯ ３ 系物質は、ＢａＴｉＯ ３ 、（Ｂａ １－ｘ Ｃａ ｘ ）ＴｉＯ ３ （０＜ｘ＜１）、Ｂａ（Ｔｉ １－ｙ Ｃａ ｙ ）Ｏ ３ （０＜ｙ＜１）、（Ｂａ １－ｘ Ｃａ ｘ ）（Ｔｉ １－ｙ Ｚｒ ｙ ）Ｏ ３ （０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）及びＢａ（Ｔｉ １－ｙ Ｚｒ ｙ ）Ｏ ３ （０＜ｙ＜１）のうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載の積層型電子部品。
  3. 前記（α β Γ δ ）Ｔｉ ｘ Ｏ ｙ （β≧０、δ≧０、ｘ＞０、ｙ＞０）物質にドープされたドーパント（ｄｏｐａｎｔ）の総含量は、前記ドーパントがドープされた元素位置（ｓｉｔｅ）を基準として１０ｍｏｌ％以下である、請求項１に記載の積層型電子部品。
  4. 前記（α β Γ δ ）Ｔｉ ｘ Ｏ ｙ （β≧０、δ≧０、ｘ＞０、ｙ＞０）物質は、Ｂａ（Ｎｂ、Ｔｉ）Ｏ ３ 、Ｂａ（Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉ）Ｏ ３ 、Ｂａ（Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｎ）Ｏ ３ 、Ｂａ（Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔｉ）Ｏ ３ 、（Ｂａ、Ｓｒ）（Ｎｂ、Ｔｉ）Ｏ ３ 及び（Ｓｒ、Ｅｒ）ＴｉＯ ３ のうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載の積層型電子部品。
  5. 前記（α β Γ δ ）Ｔｉ ｘ Ｏ ｙ （β≧０、δ≧０、ｘ＞０、ｙ＞０）物質は、Ｂａ（Ｎｂ ０．０２ Ｍｇ ０．０２ ）Ｔｉ ０．９６ Ｏ ３ 、Ｂａ（Ｎｂ ０．０２ Ａｌ ０．０２ ）Ｔｉ ０．９６ Ｏ ３ 、（Ｅｒ） ０．０１２ Ｓｒ ０．９８８ ＴｉＯ ３ 、（Ｔａ ０．０１ Ｉｎ ０．０１ ）Ｔｉ ０．９８ Ｏ ２ 、Ｓｒ（Ｎｂ ０．０５ Ａｌ ０．０５ ）Ｔｉ ０．９０ Ｏ ３ のうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載の積層型電子部品。
  6. 前記第１誘電体層の積層数は、前記第２誘電体層の積層数よりも多い、請求項１に記載の積層型電子部品。
  7. 第１誘電体層の平均厚さをｔｄａ、第２誘電体層の平均厚さをｔｄｂとするとき、１≦ｔｄｂ／ｔｄａ≦２を満たす、請求項１に記載の積層型電子部品。
  8. 前記第１誘電体層の平均厚さ（ｔｄａ）はｔｄａ≦１．０μｍであり、前記第２誘電体層の平均厚さ（ｔｄｂ）はｔｄｂ≦１．５μｍを満たす、請求項１に記載の積層型電子部品。
  9. 前記本体は、前記第１誘電体層、第２誘電体層と、前記第１誘電体層及び第２誘電体層のうち少なくとも一つと厚さ方向に交互に配置される内部電極を含む容量形成部、及び前記容量形成部の前記厚さ方向に配置されるカバー部を含み、 前記カバー部は前記第２誘電体層を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
  10. 前記カバー部に含まれた第２誘電体層は、前記容量形成部と接するように配置される、請求項９に記載の積層型電子部品。
  11. 前記カバー部は、ＢａＴｉＯ ３ を主成分として含む第３誘電体層をさらに含み、 前記第３誘電体層は、前記第２誘電体層と接するように配置される、請求項１０に記載の積層型電子部品。
  12. 前記本体は、第１誘電体層、第２誘電体層と、前記第１誘電体層及び第２誘電体層のうち少なくとも一つと厚さ方向に交互に配置される内部電極を含む容量形成部を含み、 前記積層型電子部品は、前記容量形成部の幅方向に配置されるサイドマージン部をさらに含み、 前記サイドマージン部は前記第２誘電体層を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
  13. 前記サイドマージン部に含まれた第２誘電体層は、前記容量形成部と接するように配置される、請求項１２に記載の積層型電子部品。
  14. 前記サイドマージン部は、ＢａＴｉＯ ３ を主成分として含む第４誘電体層をさらに含み、 前記第４誘電体層は、前記第２誘電体層と接するように配置される、請求項１３に記載の積層型電子部品。

Description

本発明は、積層型電子部品に関する。 積層型電子部品の一つである積層セラミックキャパシタ（ＭＬＣＣ：Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）は、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）及びプラズマ表示装置パネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）などの映像機器、コンピュータ、スマートフォン、及び携帯電話などの様々な電子製品の印刷回路基板に装着され、電気を充電又は放電させる役割を果たすチップ型のコンデンサである。 このような積層セラミックキャパシタは、小型でありながらも高容量が保障され、実装が容易であるという利点により、様々な電子装置の部品として使用されることができる。コンピュータ、モバイル機器など各種電子機器が小型化、高出力化されるにつれて、積層セラミックキャパシタに対する小型化及び高容量化への要求が増大している。 一方、誘電体層の薄層化によって高容量の積層セラミックキャパシタを作製することができるが、誘電体層が薄くなるほど、積層セラミックキャパシタの全体絶縁特性は劣化しやすい。そのため、構造的、材料的に改善するために、様々な研究、例えば、材料自体の誘電／絶縁特性を強化するなどの研究が行われている。 しかし、誘電体層が過度に薄層化されたり、積層セラミックキャパシタの一般的な誘電体材料として用いられるチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）に添加剤を不適切に添加する場合、工程作業性の低下、工程不良の多発、誘電／絶縁特性の低下といった負の効果を伴う可能性がある。 一例として、薄層の誘電体層を使用する場合、マイナーな因子にも脆弱であり、工程不良率が高まる可能性がある。その例として、静電気によるシートの折り畳み、誘電体／内部電極層の切れ及び粗度不良、クラック（ｃｒａｃｋ）、剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）などの様々な不良が発生する可能性がある。このような不良は、結局、高い電界が加わった時にバーント（ｂｕｒｎｔ）などが発生する優先部位として作用し、積層セラミックキャパシタの特性及び品質を低下、又はキャパシタとしての機能を低下させる要因となる。 日本特開２０１２－２０６８９０号公報 本発明の一実施形態に係る積層型電子部品の斜視図を概略的に示すものである。図１のＩ－Ｉ'線に沿った断面図を概略的に示すものである。本発明の様々な一実施形態において図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図を概略的に示すものである。本発明の様々な一実施形態において図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図を概略的に示すものである。本発明の様々な一実施形態において図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図を概略的に示すものである。図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図を概略的に示すものである。本発明の他の実施形態において図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図を概略的に示すものである。比較例及び実施例のＳｔｅｐ ＩＲ評価グラフである。（ａ）～（ｄ）は、比較例で発生したバーント（ｂｕｒｎｔ）を光学顕微鏡（ＯＭ）及び走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影したイメージである。 以下、具体的な実施形態及び添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、通常の技術者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさ等は、より明確な説明のために誇張することができ、図面上の同じ符号で示される要素は同じ要素である。 そして、図面において本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省略し、図面に示した各構成の大きさ及び寸法は説明の便宜上、任意に示しているため、本発明は必ずしも図示したものに限定されない。なお、同一思想の範囲内の機能が同一である構成要素に対しては、同一の参照符号を用いて説明する。さらに、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」と言うとき、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。 図面において、Ｚ方向は厚さ方向又は第１方向、Ｘ方向は長さ方向又は第２方向、Ｙ方向は幅方向又は第３方向と定義されることができる。そして、積層方向は厚さ方向又は幅方向であることができる。 積層型電子部品 図１は、本発明の一実施形態に係る積層型電子部品の斜視図を概略的に示すものであり、図２は、図１のＩ－Ｉ'線に沿った断面図を概略的に示すものであり、図３ａ～図３ｃは、本発明の様々な一実施形態において図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図を概略的に示すものであり、図４は、図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図を概略的に示すものであり、図５は、本発明の他の一実施形態において図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図を概略的に示すものである。 以下、図１～図５を参照して、本発明の一実施形態に係る積層型電子部品について詳細に説明する。但し、積層型電子部品の一例として、積層セラミックキャパシタについて説明するが、本発明は誘電体組成物を利用する様々な電子製品、例えば、インダクタ、圧電体素子、バリスタ、又はサーミスタなどにも適用することができる。 本発明の一実施形態に係る積層型電子部品１００は、第１誘電体層１１１ａ、第２誘電体層１１１ｂ、及び内部電極１２１、１２２を含む本体１１０と、上記本体１１０上に配置される外部電極１３１、１３２と、を含み、上記第１誘電体層１１１ａはＢａＴｉＯ３系物質を主成分として含み、上記第２誘電体層１１１ｂは上記第１誘電体層１１１ａの主成分と異なる（αβΓδ）ＴｉｘＯｙ（β≧０、δ≧０、ｘ＞０、ｙ＞０）物質を主成分として含み、上記αはＢａ、Ｅｒ、Ｃａ及びＳｒのうち一つ以上であり、上記ΓはＮｂ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＡｌのうち一つ以上であってもよい。 本体１１０は、誘電体層１１１及び内部電極１２１、１２２が交互に積層されていてもよい。ここで、誘電体層１１１は、第１誘電体層１１１ａ及び第２誘電体層１１１ｂを含むことができ、以下において誘電体層１１１に対する説明は特に矛盾しない限り、第１誘電体層１１１ａ及び第２誘電体層１１１ｂに対する説明に相当することができる。 より具体的に、本体１１０は本体１１０の内部に配置され、誘電体層１１１ａ及び誘電体層１１１を挟んで互いに対向するように交互に配置される第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２を含んで容量を形成する容量形成部Ａｃを含むことができる。すなわち、容量形成部Ａｃは、第１誘電体層１１１ａ、第２誘電体層１１１ｂと、第１誘電体層１１１ａ及び第２誘電体層１１１ｂのうち少なくとも一つを挟んで交互に配置される第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２を含むことができる。 本体１１０の具体的な形状に特に制限はないが、図示のように、本体１１０は六面体形状又はこれと類似の形状からなることができる。焼成過程において本体１１０に含まれたセラミック粒子の収縮により、本体１１０は完全な直線を有する六面体形状ではないが、実質的に六面体形状を有することができる。 本体１１０は、厚さ方向に互いに対向する第１面１及び第２面２、第１面１及び第２面２と連結され、長さ方向に互いに対向する第３面３及び第４面４、第１面１、第２面２、第３面３及び第４面４と連結され、幅方向に互いに対向する第５面５及び第６面６を有することができる。 本体１１０を形成する複数の誘電体層１１１は焼成された状態であって、隣接する誘電体層１１１間の境界は走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）を利用せずには確認しにくいほど一体化することができる。 誘電体層１１１を形成する原料は、十分な静電容量が得られる限り限定されない。但し、誘電体層１１１は、高電圧環境下でバーント（ｂｕｒｎｔ）、クラック（ｃｒａｃｋ）、又は短絡（ｓｈｏｒｔ）が発生することを防止するために、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）系物質を主成分として含む第１誘電体層１１１ａと、（αβΓδ）ＴｉｘＯｙ（β≧０、δ≧０、ｘ＞０、ｙ＞０）物質を主成分として含む第２誘電体層１１１ｂを含むことができる。ここで、αはペロブスカイト系（ＡＢＯ３）物質のＡ－ｓｉｔｅ元素位置に位置してもよく、ΓはＢ－ｓｉｔｅ元素位置に位置してもよいが、特にこれに限定されるものではない。このとき、第２誘電体層１１１ｂの主成分と第１誘電体層１１１ａの主成分とは異なっていてもよく、αはＢａ、Ｅｒ、Ｃａ及びＳｒのうち一つ以上であってもよく、ΓはＮｂ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＡｌのうち一つ以上であってもよい。ここで、第２誘電体層１１１ｂの主成分と第１誘電体層１１１ａの主成分が異なるとは、第１誘電体層１１１ａの主成分がＢａＴｉＯ３であるとき、第２誘電体層１１１ｂの主成分がＢａＴｉＯ３を除いた（αβΓδ）ＴｉｘＯｙ（β≧０、δ≧０、ｘ＞０、ｙ＞０）物質に相当することを意味し、より具体的に例えば、第１誘電体層１１１ａの主成分がＢａＴｉＯ３である場合、第２誘電体層１１１ｂの主成分はＢａ（Ｎｂ０．０２Ａｌ０．０２）Ｔｉ０．９６Ｏ３であってもよい。 本発明において「主成分」とは、他の成分に比べて相対的に多くの重量比率又は原子数比率を占める成分を意味することができ、特定の構成（例えば、第１誘電体層、第２誘電体層）に含まれた全組成物の重量を基準として５０ｗｔ％超の成分、原子数を基準として５０ａｔ％超の成分、又はモル数を基準として５０モル％超の成分を意味することができる。 そして、本発明において、積層型電子部品１００の各構成に含まれた元素の含量を測定するより具体的な方法の一例として、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のエネルギー分散Ｘ線分光法（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＤＳ）モード、透過電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＴＥＭ）のＥＤＳモード、又は走査透過電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＴＥＭ）のＥＤＳモードを用いて成分を分析することができる。まず、測定しようとする領域から集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ、ＦＩＢ）装備を用いて薄片化された分析試料を準備する。そして、薄片化された試料をキセノン（Ｘｅ）又はアルゴン（Ａｒ）イオンミリング（ｉｏｎ ｍｉｌｌｉｎｇ）を用いて表面のダメージ層を除去し、その後ＳＥＭ－ＥＤＳ、ＴＥＭ－ＥＤＳ、又はＳＴＥＭ－ＥＤＳを用いて得られたイメージから測定しようとする各成分をマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ）して定性／定量分析を行う。この場合、各成分の定性／定量分析グラフは、各元素の含量、例えば、質量百分率（ｗｔ％）、原子百分率（ａｔ％）、又はモル百分率（モル％）に換算して表すことができ、特定成分の含量に対する他の特定成分の含量を表すこともできる。 第１誘電体層１１１ａは、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）系物質を使用することができる。チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）系物質は、ＢａＴｉＯ３系セラミック粒子を含むことができ、セラミック粒子の例として、ＢａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３にＣａ（カルシウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）等が一部固溶した（Ｂａ１－ｘＣａｘ）ＴｉＯ３（０＜ｘ＜１）、Ｂａ（Ｔｉ１－ｙＣａｙ）Ｏ３（０＜ｙ＜１）、（Ｂａ１－ｘＣａｘ）（Ｔｉ１－ｙＺｒｙ）Ｏ３（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）又はＢａ（Ｔｉ１－ｙＺｒｙ）Ｏ３（０＜ｙ＜１）等が挙げられる。 また、第１誘電体層１１１ａを形成する原料は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などのセラミック粒子に、本発明の目的に応じて様々なセラミック添加剤、有機溶剤、結合剤、分散剤などを添加するこ