JP-2026077551-A - 積層セラミックキャパシタおよびその製造方法

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Abstract

【課題】内部電極層と外部電極との連結性が向上して、容量特性、電気的特性および耐湿信頼性に優れた積層セラミックキャパシタを提供する。【解決手段】複数の誘電体層と前記誘電体層を挟んで積層された複数の内部電極層とを含むキャパシタボディー；および前記キャパシタボディーの外側に配置される外部電極を含み、前記キャパシタボディーは、前記誘電体層と前記内部電極層とが互いに交互に配置されたアクティブ領域、並びに前記誘電体層が積層方向に前記アクティブ領域の上面および下面に配置されたカバー領域を含み、前記外部電極は、前記アクティブ領域の一面に配置され、前記内部電極層と連結される内部層、並びに前記内部層を覆う外部層を含み、前記内部層は、導電性金属およびガラスを含み、前記ガラスが占める面積は、前記内部層の総面積を基準に０超過ないし６％以下である積層セラミックキャパシタおよびその製造方法を提供する。【選択図】図５

Inventors

李度▲キョン▼
崔奉珪
成光東
尹 ▲スン▼浩
金正烈

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: 20260513
Application Date: 20250606
Priority Date: 20241025

Claims (20)

複数の誘電体層と前記誘電体層を挟んで積層された複数の内部電極層とを含むキャパシタボディー；および前記キャパシタボディーの外側に配置される外部電極を含み、前記キャパシタボディーは、前記誘電体層と前記内部電極層とが互いに交互に配置されたアクティブ領域、並びに前記誘電体層が積層方向に前記アクティブ領域の上面および下面に配置されたカバー領域を含み、前記外部電極は、前記アクティブ領域の一面に配置され、前記内部電極層と連結される内部層、並びに前記内部層を覆う外部層を含み、前記内部層は、導電性金属およびガラスを含み、前記ガラスが占める面積は、前記内部層の総面積を基準に０超過ないし６％以下である、積層セラミックキャパシタ。
前記内部層のガラスは、前記内部層の総量に対して０超過５重量％以下で含まれる、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記内部層の導電性金属は、前記内部層の総量に対して９５重量％超過１００重量％未満で含まれる、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記内部層の導電性金属は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）およびこれらの合金の中から選択される一つ以上を含む、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記内部層の導電性金属は、銅（Ｃｕ）およびニッケル（Ｎｉ）を含む、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記内部層のガラスは、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、三酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）および酸化錫（ＩＶ）（ＳｎＯ２）の中から選択される一つ以上を含む、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記内部層は、前記キャパシタボディーの内部に延びて前記内部電極層と連結される、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記外部電極の内部層と前記内部電極層との界面にＣｕ－Ｎｉ合金を含む、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記内部層のガラスは、前記アクティブ領域の誘電体層の一面に存在する、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記内部層の厚さは、１μｍないし５μｍである、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記内部層の導電性金属のグレイン（ｇｒａｉｎ）大きさは、０．５μｍないし１μｍである、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記外部層は、導電性金属およびガラスを含み、前記外部層の導電性金属は、前記内部層の導電性金属と同一または異なり、前記外部層のガラスは、前記内部層のガラスと同一または異なる、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記外部層は、前記導電性金属７０重量％ないし９０重量％および前記ガラス１０重量％ないし３０重量％を含む、請求項１２に記載の積層セラミックキャパシタ。
前記内部電極層は、ニッケル（Ｎｉ）および銅（Ｃｕ）を含む、請求項１に記載の積層セラミックキャパシタ。
複数の誘電体層と前記誘電体層を挟んで積層された複数の内部電極層とを含むキャパシタボディーの一面に金属－有機分解（ＭＯＤ）インクを塗布および還元させて金属粒子フィルムを形成するステップ；前記金属粒子フィルムが形成されたキャパシタボディーの一面に導電性金属およびガラス組成物を含むペーストを塗布するステップ；および前記ペーストを焼成し、前記金属粒子フィルムから形成された内部層および前記内部層を覆って前記ペーストから形成された外部層を含む外部電極を形成するステップを含み、前記内部層は、導電性金属およびガラスを含み、前記ガラスが占める面積は、前記内部層の総面積を基準に０超過ないし６％以下である、積層セラミックキャパシタの製造方法。
前記金属－有機分解（ＭＯＤ）インクは、金属リガンド物質、アミン化合物、バインダー、酸化防止剤および溶媒を含む、請求項１５に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
前記金属－有機分解（ＭＯＤ）インクの塗布は、５０μｍないし４００μｍの厚さで行われる、請求項１５に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
前記還元は、１７０℃ないし３００℃の温度で３０分ないし３時間行われる、請求項１５に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
前記金属粒子フィルムは、１０ｎｍないし５０ｎｍの金属ナノ粒子を含む、請求項１５に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
前記ガラス組成物は、前記ペーストの総量に対して１０重量％ないし３０重量％で含まれる、請求項１５に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。

Description

本開示は、積層セラミックキャパシタおよびその製造方法に関する。セラミック材料を用いる電子部品として、キャパシタ、インダクタ、圧電素子、バリスタまたはサーミスターなどがある。このようなセラミック電子部品のうち積層セラミックキャパシタ（ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｃｅｒａｍｉｃｃａｐａｃｉｔｏｒ、ＭＬＣＣ）は、小型でかつ高容量が保障され、実装が容易であるという長所によって多様な電子装置に用いることができる。例えば、積層セラミックキャパシタは、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙａｙ、ＬＣＤ）、プラズマ表示装置パネル（ｐｌａｓｍａｄｉｓｐｌａｙ－ｐａｎｅｌ、ＰＤＰ）、有機発光ダイオード（ｏｒｇａｎｉｃｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ、ＯＬＥＤ）等の映像機器、コンピュータ、個人携帯用端末器およびスマートフォンのような様々な電子製品の基板に装着され、電気を充電させるか放電させる役割を果たすチップ形態のコンデンサに用いることができる。最近、ＭＬＣＣの超小型化および薄層化により電極に使用される金属粒子の微粒化が重要になるだけでなく、電装用ＭＬＣＣの高信頼性により内部電極と外部電極の接触性向上が重要になっている。しかし、使用される金属粒子が小さくなるほど、合成の困難性によって粒子単価が上昇し、ペーストの分散および接着に必要な他の高分子、例えば、分散剤、バインダーなどの含有量が相対的に高くなる副効果が発生する。他の高分子含有量が増加することになると、金属固形分含有量が相対的に少なくなって粘度およびレオロジー特性が変わり、印刷特性に影響を与えることになる。したがって、金属粒子が分散したペーストを用いた金属電極にはこのような限界点が存在する。図１は、一実施形態に係る積層セラミックキャパシタを示す斜視図である。図２は、図１のＩ－Ｉ’線に沿って切断した積層セラミックキャパシタの断面図である。図３は、図１のＩＩ－ＩＩ’線に沿って切断した積層セラミックキャパシタの断面図である。図４は、図１のキャパシタボディーで内部電極層の積層構造を示す分離斜視図である。図５は、一実施形態に係る積層セラミックキャパシタの外部電極を示す概略図である。図６は、比較例１および実施例１に係る積層セラミックキャパシタの外部電極に対する低倍率のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）分析イメージである。図７は、比較例１および実施例１に係る積層セラミックキャパシタの外部電極に対する高倍率のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）分析イメージである。図８は、実施例１に係る積層セラミックキャパシタの外部電極に対するＳＥＭ（走査電子顕微鏡）分析イメージである。図９は、比較例１および実施例１に係る積層セラミックキャパシタの外部電極に対するＥＰＭＡ（電子探針微細分析）イメージであって、Ｃｕ拡散を示すイメージである。図１０は、比較例１および実施例１に係る積層セラミックキャパシタの外部電極に対するＥＰＭＡ（電子探針微細分析）イメージであって、Ｎｉ拡散を示すイメージである。図１１は、比較例１および実施例１に係る積層セラミックキャパシタの外部電極に対するＥＰＭＡ（電子探針微細分析）イメージであって、ガラスの分布を示すイメージである。図１２は、比較例１および実施例１に係る積層セラミックキャパシタの外部電極に対するＥＢＳＤ（後方散乱電子回折パターン）イメージである。図１３は、比較例１および実施例１に係る積層セラミックキャパシタの容量特性を示すグラフである。図１４は、比較例１および実施例１に係る積層セラミックキャパシタの等価直列抵抗（ＥＳＲ）を示すグラフである。図１５は、比較例１および実施例１に係る積層セラミックキャパシタのＤＣ抵抗（Ｒｄｃ）を示すグラフである。図１６ａは、比較例１に係る積層セラミックキャパシタの耐湿信頼性を示すグラフである。図１６ｂは、実施例１に係る積層セラミックキャパシタの耐湿信頼性を示すグラフである。図１６ｃは、比較例１および実施例１に係る積層セラミックキャパシタの不良発生を示す写真である。以下、添付した図面を参照して、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように本発明の実施例を詳しく説明する。図面において、本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付する。また、添付の図面において一部の構成要素は誇張されるか省略されるかまたは概略的に示されており、各構成要素の大きさは、実際の大きさを完全に反映するものではない。添付した図面は、本明細書に開示された実施例を容易に理解できるようにするためのものに過ぎず、添付した図面によって本明細書に開示された技術的な思想が制限されず、本発明の思想および技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物または代替物を含むものと理解されなければならない。第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するのに使用できるが、前記構成要素は、前記用語によっては限定されない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるというとき、これは他の部分の「直上に」ある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「直上に」あるというときには、中間に他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分の「上に」あるというのは基準となる部分の上または下に位置することであり、必ず重力反対方向の方に「上に」位置することを意味するものではない。明細書全体で、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないと理解されなければならない。したがって、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、これは特に反対される記載がない限り他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。また、明細書全体で、「平面上」というとき、これは対象の部分を上から見た時を意味し、「断面上」というとき、これは対象の部分を垂直に切断した断面を側から見た時を意味する。また、明細書全体で、「連結される」というとき、これは二つ以上の構成要素が直接に連結されることだけを意味するものではなく、二つ以上の構成要素が他の構成要素を通じて間接的に連結されること、物理的に連結されることだけでなく電気的に連結されること、または位置や機能によって異なる名称で称されているが、一体であることを意味し得る。また、明細書全体で、「主成分として含む」というとき、これは、一つの領域に存在する少なくとも一つの成分の中で、いずれか一つの成分が成分の総量に対して最も高い含有量を有することを意味する。以下、一実施形態に係る積層セラミックキャパシタに対して、図１ないし図４を参考にして説明する。図１は、一実施形態に係る積層セラミックキャパシタを示す斜視図であり、図２は、図１のＩ－Ｉ’線に沿って切断した積層セラミックキャパシタの断面図であり、図３は、図１のＩＩ－ＩＩ’線に沿って切断した積層セラミックキャパシタの断面図であり、図４は、図１のキャパシタボディーで内部電極層の積層構造を示す分離斜視図である。図１ないし図４で表されたＬ軸、Ｗ軸およびＴ軸はそれぞれキャパシタボディー１１０の長さ方向、幅方向および厚さ方向を示す。ここで、厚さ方向（Ｔ軸方向）は、シート形状の構成要素の広い面（主面）に垂直方向であってもよく、一例として、誘電体層１１１が積層される積層方向と同一の概念として使用され得る。長さ方向（Ｌ軸方向）は、シート形状の構成要素の広い面（主面）に並んで延びる方向に厚さ方向（Ｔ軸方向）とおおよそ垂直方向になってもよく、一例として、両側に第１外部電極１３１および第２外部電極１３２が位置する方向であってもよい。幅方向（Ｗ軸方向）は、シート形状の構成要素の広い面（主面）に並んで延びる方向に厚さ方向（Ｔ軸方向）および長さ方向（Ｌ軸方向）とおおよそ垂直方向であってもよく、シート形状の構成要素の長さ方向（Ｌ軸方向）の長さは、幅方向（Ｗ軸方向）の長さよりさらに長くてもよい。図１ないし図４を参考にすると、一実施形態に係る積層セラミックキャパシタ１００は、キャパシタボディー１１０、およびキャパシタボディー１１０の外側に配置される外部電極１３１、１３２を含む。外部電極１３１、１３２は、キャパシタボディー１１０の長さ方向（Ｌ軸方向）に対向する両端に配置される第１外部電極１３１および第２外部電極１３２を含んでもよい。キャパシタボディー１１０は、一例として、おおよそ六面体形状であってもよい。一実施形態に対する説明の便宜のために、キャパシタボディー１１０で厚さ方向（Ｔ軸方向）に互いに対向する両面を第１面および第２面と、第１面および第２面と連結され、長さ方向（Ｌ軸方向）に互いに対向する両面を第３面および第４面と、第１面および第２面と連結され、第３面および第４面と連結され、幅方向（Ｗ軸方向）に互いに対向する両面を第５面および第６面と定義する。一例として、下面である第１面が実装方向に向かう面になり得る。また、第１面ないし第６面は平らなものであってもよいが、一実施形態がこれに限定されるものではない。例えば、第１面ないし第６面は中央部が凸状の曲面であってもよく、各面の境界である角部はラウンド（ｒｏｕｎｄ）状になっていてもよい。キャパシタボディー１１０の形状、サイズおよび誘電体層１１１の積層数が、本実施形態の図面に示されたものに限定されない。キャパシタボディー１１０は、複数の誘電体層１１１および内部電極層１２１、１２２を含む。具体的には、キャパシタボディー１１０は、複数の誘電体層１１１と誘電体層１１１を挟んで厚さ方向（Ｔ軸方向）に交互に配置される第１内部電極層１２１および第２内部電極層１２２とを含む。この時、キャパシタボディー１１０の互いに隣接するそれぞれの誘電体層１１１の間の境界は、走査電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）を用いずには確認し難い程度に一体化されることがある。キャパシタボディー１１０は、アクティブ領域とカバー領域１１２、１１３とを含んでもよい。アクティブ領域は、誘電体層１１１と内部電極層１２１、１２２とが互いに交互に配置された領域であって、積層セラミックキャパシタ１００の容量の形成に寄与する部分である。具体的には、アクティブ領域は、厚さ方向（Ｔ軸方向）に沿って積層される第１内部電極層１２１または第２内部電極層１２２が重なった（ｏｖｅｒｌａｐ）領域であってもよい。カバー領域１１２、１１３は厚さ方向マージン部であって、厚さ方向（Ｔ軸方向）にアクティブ領域の第１面および第２面の側にそれぞれ位置することができる。このようなカバー領域１１２、１１３は、単一誘電体層１１１または二つ以上の誘電体層１１１がアクティブ領域の上面および下面にそれぞれ積層されたものであってもよい。また、キャパシタボディー１１０は、サイドマージン領域をさらに含んでもよい。サイドマージン領域は幅方向マージン部であって、幅方向（Ｗ軸方向）にアクティブ領域の互いに対向した両側端部、つまり、第５面および第６面の側にそれぞれ位置することができる。前記サイドマージン領域は、誘電体グリーンシートの表面に内部電極層用導電性ペースト層を塗布する時、誘電体グリーンシートの表面の一部領域にだけ導電性ペースト層を塗布し、誘電体グリーンシートの表面の両側の側面には、導電性ペースト層を塗布しない誘電体グリーンシートを積