JP2022067608A - 積層型電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】積層型電子部品を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態による積層型電子部品は、Ｎｉ及びＳｎを含む内部電極、及び誘電体層が交互に配置された本体と、上記本体の表面に配置されて上記内部電極と連結され、Ｃｕ及びＳｎを含む外部電極と、を含む積層型電子部品であって、上記内部電極は、上記外部電極と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含み、上記本体の中央部における上記内部電極のＳｎの含量をＣ１、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に２μｍの地点における上記内部電極のＳｎの含量をＣ２と定義したときに、Ｃ２／Ｃ１が１より大きく１３．５未満である。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層型電子部品に関するものである。

積層型電子部品のうちの１つである積層セラミックキャパシター（ＭＬＣＣ：Ｍｕｌｔｉ－Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）及びプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）などの映像機器、コンピューター、スマートフォン、及び携帯電話などの種々の電子製品のプリント回路基板に取り付けられ、電気を充電または放電させる役割を果たすチップ形態のコンデンサーである。

かかる積層セラミックキャパシターは、小型でありながらも高容量が保障され、且つ実装が容易であるという利点を有するため、種々の電子装置の部品として用いられることができる。コンピューター、モバイル機器などの各種電子機器の小型化、高出力化に伴い、積層セラミックキャパシターに対する小型化及び高容量化の要求が増大している。

また、近年、自動車用電装部品に対する業界の関心が高くなっており、積層セラミックキャパシターにおいても、自動車もしくはインフォテインメントシステムに用いられるために、高信頼性及び高強度特性が求められている。

積層セラミックキャパシターの内部電極の材料としては、主にＮｉが用いられている。しかし、内部電極の材料としてＮｉのみを用いる場合、めっき工程時に外部電極から流入しためっき液により、内部電極と外部電極が接する領域で腐食が起こり、チップ劣化が発生する恐れがある。

本発明の様々な目的のうちの１つは、耐湿信頼性に優れた積層型電子部品を提供することにある。

本発明の様々な目的のうちの１つは、クラックの発生が抑制された積層型電子部品を提供することにある。

本発明の様々な目的のうちの１つは、容量が向上した積層型電子部品を提供することにある。

但し、本発明の目的は上述の内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解されることができる。

本発明の一実施形態による積層型電子部品は、Ｎｉ及びＳｎを含む内部電極、及び誘電体層が交互に配置された本体と、上記本体の表面に配置されて上記内部電極と連結され、Ｃｕ及びＳｎを含む外部電極と、を含む積層型電子部品であって、上記内部電極は、上記外部電極と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含み、上記本体の中央部における上記内部電極のＳｎの含量をＣ１、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に２μｍの地点における上記内部電極のＳｎの含量をＣ２と定義したときに、Ｃ２／Ｃ１が１より大きく１３．５未満である。

本発明の他の実施形態による積層型電子部品は、Ｎｉ及びＳｎを含む内部電極、及び誘電体層が交互に配置された本体と、上記本体の表面に配置されて上記内部電極と連結され、Ｃｕ及びＳｎを含む外部電極と、を含む積層型電子部品であって、上記内部電極は、上記外部電極と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含み、上記内部電極は、Ｓｎが５ａｔ％以上である領域の長さが、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に５μｍ以上１０μｍ以下である。

本発明の様々な効果のうちの１つは、内部電極が、外部電極と接する領域に配置されたＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含むことにより、耐湿信頼性を向上させることにある。

また、本発明の様々な効果のうちの１つは、クラックの発生を抑制させることにある。

また、本発明の様々な効果のうちの１つは、静電容量を向上させることにある。

但し、本発明の多様で且つ有益な利点と効果は上述の内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解されることができる。

本発明の一実施形態による積層型電子部品の斜視図を概略的に示した図である。 図１のＩ－Ｉ'線に沿った断面図である。 図２ａの本体において、内部電極の元素含量を測定する位置を説明するための図である。 図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による誘電体層及び内部電極が積層された本体を分解して概略的に示した分解斜視図である。 Ｓｎを添加していない外部電極用導電性ペーストを用いて外部電極を形成した場合において、内部電極が外部電極と接する領域における（ａ）Ｃｕ元素及び（ｂ）Ｎｉ元素をＳＥＭ－ＥＤＸにて観察した写真である。 Ｓｎを５ｗｔ％添加した外部電極用導電性ペーストを用いて外部電極を形成した場合において、内部電極が外部電極と接する領域における（ａ）Ｃｕ元素、（ｂ）Ｎｉ元素、及び（ｃ）Ｓｎ元素をＳＥＭ－ＥＤＸにて観察した写真である。 Ｓｎを１０ｗｔ％添加した外部電極用導電性ペーストを用いて外部電極を形成した場合において、内部電極が外部電極と接する領域における（ａ）Ｃｕ元素、（ｂ）Ｎｉ元素、及び（ｃ）Ｓｎ元素をＳＥＭ－ＥＤＸにて観察した写真である。 本発明の一実施形態による積層型電子部品の内部電極において、内部電極と外部電極が接する地点から本体の内部方向への距離による、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＳｎ元素の原子量を示したグラフである。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい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されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する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などはより明確な説明のために拡大縮小表示（または強調表示や簡略化表示）がされることがある。

なお、本発明を明確に説明すべく、図面において説明と関係ない部分は省略し、様々な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示し、同一思想の範囲内において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、ある構成要素を「含む」というのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

図面において、Ｘ方向は、第２方向、Ｌ方向、または長さ方向、Ｙ方向は、第３方向、Ｗ方向、または幅方向、Ｚ方向は、第１方向、積層方向、Ｔ方向、または厚さ方向と定義されることができる。

積層型電子部品
図１は本発明の一実施形態による積層型電子部品の斜視図を概略的に示した図である。

図２ａは図１のＩ－Ｉ'線に沿った断面図である。

図２ｂは図２ａの本体において内部電極の元素含量を測定する位置を説明するための図である。

図３は図１のＩＩ－ＩＩ'線に沿った断面図である。

図４は本発明の一実施形態による誘電体層及び内部電極が積層された本体を分解して概略的に示した分解斜視図である。

以下、図１から図４を参照して、本発明の一実施形態による積層型電子部品１００について説明する。

本発明の一実施形態による積層型電子部品１００は、Ｎｉ及びＳｎを含む内部電極１２１、１２２、及び誘電体層１１１が交互に配置された本体１１０と、上記本体の表面に配置されて上記内部電極と連結され、Ｃｕ及びＳｎを含む外部電極１３１、１３２と、を含む積層型電子部品であって、上記内部電極１２１、１２２は、上記外部電極１３１、１３２と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含み、上記本体の中央部における上記内部電極１２１、１２２のＳｎの含量をＣ１、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に２μｍの地点における上記内部電極１２１、１２２のＳｎの含量をＣ２と定義したときに、Ｃ２／Ｃ１が１より大きく１３．５未満である。

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る。

本体１１０の具体的な形状は特に制限されないが、図示されたように、本体１１０は、六面体状またはこれに類似する形状からなることができる。また、本体１１０は、焼成過程で本体１１０に含まれるセラミック粉末の収縮により、完全な直線を有する六面体状ではないが、実質的に六面体状を有することができる。

本体１１０は、厚さ方向（Ｚ方向）に互いに対向する第１及び第２面１、２と、上記第１及び第２面１、２と連結されて幅方向（Ｙ方向）に互いに対向する第３及び第４面３、４と、第１及び第２面１、２と連結され、且つ第３及び第４面３、４と連結されて長さ方向（Ｘ方向）に互いに対向する第５及び第６面５、６と、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、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いずには確認が困難なほど一体化することができる。

本発明の一実施形態によると、上記誘電体層１１１を形成する原料は、十分な静電容量を得ることができる限り特に制限されない。例えば、チタン酸バリウム系材料、鉛複合ペロブスカイト系材料、またはチタン酸ストロンチウム系材料などを用いることができる。上記チタン酸バリウム系材料は、ＢａＴｉＯ_３系セラミック粉末を含むことができ、上記セラミック粉末の例として、ＢａＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３にＣａ（カルシウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）などが一部固溶された（Ｂａ_１－ｘＣａ_ｘ）ＴｉＯ_３、Ｂａ（Ｔｉ_１－ｙＣａ_ｙ）Ｏ_３、（Ｂａ_１－ｘＣａ_ｘ）（Ｔｉ_１－ｙＺｒ_ｙ）Ｏ_３、またはＢａ（Ｔｉ_１－ｙＺｒ_ｙ）Ｏ_３などが挙げられる。

上記誘電体層１１１を形成する材料は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）などの粉末に、本発明の目的に応じて、種々のセラミック添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤、分散剤などが添加されることができる。

一方、誘電体層１１１の厚さｔｄは、特に限定する必要はない。

但し、一般に、誘電体層を０．６μｍ未満の厚さに薄く形成する場合、特に誘電体層の厚さが０．４１μｍ以下である場合には、耐湿信頼性が低下する恐れがある。

後述のように、本発明の一実施形態によって内部電極の位置毎のＳｎの含量を制御すると、誘電体層及び内部電極が非常に薄い場合にも効果的に耐湿信頼性を向上させることができるため、誘電体層の厚さが０．４１μｍ以下である場合にも十分な耐湿信頼性を確保することができる。

したがって、誘電体層１１１の厚さが０．４１μｍ以下である場合に、本発明による耐湿信頼性の向上効果がより顕著になることができる。

上記誘電体層１１１の厚さｔｄは、上記第１内部電極１２１と第２内部電極１２２との間に配置される誘電体層１１１の平均厚さを意味することができる。

上記誘電体層１１１の平均厚さは、本体１１０の長さ及び厚さ方向（Ｌ－Ｔ）の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により画像をスキャンして測定することができる。

例えば、本体１１０の幅方向の中央部で切断した長さ及び厚さ方向（Ｌ－Ｔ）の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によりスキャンした画像から抽出された任意の誘電体層に対して、長さ方向に等間隔の３０個の地点でその厚さを測定し、平均値を測定することができる。

上記等間隔の３０個の地点で測定した厚さは、容量形成部Ａで測定されることができる。

本体１１０は、本体１１０の内部に配置され、誘電体層１１１を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２を含み、容量が形成される容量形成部Ａと、上記容量形成部Ａの上部及び下部に形成されたカバー部１１２、１１３と、を含むことができる。

また、上記容量形成部Ａは、キャパシターの容量形成に寄与する部分であり、誘電体層１１１を間に挟んで複数の第１及び第２内部電極１２１、１２２を繰り返し積層することで形成されることができる。

上記上部カバー部１１２及び下部カバー部１１３は、単一の誘電体層または２つ以上の誘電体層を容量形成部Ａの上下面にそれぞれ厚さ方向に積層することで形成されることができ、基本的には物理的または化学的ストレスによる内部電極の損傷を防止する役割を果たすことができる。

上記上部カバー部１１２及び下部カバー部１１３は、内部電極を含まず、誘電体層１１１と同一の材料を含むことができる。

すなわち、上記上部カバー部１１２及び下部カバー部１１３はセラミック材料を含むことができ、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）系セラミック材料を含むことができる。

一方、カバー部１１２、１１３の厚さは、特に限定する必要はない。但し、積層型電子部品の小型化及び高容量化をより容易に達成するために、カバー部１１２、１１３の厚さｔｐは２０μｍ以下であることができる。

また、上記容量形成部Ａの側面にはマージン部１１４、１１５が配置されることができる。

マージン部１１４、１１５は、本体１１０の第６面６に配置されたマージン部１１４と、第５面５に配置されたマージン部１１５と、を含む。すなわち、マージン部１１４、１１５は、上記セラミック本体１１０の幅方向の両側面に配置されることができる。

マージン部１１４、１１５は、図３に示すように、上記本体１１０を幅－厚さ（Ｗ－Ｔ）方向に切断した断面において、第１及び第２内部電極１２１、１２２の両端と本体１１０の境界面の間の領域を意味する。

マージン部１１４、１１５は、基本的に、物理的または化学的ストレスによる内部電極の損傷を防止する役割を果たすことができる。

マージン部１１４、１１５は、セラミックグリーンシート上に、マージン部が形成されるべき箇所を除いて導電性ペーストを塗布して内部電極を形成することにより形成されたものであることができる。

また、内部電極１２１、１２２による段差を抑えるために、積層後に内部電極が本体の第５及び第６面５、６に露出するように切断した後、単一の誘電体層または２つ以上の誘電体層を容量形成部Ａの両側面に、幅方向に積層することでマージン部１１４、１１５が形成されてもよい。

内部電極１２１、１２２は、誘電体層１１１と交互に積層される。

内部電極１２１、１２２は第１及び第２内部電極１２１、１２２を含むことができる。第１及び第２内部電極１２１、１２２は、本体１１０を構成する誘電体層１１１を間に挟んで互いに対向するように交互に配置され、本体１１０の第３及び第４面３、４にそれぞれ露出することができる。

図２ａを参照すると、第１内部電極１２１は、第４面４と離隔して第３面３を介して露出し、第２内部電極１２２は、第３面３と離隔して第４面４を介して露出することができる。

この際、第１及び第２内部電極１２１、１２２は、その間に配置された誘電体層１１１により互いに電気的に分離されることができる。

図４を参照すると、本体１１０は、第１内部電極１２１が印刷されたセラミックグリーンシートと、第２内部電極１２２が印刷されたセラミックグリーンシートとを交互に積層した後、焼成することで形成されることができる。

内部電極１２１、１２２は、高容量の積層型電子部品を実現するために、４００層以上積層されることができるが、必ずしもこれに制限されるものではない。

本発明の内部電極１２１、１２２はＮｉ及びＳｎを含む。また、本発明の内部電極１２１、１２２は、外部電極１３１、１３２と接する領域にＮｉ－Ｃｕ－Ｓｎ合金を含む。

積層セラミックキャパシターの内部電極の材料としては、主にＮｉが用いられている。しかし、内部電極の材料としてＮｉのみを用いる場合、めっき工程時に外部電極から流入しためっき液により、内部電極と外部電極が接する領域で腐食が起こり、チップ劣化が発生する恐れがある。

本発明の一実施形態によると、内部電極１２１、１２２は、外部電極１３１、１３２と接する領域にＮｉ－Ｃｕ－Ｓｎ合金を含むため、めっき工程時に発生するめっき液の浸透に起因する内部電極端部のＮｉ腐食現象を防止することができる。これにより、耐湿信頼性を向上させることができる。

また、内部電極１２１、１２２に含まれたＳｎは、内部電極の凝集及び切れを抑え、積層型電子部品の静電容量を向上させる役割を果たすことができる。

この際、内部電極１２１、１２２に含まれたＮｉ－Ｃｕ－Ｓｎ合金のＣｕは、外部電極用導電性ペーストに含まれたＣｕが焼成過程で内部電極１２１、１２２に拡散されたものであることができる。

Ｃｕの拡散係数は、６６０～７３０℃でＮｉに比べて略１００倍大きく、ＣｕからＮｉへ拡散は、主に拡散係数の差によるものである。したがって、焼成過程中に外部電極１３１、１３２のＣｕが、内部電極１２１、１２２と接する領域を介して内部電極の方に移動するようになる。

また、本発明の内部電極１２１、１２２はＳｎを含み、外部電極用導電性ペーストに含まれたＳｎも、焼成過程中に内部電極と接する領域を介して内部電極の方に移動するようになる。これにより、内部電極の端部にＮｉ－Ｃｕ－Ｓｎ合金が配置されることができる。

例えば、本発明の外部電極１３１、１３２は、Ｃｕ及びＳｎを含む外部電極用導電性ペーストにより形成されたものであることができ、内部電極１２１、１２２は、Ｎｉ及びＳｎを含む内部電極用導電性ペーストにより形成されたものであることができる。

本発明の内部電極１２１、１２２は、本体１１０の中央部における内部電極１２１、１２２のＳｎの含量をＣ１、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に２μｍの地点における内部電極１２１、１２２のＳｎの含量をＣ２と定義したときに、１＜Ｃ２／Ｃ１＜１３．５を満たす。これにより、クラックの発生を抑えることができ、容量及び耐湿信頼性を向上させることができる。

Ｃ２／Ｃ１が１以下である場合には、外部電極に含まれたＳｎ及びＣｕが内部電極に十分に拡散されず、内部電極の端部にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金が十分に形成されない可能性があるため、耐湿信頼性の向上効果が不十分になり得る。したがって、Ｃ２／Ｃ１は１を超えることが好ましく、より好ましくは１．１以上であり、さらに好ましくは１．４以上であることができる。但し、耐湿信頼性をより向上させるために、Ｃ２／Ｃ１を３．７以上に制御することができ、３．７≦Ｃ２／Ｃ１＜１３．５を満たすことができる。さらに、耐湿信頼性及び静電容量をより向上させるために、Ｃ２／Ｃ１を７．０以上に制御することができ、７．０≦Ｃ２／Ｃ１＜１３．５を満たすことができる。

Ｃ２／Ｃ１が１３．５以上である場合には、外部電極に含まれたＳｎ及びＣｕが内部電極に過度に拡散され、内部電極が膨張する恐れがあり、これにより、放射クラックが発生する恐れがある。したがって、Ｃ２／Ｃ１は１３．５未満であることが好ましく、より好ましくは１２以下であり、さらに好ましくは８．９以下であることができる。

Ｃ１及びＣ２の各含量は特に限定する必要はない。具体的な例として、Ｃ１は０．１～１．０ａｔ％であることができ、Ｃ２は１．０～２０ａｔ％であることができる。

Ｃ１が１．０ａｔ％を超える場合には、Ｓｎによる内部電極の凝集により連結性が低下したり、誘電体の方向にＳｎが拡散して誘電体結晶粒（Ｇｒａｉｎ）の粒成長を妨害するという問題が発生する恐れがある。

Ｃ２が１．０ａｔ％未満である場合には、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金による耐湿信頼性の向上効果が不十分になる可能性があり、２０．０ａｔ％を超える場合には、放射クラックが発生する恐れがある。

Ｃ１、Ｃ２、及びこれらの比を制御する方法は特に限定されない。例えば、外部電極用導電性ペースト及び内部電極用導電性ペーストに含まれたＳｎの含量、焼成温度、焼成時間などを調節することでＣ１、Ｃ２、及びこれらの比を制御することができる。より具体的な例として、外部電極用導電性ペーストに含まれたＳｎの含量を３ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下の範囲に調節することで、本発明のＣ２／Ｃ１の数値範囲を満たす積層型電子部品が製造可能である。

図２ａの本体において、内部電極の元素含量を測定する位置を説明するための図である図２ｂを参照すると、内部電極１２１、１２２と外部電極１３１、１３２が接する地点から本体１１０の内部方向に２μｍの地点は、第１内部電極の場合は、第３面から２μｍ離隔した地点であることができ、第２内部電極の場合は、第４面から２μｍ離隔した地点であることができる。また、本体１１０の中央部は、本体の長さ方向（Ｘ方向）の中央の２μｍ領域を意味し得る。

Ｃ１及びＣ２は、容量形成部ＡをＺ方向に４等分して４つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に分け、各領域当たり４つの内部電極で測定した値の平均値を求めた後、各領域の平均値を平均した値であることができる。

この際、各内部電極でＣ１、Ｃ２を測定する時に、Ｃ１は、内部電極の厚さ方向の中央の一地点で測定した値であることができ、Ｃ２は、上記中央の２μｍ領域に該当する内部電極の面積全体で測定した平均値であることができる。

内部電極１２１、１２２に含まれたＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金のＣｕは、外部電極用導電性ペーストに含まれたＣｕが焼成過程で内部電極１２１、１２２に拡散されたものであり、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｓｎ合金のＳｎの一部も、電極用導電性ペーストに含まれたＳｎが焼成過程で内部電極１２１、１２２に拡散されたものであることができる。

これにより、内部電極１２１、１２２に含まれたＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金は、Ｓｎ及びＣｕのａｔ％が、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に向かって次第に減少する形態であることができる。逆に、Ｎｉは、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に向かって次第に増加する形態であることができる。

すなわち、内部電極と外部電極が接する地点から本体の内部方向に向かって、Ｃｕ及びＳｎは濃度が次第に減少する濃度勾配を有することができ、Ｎｉは濃度が次第に増加する濃度勾配を有することができる。

内部電極に含まれたＳｎは、内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に向かうにつれて次第に減少して、一定含量を維持する形態で配置されることができる。これは、内部電極に含まれたＳｎが、外部電極用導電性ペーストに含まれたＳｎが拡散されたものだけでなく、内部電極用導電性ペーストに存在していたＳｎも含み得るためである。

具体的な例として、内部電極１２１、１２２のＳｎの含量は、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に５～１５μｍの地点まで次第に減少して、一定含量を維持することができる。

この際、内部電極１２１、１２２は、Ｓｎの含量が５ａｔ％以上である領域の長さが、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に５μｍ以上１０μｍ以下であることができる。

Ｓｎの含量が５ａｔ％以上である領域の長さが、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に５μｍ未満である場合には、耐湿信頼性の向上効果が不十分になる可能性があり、１０μｍを超える場合には、放射クラックが発生する恐れがある。

内部電極１２１、１２２に含まれたＣｕは、内部電極１２１、１２２と外部電極１３１、１３２が接する地点から上記本体の内部方向に向かうにつれて次第に減少し、０に収束する形態で配置されることができる。これは、内部電極１２１、１２２に含まれたＣｕが、外部電極用導電性ペーストに含まれたＣｕが拡散されたものであり、内部電極用導電性ペーストにはＣｕが含まれていないためである。

具体的な例として、内部電極１２１、１２２のＣｕの含量は、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に５～１５μｍの地点まで次第に減少してから０に収束することができる。

この際、内部電極１２１、１２２は、Ｃｕの含量が１０ａｔ％以上である領域の長さが、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に５μｍ以上１０μｍ以下であることができる。

Ｃｕの含量が１０ａｔ％以上である領域の長さが、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に５μｍ未満である場合には、耐湿信頼性の向上効果が不十分になる可能性があり、１０μｍを超える場合には、放射クラックが発生する恐れがある。

内部電極１２１、１２２は、Ｎｉ及びＳｎを含む内部電極用導電性ペーストをセラミックグリーンシートに印刷することで形成されることができる。

また、上記内部電極用導電性ペーストは、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、及びこれらの合金のうち１つ以上をさらに含むことができ、これにより、内部電極は、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、及びこれらの合金のうち１つ以上をさらに含むことができる。

上記内部電極用導電性ペーストの印刷方法としては、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法などを用いることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。

一方、内部電極１２１、１２２の厚さｔｅは、特に限定する必要はない。

但し、一般に、内部電極１２１、１２２を０．６μｍ未満の厚さで薄く形成する場合、特に、内部電極１２１、１２２の厚さが０．４１μｍ以下であると、耐湿信頼性が低下する恐れがある。

上述のように、本発明の一実施形態によって内部電極の位置毎のＳｎの含量を制御すると、内部電極１２１、１２２が外部電極１３１、１３２と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含むことにより、耐湿信頼性を向上させることができるため、内部電極１２１、１２２の厚さが０．４１μｍ以下である場合にも、十分な耐湿信頼性を確保することができる。

したがって、内部電極１２１、１２２の厚さが０．４１μｍ以下である場合に、本発明による耐湿信頼性の向上効果がより顕著になることができ、キャパシター部品の小型化及び高容量化をより容易に達成することができる。

上記内部電極１２１、１２２の厚さｔｅは、内部電極１２１、１２２の平均厚さを意味することができる。

上記内部電極１２１、１２２の平均厚さは、本体１１０の長さ及び厚さ方向（Ｌ－Ｔ）の断面に対して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により画像をスキャンして測定することができる。

例えば、本体１１０の幅（Ｗ）方向の中央部で切断した長さ及び厚さ方向（Ｌ－Ｔ）の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によりスキャンした画像から抽出された任意の第１及び第２内部電極１２１、１２２に対して、長さ方向に等間隔の３０個の地点でその厚さを測定し、平均値を測定することができる。

外部電極１３１、１３２は、本体１１０に配置されて内部電極１２１、１２２と連結される。

図２ａに示された形態のように、本体１１０の第３及び第４面３、４にそれぞれ配置され、第１及び第２内部電極１２１、１２２とそれぞれ連結された第１及び第２外部電極１３１、１３２を含むことができる。

本実施形態では、積層型電子部品１００が２個の外部電極１３１、１３２を有する構造を説明しているが、外部電極１３１、１３２の個数や形状などは、内部電極１２１、１２２の形態やその他の目的によって変わり得る。

外部電極１３１、１３２はＣｕ及びＳｎを含む。

Ｃｕは、基本的に、内部電極との電気的連結性を確保する役割を果たし、Ｓｎは、焼成温度を下げてＣｕの拡散を制御する役割を果たすことができる。

一方、外部電極１３１、１３２は、上記内部電極と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含むことができる。

上述のように、Ｃｕの拡散係数は、６６０～７３０℃でＮｉに比べて略１００倍大きく、ＣｕからＮｉへ拡散は、主に拡散係数の差によるものである。但し、内部電極１２１、１２２のＮｉの一部も外部電極に拡散され得るため、外部電極１３１、１３２も内部電極１２１、１２２と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含むことができる。

外部電極１３１、１３２は、Ｃｕ及びＳｎを含む外部電極用導電性ペーストを用いて形成することができる。また、上記外部電極用導電性ペーストはガラスを含むことができ、外部電極１３１、１３２は焼成型電極であることができる。すなわち、上記外部電極用導電性ペーストを本体１１０に塗布して焼成することで、外部電極１３１、１３２を形成することができる。

また、上記外部電極用導電性ペーストは、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、及びこれらの合金のうち１つ以上をさらに含むことができ、これにより、外部電極１３１、１３２は、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、及びこれらの合金のうち１つ以上をさらに含むことができる。

さらに、外部電極１３１、１３２は多層構造を有することができる。

例えば、外部電極１３１、１３２は、本体１１０に配置される電極層１３１ａ、１３２ａと、電極層１３１ａ、１３２ａ上に形成されためっき層１３１ｂ、１３２ｂと、を含むことができる。ここで、電極層１３１ａ、１３２ａは、上述の外部電極を意味し得る。

また、電極層１３１ａ、１３２ａとめっき層１３１ｂ、１３２ｂとの間に、導電性金属及び樹脂を含む導電性樹脂層がさらに配置されることができる。

めっき層１３１ｂ、１３２ｂは、実装特性を向上させる役割を果たす。めっき層１３１ｂ、１３２ｂの種類は特に限定されず、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｄ、及びこれらの合金のうち１つ以上を含むめっき層であることができ、複数の層で形成されることができる。

めっき層１３１ｂ、１３２ｂのより具体的な例としては、めっき層１３１ｂ、１３２ｂは、Ｎｉめっき層またはＳｎめっき層であることができ、電極層１３１ａ、１３２ａ上にＮｉめっき層及びＳｎめっき層が順に形成された形態であってもよく、Ｓｎめっき層、Ｎｉめっき層、及びＳｎめっき層が順に形成された形態であってもよい。また、めっき層１３１ｂ、１３２ｂは、複数のＮｉめっき層及び／または複数のＳｎめっき層を含んでもよい。

積層型電子部品１００のサイズは特に限定する必要はない。

但し、小型化及び高容量化をともに達成するためには、誘電体層及び内部電極の厚さを薄くし、積層数を増加させる必要があるため、０４０２（長さ×幅、０．４ｍｍ×０．２ｍｍ）以下のサイズを有する積層型電子部品において、本発明による信頼性及び絶縁抵抗の向上効果がより顕著になることができる。

したがって、本体の第３面と第４面との間の距離をＬ、上記第５面と第６面との間の距離をＷと定義したときに、上記Ｌは０．４ｍｍ以下であり、上記Ｗは０．２ｍｍ以下であることができる。すなわち、０４０２（長さ×幅、０．４ｍｍ×０．２ｍｍ）サイズ以下の積層型電子部品であることができる。

以下、本発明の他の実施形態による積層型電子部品について詳細に説明する。但し、本発明の一実施形態と同一の図面が適用されることができ、符号も同一に適用されることができるため、図１から図６を参照して説明する。また、重複説明を避けるために、上記の本発明の一実施形態による積層型電子部品と重複される内容は省略する。

本発明の他の実施形態による積層型電子部品１００は、Ｎｉ及びＳｎを含む内部電極、及び誘電体層が交互に配置された本体と、上記本体の表面に配置されて上記内部電極と連結され、Ｃｕ及びＳｎを含む外部電極と、を含む積層型電子部品であって、上記内部電極は、上記外部電極と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含み、上記内部電極は、Ｓｎの含量が５ａｔ％以上である領域の長さが、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に５μｍ以上１０μｍ以下である。

Ｓｎの含量が５ａｔ％以上である領域の長さが、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に５μｍ未満である場合には、内部電極の一端部に合金が不十分に形成され、耐湿信頼性の向上効果が不十分になり得る。また、１０μｍを超える場合には、内部電極の一端部に合金が過多に形成されて厚さが厚くなるため、放射クラックが発生する恐れがある。

この際、内部電極１２１、１２２は、上記外部電極１３１、１３２と接する地点からＳｎの含量が５ａｔ％である地点まで、Ｓｎの含量が次第に減少する形態であることができる。これは、外部電極１３１、１３２から拡散されたＳｎを含み得るためである。

また、内部電極１２１、１２２は、Ｃｕの含量が１０ａｔ％以上である領域の長さが、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に５μｍ以上１０μｍ以下であることができる。

Ｃｕの含量が１０ａｔ％以上である領域の長さが、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に５μｍ未満である場合には、耐湿信頼性の向上効果が不十分になる可能性があり、１０μｍを超える場合には、放射クラックが発生する恐れがある。

この際、内部電極１２１、１２２は、上記外部電極１３１、１３２と接する地点からＣｕの含量が１０ａｔ％である地点まで、Ｃｕの含量が次第に減少する形態であることができる。これは、外部電極１３１、１３２から拡散されたＣｕを含み得るためである。

（実施例１）
図５は、Ｓｎを添加していない外部電極用導電性ペーストを用いて外部電極を形成した場合において、内部電極が外部電極と接する領域における（ａ）Ｃｕ元素及び（ｂ）Ｎｉ元素をＳＥＭ－ＥＤＸにて観察した写真である。

図６は、Ｓｎを５ｗｔ％添加した外部電極用導電性ペーストを用いて外部電極を形成した場合において、内部電極が外部電極と接する領域における（ａ）Ｃｕ元素、（ｂ）Ｎｉ元素、及び（ｃ）Ｓｎ元素をＳＥＭ－ＥＤＸにて観察した写真である。

図７は、Ｓｎを１０ｗｔ％添加した外部電極用導電性ペーストを用いて外部電極を形成した場合において、内部電極が外部電極と接する領域における（ａ）Ｃｕ元素、（ｂ）Ｎｉ元素、及び（ｃ）Ｓｎ元素をＳＥＭ－ＥＤＸにて観察した写真である。

測定装備としては、ＺＥＩＺＺ社のＱ－ＳＥＭ及びＯＸＦＯＲＤ社のＥＤＸを使用し、サンプルチップの幅方向の中央で長さ及び厚さ方向に切断した断面（Ｌ－Ｔ断面）の内部電極の端部をＥＳＤ ｍａｐｐｉｎｇ ｍｏｄｅで観察した。

図５及び図６を比較すると、Ｓｎを添加した場合に、Ｃｕの拡散がよりよく起こることが確認できる。但し、Ｃｕの拡散差が大きくはないことが確認できる。

これに対し、図７では、外部電極のＳｎが内部電極の方に多く拡散され、図５及び図６に比べてＣｕの拡散長さも長くなったことが確認できる。

したがって、外部電極用導電性ペーストに含まれたＳｎの含量を制御することにより、内部電極の端部に配置されたＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金の長さが制御可能であることが確認できる。

（実施例２）
外部電極用導電性ペーストに含まれたＳｎの含量及び焼成条件などを制御し、下記表１のＳｎの含量比を満たすサンプルチップを準備した。試験番号１～５は、Ｓｎを５ｗｔ％添加した外部電極用導電性ペーストを使用し、試験番号６～１０は、Ｓｎを１０ｗｔ％添加した外部電極用導電性ペーストを使用した。

表１のＳｎの含量比は、本体１１０の中央部における内部電極１２１、１２２のＳｎの含量をＣ１、上記内部電極と外部電極が接する地点から上記本体の内部方向に２μｍの地点における上記Ｓｎの含量をＣ２と定義したときに、Ｃ２／Ｃ１を意味する。

また、図２ｂを参照すると、内部電極１２１、１２２と外部電極１３１、１３２が接する地点から本体１１０の内部方向に２μｍの地点は、第１内部電極の場合は第３面から２μｍ離隔した地点であり、第２内部電極の場合は第４面から２μｍ離隔した地点である。また、本体１１０の中央部は、本体の長さ方向（Ｘ方向）の中央の１０μｍ領域内の任意の地点である。

Ｃ１及びＣ２は、容量形成部ＡをＺ方向に４等分して４つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に分け、各領域当たり４つの内部電極で測定した値の平均値を求めて下記表１に記載し、４つの領域の値を平均して下記表１に記載した。

各試験番号のサンプルチップに対して、容量、放射クラックの発生有無、及び耐湿信頼性を評価して下記表１に記載した。

放射クラックは、本体の幅方向の中央部で切断した長さ及び厚さ方向の断面において、クラックの発生有無を光学顕微鏡（Ｏｌｙｍｐｕｓ ＢＸ５３Ｍ ｘ１００）により観察した。

耐湿信頼性は、各サンプルチップに温度８５℃、相対湿度８５％で、４Ｖの電圧を印加し、絶縁抵抗値が初期数値に比べて１／１０以下に低くなる時までの時間を測定し、下記表１に記載した。

本発明で提示した１＜Ｃ２／Ｃ１＜１３．５を満たす試験番号１～７では、放射クラックが発生せず、耐湿信頼性にも優れていることが確認できる。

これに対し、Ｃ２／Ｃ１が１３．５以上である試験番号８～１０では、放射クラックが観察され、耐湿信頼性も５０時間以下と測定されて、劣っていることが確認できる。

一方、試験番号１～７の中でも、Ｃ２／Ｃ１が３．７以上である試験番号３～７が、耐湿信頼性により優れていることが確認できる。

また、試験番号１～７の中でも、Ｃ２／Ｃ１が７．０以上である試験番号６及び７が、耐湿信頼性にさらに優れ、静電容量もより高いことが確認できる。

図８は、試験番号７に対して、内部電極と外部電極が接する地点から本体の内部方向への距離による、内部電極のＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎの原子比を測定したものである。

内部電極と外部電極が接する地点から本体の内部方向への距離が増加するにつれて、内部電極のＣｕ及びＳｎの原子比は減少し、Ｎｉの原子比は増加することが確認できる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態及び添付図面により限定されず、添付の特許請求の範囲により限定する。よって、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で、当技術分野の通常の知識を有する者による多様な形態の置換、変形、及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属するといえる。

１００ 積層型電子部品
１１０ 本体
１１１ 誘電体層
Ａ 容量形成部
１１２、１１３ カバー部
１１４、１１５ マージン部
１２１、１２２ 内部電極
１３１、１３２ 外部電極

Claims (22)

1. Ｎｉ及びＳｎを含む内部電極、及び誘電体層が交互に配置された本体と、
   前記本体の表面に配置されて前記内部電極と連結され、Ｃｕ及びＳｎを含む外部電極と、を含む積層型電子部品であって、
   前記内部電極は、前記外部電極と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含み、
   前記本体の中央部における前記内部電極のＳｎの含量をＣ１、前記内部電極と外部電極が接する地点から前記本体の内部方向に２μｍの地点における前記内部電極のＳｎの含量をＣ２と定義したときに、
   Ｃ２／Ｃ１が１より大きく１３．５未満である、積層型電子部品。
2. 前記Ｃ２／Ｃ１が３．７以上１３．５未満である、請求項１に記載の積層型電子部品。
3. 前記Ｃ２／Ｃ１が７．０以上１３．５未満である、請求項２に記載の積層型電子部品。
4. 前記Ｃ２／Ｃ１が１より大きく８．９以下である、請求項１に記載の積層型電子部品。
5. 前記Ｃ２／Ｃ１が１．４以上８．９以下である、請求項４に記載の積層型電子部品。
6. 前記Ｃ２／Ｃ１が３．７以上８．９以下である、請求項５に記載の積層型電子部品。
7. 前記Ｃ２／Ｃ１が７．０以上８．９以下である、請求項６に記載の積層型電子部品。
8. 前記Ｃ１は０．１～１．０ａｔ％であり、前記Ｃ２は１．０～２０．０ａｔ％である、請求項１に記載の積層型電子部品。
9. 前記Ｎｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金は、Ｓｎ及びＣｕのａｔ％が、前記内部電極と外部電極が接する地点から前記本体の内部方向に向かって次第に減少する、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. 前記内部電極は、Ｓｎの含量が５ａｔ％以上である領域の長さが、前記内部電極と外部電極が接する地点から前記本体の内部方向に５μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１から９のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
11. 前記内部電極は、Ｃｕの含量が１０ａｔ％以上である領域の長さが、前記内部電極と外部電極が接する地点から前記本体の内部方向に５μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
12. 前記内部電極は、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、及びこれらの合金のうち１つ以上をさらに含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
13. 前記外部電極は、前記内部電極と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
14. 前記外部電極はガラスをさらに含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
15. 前記外部電極は、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、及びこれらの合金のうち１つ以上をさらに含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
16. 前記内部電極の平均厚さが０．４１μｍ以下である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
17. 前記誘電体層の平均厚さが０．４１μｍ以下である、請求項１から１６のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
18. Ｎｉ及びＳｎを含む内部電極、及び誘電体層が交互に配置された本体と、
    前記本体の表面に配置されて前記内部電極と連結され、Ｃｕ及びＳｎを含む外部電極と、を含む積層型電子部品であって、
    前記内部電極は、前記外部電極と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含み、
    前記内部電極は、Ｓｎの含量が５ａｔ％以上である領域の長さが、前記内部電極と外部電極が接する地点から前記本体の内部方向に５μｍ以上１０μｍ以下である、積層型電子部品。
19. 前記内部電極は、前記外部電極と接する地点からＳｎの含量が５ａｔ％である地点まで、Ｓｎの含量が次第に減少する、請求項１８に記載の積層型電子部品。
20. 前記内部電極は、Ｃｕの含量が１０ａｔ％以上である領域の長さが、前記内部電極と外部電極が接する地点から前記本体の内部方向に５μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１８または１９に記載の積層型電子部品。
21. 前記内部電極は、前記外部電極と接する地点からＣｕの含量が１０ａｔ％である地点まで、Ｃｕの含量が次第に減少する、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の積層型電子部品。
22. 前記外部電極は、前記内部電極と接する領域にＮｉ、Ｃｕ、及びＳｎを含む合金を含む、請求項１８から２１のいずれか一項記載の積層型電子部品。

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