JP7505679B2 - 積層型キャパシタ - Google Patents

Description

本発明は、積層型キャパシタに関する。

通常の積層型キャパシタは、外部電極のめっき層がニッケルめっき層と錫めっき層からなり、基板に実装する際に錫を含む半田（Ｓｎ－ｂａｓｅ ｓｏｌｄｅｒ）を用いている。

しかし、錫を含む半田の場合、製品において１５０℃以上の高温信頼性を求める場合にクラックなどの問題が発生し得る。したがって、最近では、接合材料としてエポキシと金属性フィラーを主成分とする導電性接着剤などが用いられている。

しかし、接合材料として上記導電性接着剤を用いると、外部電極のめっき層が錫からなる場合には導電性接着剤とめっき層間の接合力が低下するため、積層型キャパシタの実装不良が増加する問題が発生し得る。

韓国登録特許第１０－１３１３６９９号公報

本発明は、導電性接着剤を用いて積層型キャパシタを基板に実装する際に、高温信頼性を求めても、導電性接着剤とめっき層間の接合力低下を防止して実装不良を防止することができる積層型キャパシタを提供することを目的とする。

本発明の一側面は、誘電体層及び複数の内部電極を含むキャパシタ本体と、上記キャパシタ本体の両端部にそれぞれ配置され、内部電極の露出した部分と接続される外部電極と、を含み、上記外部電極は、上記内部電極と接続されるように上記キャパシタ本体に形成される導電層と、ニッケル（Ｎｉ）とリン（Ｐ）を含み、上記導電層をカバーするように形成される内側めっき層と、パラジウム（Ｐｄ）とリン（Ｐ）を含み、上記内側めっき層をカバーするように形成される外側めっき層と、を含む、積層型キャパシタを提供する。

本発明の一実施形態において、上記内側めっき層は、内側めっき層の総重量に対するリンの含有量が４重量％超８重量％以下であることができる。

本発明の一実施形態において、上記キャパシタ本体は、互いに対向する第１及び第２面と、第１及び第２面と連結され、互いに対向する第３及び第４面と、第１及び第２面と連結され、且つ第３及び第４面と連結される第５及び第６面とを含み、誘電体層を挟んで一端が上記キャパシタ本体の第３及び第４面を介して交互に露出するように配置される複数の内部電極を含むことができる。

本発明の一実施形態において、上記外部電極の導電層は、キャパシタ本体の第３及び第４面にそれぞれ形成されて内部電極の露出した部分と接続される接続部と、上記接続部から上記キャパシタ本体の第１面の一部まで延長されるバンド部と、を含むことができる。

本発明の一実施形態において、上記内側めっき層は、上記導電層上にニッケルとリンを含む第１金属層を無電解めっきすることにより形成され、上記外側めっき層は、上記内側めっき層上にパラジウムとリンを含む第２金属層を無電解めっきすることにより形成されることができる。

本発明の一実施形態において、上記導電層は、銅と銀の少なくとも一つを含むことができる。

本発明の一実施形態において、上記内側めっき層の厚さは１～１０μｍであることができる。

本発明の一実施形態によると、導電性接着剤を用いて積層型キャパシタを基板に実装する際に、高温信頼性を求めても、導電性接着剤とめっき層間の接合力低下を防止して積層型キャパシタの実装不良を防止することができるという効果がある。

本発明の一実施形態による積層型キャパシタを概略的に示す斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は図１の積層型キャパシタに適用される第１及び第２内部電極をそれぞれ示す平面図である。 図１のＩ－Ｉ'線に沿った断面図である。 図３における外部電極に導電層のみが形成されている様子を示す断面図である。 図４における外部電極に内側めっき層がさらに形成されている様子を示す断面図である。

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、当該技術分野における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）がされることがあり、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。

なお、明細書全体において、ある構成要素を「含む」ということは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外する意味ではなく、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。

以下、本発明の実施形態を明確に説明するために、キャパシタ本体１１０の方向を定義すると、図面に示されているＸ、Ｙ、Ｚはそれぞれ、キャパシタ本体１１０の長さ方向、幅方向及び厚さ方向を示す。また、本実施形態において、Ｚ方向は、誘電体層が積層される積層方向と同一の概念として用いられることができる。

図１は本発明の一実施形態による積層型キャパシタを概略的に示す斜視図であり、図２の（ａ）及び（ｂ）は図１の積層型キャパシタに適用される第１及び第２内部電極をそれぞれ示す平面図であり、図３は図１のＩ－Ｉ'線に沿った断面図である。

図１～図３を参照すると、本実施形態による積層型キャパシタ１００は、キャパシタ本体１１０と、第１及び第２外部電極１３０、１４０と、を含む。

キャパシタ本体１１０は、複数の誘電体層１１１をＺ方向に積層した後に焼成したものであり、キャパシタ本体１１０の互いに隣接する誘電体層１１１の間の境界は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を利用せずには確認し難いほど一体化することができる。

このとき、キャパシタ本体１１０は、ほぼ六面体状であることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。また、キャパシタ本体１１０の形状、寸法、及び誘電体層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るものではない。

本実施形態では、説明の便宜のために、キャパシタ本体１１０のＺ方向に互いに対向する両面を第１及び第２面１、２、第１及び第２面１、２と連結され、Ｘ方向に互いに対向する両面を第３及び第４面３、４、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、Ｙ方向に互いに対向する両面を第５及び第６面５、６と定義する。また、本実施形態において、積層型キャパシタ１００の実装面は、キャパシタ本体１１０の第１面１であることができる。

誘電体層１１１は、高誘電率の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）系またはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）系セラミック粉末などを含むことができるが、十分な静電容量を得ることができる限り、本発明はこれに限定されるものではない。

また、誘電体層１１１には、上記セラミック粉末と共に、セラミック添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤、及び分散剤などがさらに添加されることができる。

上記セラミック添加剤としては、例えば、遷移金属酸化物または遷移金属炭化物、希土類元素、マグネシウム（Ｍｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）などが用いられることができる。

かかるキャパシタ本体１１０は、キャパシタの容量形成に寄与する部分としての活性領域と、上下マージン部として、Ｚ方向に上記活性領域の上下部にそれぞれ形成される上部及び下部カバー１１２、１１３と、を含むことができる。

上部及び下部カバー１１２、１１３は、内部電極を含まないことを除いては、誘電体層１１１と同一の材料及び構成を有することができる。

かかる上部及び下部カバー１１２、１１３は、単一の誘電体層または２つ以上の誘電体層を、上記活性領域の上下面にそれぞれＺ方向に積層して形成することができ、基本的には物理的または化学的ストレスによる第１及び第２内部電極１２１、１２２の損傷を防止する役割を果たすことができる。

第１及び第２内部電極１２１、１２２は、互いに異なる極性が印加される電極であって、誘電体層１１１を挟んでＺ方向に沿って交互に配置され、一端がキャパシタ本体１１０の第３及び第４面３、４を介してそれぞれ露出することができる。

このとき、第１及び第２内部電極１２１、１２２は、中間に配置された誘電体層１１１によって互いに電気的に絶縁されることができる。

このように、キャパシタ本体１１０の第３及び第４面３、４を介して交互に露出する第１及び第２内部電極１２１、１２２の端部は、後述するキャパシタ本体１１０の第３及び第４面３、４に配置される第１及び第２外部電極１３０、１４０とそれぞれ接続されて電気的に連結されることができる。

上述の構成によって、第１及び第２外部電極１３０、１４０に所定の電圧が印加されると、第１及び第２内部電極１２１、１２２の間に電荷が蓄積される。

このとき、積層型キャパシタ１００の静電容量は、活性領域においてＺ方向に沿って互いに重なる第１及び第２内部電極１２１、１２２の重なり面積と比例する。

また、第１及び第２内部電極１２１、１２２を形成する材料は、特に制限されず、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム－銀（Ｐｄ－Ａｇ）合金などの貴金属材料及びニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）のうち１つ以上の材料からなる導電性ペーストを用いて形成することができる。

このとき、上記導電性ペーストの印刷方法は、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。

第１及び第２外部電極１３０、１４０は、互いに異なる極性の電圧が提供され、キャパシタ本体１１０のＸ方向における両端部に配置され、第１及び第２内部電極１２１、１２２の露出する部分とそれぞれ接続されて電気的に連結されることができる。

このとき、第１及び第２外部電極１３０、１４０は、キャパシタ本体１１０の表面に形成され、第１及び第２内部電極１２１、１２２と接続される第１及び第２導電層１３１、１４１と、第１及び第２導電層１３１、１４１をそれぞれカバーするように形成される第１及び第２内側めっき層１３２、１４２と、第１及び第２内側めっき層１３２、１４２をそれぞれカバーするように形成される第１及び第２外側めっき層１３３、１４３と、をそれぞれ含む。

図４に示されるように、第１導電層１３１は、第１接続部１３１ａと、第１バンド部１３１ｂと、を含むことができる。

第１接続部１３１ａは、キャパシタ本体１１０の第３面３に形成され、第１内部電極１２１の露出した部分と接続される部分であり、第１バンド部１３１ｂは、第１接続部１３１ａからキャパシタ本体１１０の第１面１の一部まで延長される部分である。

このとき、第１バンド部１３１ｂは、固着強度の向上などのために、キャパシタ本体１１０の第５及び第６面５、６の一部及び第２面２の一部までさらに延長されることができる。

第２導電層１４１は、第２接続部１４１ａと、第２バンド部１４１ｂと、を含むことができる。

第２接続部１４１ａは、キャパシタ本体１１０の第４面４に形成され、第２内部電極１２２の露出した部分と接続される部分であり、第２バンド部１４１ｂは、第２接続部１４１ａからキャパシタ本体１１０の第１面１の一部まで延長される部分である。

このとき、第２バンド部１４１ｂは、固着強度の向上などのために、キャパシタ本体１１０の第５及び第６面５、６の一部及び第２面２の一部まで延長されることができる。

かかる第１及び第２導電層１３１、１４１は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）の少なくとも一つを含むと共に、ガラス（Ｇｌａｓｓ）及びエポキシ（Ｅｐｏｘｙ）などをさらに含むことができる。

第１及び第２内側めっき層１３２、１４２は、ニッケル（Ｎｉ）とリン（Ｐ）を含んで形成されることができる。

また、図５に示されるように、第１及び第２内側めっき層１３２、１４２は、第１及び第２導電層１３１、１４１上にニッケルとリンを含む第１金属層をめっきして形成されることができる。

このとき、第１及び第２内側めっき層１３２、１４２はそれぞれ、無電解めっきで形成されることができる。このように無電解めっきで第１及び第２内側めっき層１３２、１４２を形成すると、電解めっきと比べてもめっき特性が大きく変わらず、且つ電解めっきで形成された皮膜よりも優れた耐食性を有することができ、位置ごとにほぼ同一にめっきが成長して均一なめっき厚さを有することができる。

また、電解めっき方法は、バレルめっきを行う際に通電のためのスチールボールなどのダミーをさらに投入してめっきを行うが、本実施形態のように、無電解めっきを行うと、ダミーなしに被めっき体のみをめっきすることができるため、めっき準備作業及びめっき後の被めっき体の不良選別作業をより容易に行うことができる。

また、第１及び第２内側めっき層１３２、１４２は、第１及び第２内側めっき層１３２、１４２のそれぞれの総重量に対するリンの含有量が４重量％超８重量％以下であることができる。

下記表１において、耐食性は塩水噴霧試験を介して確認することができ、時間が長ければ長いほど耐食性に優れることを示す。

このとき、リンはニッケル皮膜の特性を決定する役割を果たすことができる。表１を参照すると、リン（Ｐ）が含まれていない＃１は、無電解めっきではめっきが不可能な条件である。

そして、リンの含有量が４重量％以下である＃２、＃３では、第１及び第２内側めっき層１３２、１４２の耐食性が減少することが確認できる。これにより、めっき時に安定性が低下する問題が発生し得る。

そして、リンの含有量が８重量％を超える＃８、＃９では、ニッケルの析出速度が低下することが確認できる。

このように、ニッケルの析出速度が低下した場合、めっき厚さを同一に形成するためには、より多くのめっき時間を必要とし、結果的に製品の製造時間が増加して生産性が低下する問題が発生し得る。

また、第１及び第２内側めっき層１３２、１４２の厚さは４μｍであることができる。第１及び第２内側めっき層１３２、１４２の厚さが４μｍ未満であると、ニッケルカバレッジが不足して下部の第１及び第２導電層１３１、１４１が露出するという不良の問題が発生し得る。

第１及び第２外側めっき層１３３、１４３はパラジウム（Ｐｄ）とリン（Ｐ）を含んで形成されることができる。

また、第１及び第２外側めっき層１３３、１４３はそれぞれ、第１及び第２内側めっき層１３２、１４２上にパラジウムとリンを含む第２金属層を無電解めっきすることにより形成されることができる。

このとき、第１及び第２外側めっき層１３３、１４３は、第１及び第２内側めっき層１３２、１４２のニッケル成分が酸化するのを防止する役割を果たすため、好ましくは、酸化の少ない貴金属を含む材料を用いて薄く形成することができる。

第１及び第２外側めっき層１３３、１４３の厚さが厚くなると、めっき層の割れなどの問題が発生する可能性が高くなる。

このように、無電解めっきで第１及び第２外側めっき層１３３、１４３を形成すると、電解めっきと比べてめっき特性が大きく変わらず、且つ電解めっきで形成された皮膜よりも優れた耐食性を有することができ、位置ごとにほぼ同一にめっきが成長して均一なめっき厚さを有することができる。

本実施形態の積層型キャパシタは、導電性接着剤を用いて基板に実装し、１５０℃以上の高温信頼性を必要とする製品である。

第１及び第２外側めっき層１３３、１４３は、基板に実装する際に上記導電性接着剤と接触する部分であり、基板との接合力低下が発生せず、且つ錫を含んでいないため、高温での信頼性問題も発生しない。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的事項を逸脱しない範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは、当技術分野における通常の知識を有する者には自明である。

１００ 積層型キャパシタ
１１０ キャパシタ本体
１１１ 誘電体層
１１２、１１３ カバー
１２１、１２２ 第１及び第２内部電極
１３０、１４０ 第１及び第２外部電極
１３１、１４１ 第１及び第２導電層
１３２、１４２ 第１及び第２内側めっき層
１３３、１４３ 第１及び第２外側めっき層

Claims (9)

1. 誘電体層及び複数の内部電極を含むキャパシタ本体と、
   前記キャパシタ本体の両端部にそれぞれ配置され、内部電極の露出した部分と接続される外部電極と、を含み、
   前記外部電極は、
   前記内部電極と接続されるように前記キャパシタ本体に形成される導電層と、
   ニッケル（Ｎｉ）とリン（Ｐ）を含み、前記導電層をカバーするように形成される内側めっき層と、
   パラジウム（Ｐｄ）とリン（Ｐ）を含み、前記内側めっき層をカバーするように形成される外側めっき層と、を含み、
   前記内側めっき層は、内側めっき層の総重量に対するリンの含有量が４重量％超８重量％以下である、
   積層型キャパシタ。
2. 前記外側めっき層は、基板に接合される請求項１に記載の積層型キャパシタ。
3. 前記外側めっき層は、導電性接着剤と接触する請求項１または２に記載の積層型キャパシタ。
4. 前記外側めっき層は、前記外部電極における最外層である請求項１～３の何れか一項に記載の積層型キャパシタ。
5. 前記キャパシタ本体は、互いに対向する第１及び第２面と、第１及び第２面と連結され、互いに対向する第３及び第４面と、第１及び第２面と連結され、且つ第３及び第４面と連結される第５及び第６面とを含み、誘電体層を挟んで一端が前記キャパシタ本体の第３及び第４面を介して交互に露出するように配置される複数の内部電極を含む、請求項１～４の何れか一項に記載の積層型キャパシタ。
6. 前記外部電極の導電層は、キャパシタ本体の第３及び第４面にそれぞれ形成されて内部電極の露出した部分と接続される接続部と、前記接続部から前記キャパシタ本体の第１面の一部まで延長されるバンド部と、を含む、請求項５に記載の積層型キャパシタ。
7. 前記内側めっき層は、前記導電層上にニッケルとリンを含む第１金属層を無電解めっきすることにより形成され、
   前記外側めっき層は、前記内側めっき層上にパラジウムとリンを含む第２金属層を無電解めっきすることにより形成される、請求項１～６の何れか一項に記載の積層型キャパシタ。
8. 前記導電層は、銅と銀の少なくとも一つを含む、請求項１～７の何れか一項に記載の積層型キャパシタ。
9. 前記内側めっき層の厚さは１～１０μｍである、請求項１～８の何れか一項に記載の積層型キャパシタ。