(57)【要約】【課題】本発明は多層セラミック素子に関する。【解決手段】本発明の実施形態に係る多層セラミック素子は、素子本体と、前記素子本体内に配置された内部電極と、前記素子本体の外部で前記内部電極と電気的に連結された外部電極と、を備え、前記外部電極は、前記素子本体を覆う内層と、前記内層を覆って外部に露出する外層と、前記内層と前記外層との間に配置され、表面が酸化膜で覆われた金属と樹脂（ｒｅｓｉｎ）の複合材からなる中間層と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子本体と、
前記素子本体内に配置された内部電極と、
前記素子本体の外部で前記内部電極と電気的に連結された外部電極と、を備え、
前記外部電極は、
前記素子本体を覆う内層と、
前記内層を覆って外部に露出する外層と、
前記内層と前記外層との間に配置され、表面が酸化膜で覆われた銅金属（Ｃｕ  ｍｅｔａｌ）と樹脂（ｒｅｓｉｎ）の複合材からなる中間層と、を含む、多層セラミック素子。
【請求項２】
前記酸化膜は１０２ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載の多層セラミック素子。
【請求項３】
前記酸化膜は４ｎｍ超過の厚さを有する、請求項１に記載の多層セラミック素子。
【請求項４】
前記樹脂はエポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ  ｒｅｓｉｎ）を含む、請求項１に記載の多層セラミック素子。
【請求項５】
前記中間層は、外部衝撃を吸収すると、前記内層から分離されるソフト電極層（ｓｏｆｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｌａｙｅｒ）として提供される、請求項１に記載の多層セラミック素子。
【請求項６】
前記内層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、およびスズ（Ｓｎ）のうち少なくとも何れか一つを含み、
前記外層はニッケル（Ｎｉ）およびスズ（Ｓｎ）のうち少なくとも何れか一つを含む、請求項１に記載の多層セラミック素子。
【請求項７】
多層セラミック素子を外部電子機器と連結させるために設けられる多層構造の外部電極を備え、前記多層構造の最外側層の間でソフト電極層（ｓｏｆｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｌａｙｅｒ）として機能する中間層が酸化膜で表面が覆われた銅金属と樹脂（ｒｅｓｉｎ）の複合材からなる、多層セラミック素子。
【請求項８】
前記酸化膜は１０２ｎｍ未満の厚さを有する、請求項７に記載の多層セラミック素子。
【請求項９】
前記酸化膜は４ｎｍ超過の厚さを有する、請求項７に記載の多層セラミック素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層セラミック素子に関し、より詳細には、クラック発生による素子機能低下を防止し、素子の外部電極に対する耐熱特性を向上させた多層セラミック素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な薄膜型多層セラミックコンデンサ（Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｃｏｎｄｅｎｓｏｒ；ＭＬＣＣ）のようなチップ部品は、素子本体、内部電極、および外部電極などで構成される。前記素子本体は、いわゆるグリーンシートと称する複数の誘電体シートの積層物であり、前記内部電極は前記誘電体シートにそれぞれ提供される。また、前記外部電極は、前記内部電極と電気的に連結され、かつ前記素子本体の外部両端部を覆う構造を有する。
【０００３】
通常、多層セラミック素子は、素子の特性向上を目的として設計されるため、外部の物理的な圧力や衝撃、熱的衝撃、その他の振動などに対しては相対的に脆弱な構造を有する。そのため、前記多層セラミック素子に物理的衝撃または熱的衝撃が加えられると、前記素子本体にクラック（ｃｒａｃｋ）が発生する。このようなクラックは、主に前記外部電極の先端部分に隣接する素子本体の表面から始まり、前記素子本体の内部に進行する形態を示す。
【０００４】
このようなクラックによるチップ部品の損傷を防止する技術として、外部衝撃を吸収できる構造を有するように外部電極を製造する技術が挙げられる。例えば、外部電極は、前記素子本体を直接覆う内部金属層と、外部に露出する外部金属層と、前記内部金属層と前記外部金属層との間に介在された中間層と、からなる構造を有することができる。このような中間層は、外部衝撃が発生した際に前記内部金属層から分離されて外部衝撃を吸収するために提供され、曲げクラックが発生してもチップ部品の機能は正常に維持することができる。
【０００５】
しかし、前記中間層は、金属と高分子樹脂の混合材料を用いて製造され、この場合、前記チップ部品の製造のための高温工程で前記高分子樹脂が熱分解されて、前記内部金属層と前記中間層との間が離れて内部ボイド（ｖｏｉｄ）が発生する。このようなボイドおよび剥離現象はチップ部品を実装した電子機器の駆動による問題ではなく、チップ部品そのものが有する問題であり、前記チップ部品の機能を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国公開特許第１０-２００６-００４７７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、外部衝撃によるクラックの発生時にも機能を維持する多層セラミック素子を提供することにある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、素子の外部電極に対する耐熱特性を向上させた多層セラミック素子を提供することにある。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、高温工程時に多層構造を有する外部電極の各層が剥離される現象を防止する多層セラミック素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る多層セラミック素子は、素子本体と、前記素子本体内に配置された内部電極と、前記素子本体の外部で前記内部電極と電気的に連結された外部電極と、を備え、前記外部電極は、前記素子本体を覆う内層と、前記内層を覆って外部に露出する外層と、前記内層と前記外層との間に配置され、表面が酸化膜で覆われた金属と樹脂（ｒｅｓｉｎ）の複合材からなる中間層と、を含む。
【００１１】
本発明の形態によれば、前記酸化膜は１０２ｎｍ未満の厚さを有することができる。
【００１２】
本発明の形態によれば、前記酸化膜は４ｎｍ超過の厚さを有することができる。
【００１３】
本発明の形態によれば、前記酸化膜は４ｎｍ超過、１０２ｎｍ未満の厚さを有することができる。
【００１４】
本発明の形態によれば、前記金属は銅（Ｃｕ）を含み、前記樹脂はエポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ  ｒｅｓｉｎ）を含むことができる。
【００１５】
本発明の形態によれば、前記中間層は、外部衝撃を吸収すると、前記内層から分離されるソフト電極層（ｓｏｆｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｌａｙｅｒ）として提供されることができる。
【００１６】
本発明の形態によれば、前記内層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、およびスズ（Ｓｎ）のうち少なくとも何れか一つを含み、前記外層はニッケル（Ｎｉ）およびスズ（Ｓｎ）のうち少なくとも何れか一つを含むことができる。
【００１７】
本発明の形態によれば、前記素子本体は、側面と、前記側面を連結する周縁面と、を有しており、前記外部電極は、前記側面を覆う前面部および前記前面部から延長して前記周縁面の一部を覆うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る多層セラミック素子は、素子本体の両端部を覆い、内層と外層との間に配置されてソフト電極層として機能する中間層を適宜厚さの酸化膜で表面が覆われた金属と高分子樹脂からなる金属-樹脂複合材で製造して、前記中間層の耐熱特性を向上させることにより、多層セラミック素子の製造過程で高分子樹脂の熱分解による外部電極不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る多層セラミック素子を示す図である。
【図２】図１に示した中間層の組成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る多層セラミック素子外部電極の中間層の組成を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相違する多様な形態で具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一の参照符号は同一の構成要素を示す。
【００２１】
本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。
【００２２】
また、本明細書で記述する実施形態は本発明の理想的な例示図である断面図及び／または平面図を参照して説明する。図面において、膜及び領域の厚さは技術的内容の効果的な説明のために誇張されたものである。したがって、製造技術及び／または許容誤差などによって例示図の形態が変形されることができる。したがって、本発明の実施形態は図示された特定形態に制限されるものではなく、製造工程によって生成される形態の変化も含むものである。例えば、直角に図示されたエッチング領域はラウンド状または所定曲率を有する形態であることができる。
【００２３】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態に係る多層セラミック素子およびその製造方法について詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施形態に係る多層セラミック素子を示す図であり、図２は図１に示す中間層の組成を示す図である。また、図３は本発明の実施形態に係る多層セラミック素子外部電極の中間層の組成を示す写真である。
【００２５】
図１および図２を参照すると、本発明の実施形態に係る多層セラミック素子１００は、素子本体（ｄｅｖｉｃｅ  ｂｏｄｙ）１１０と、内部電極（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１２０と、外部電極（ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１３０と、を含むことができる。
【００２６】
前記素子本体１１０は、複数のシートが積層された多層構造を有することができる。前記シートとしては、いわゆるグリーンシート（ｇｒｅｅｎ  ｓｈｅｅｔ）と称する誘電体シートが使用され、これらの積層物はほぼ六面体の形状をなすことができる。これにより、前記素子本体１１０は、二つの側面１１２と、前記側面１１２を連結する四つの周縁面１１４と、を有することができる。
【００２７】
前記内部電極１２０は、前記素子本体１１０の長さ方向にほぼ平行に配置されることができる。前記内部電極１２０は前記シートそれぞれに形成された回路パターンであることができる。前記内部電極１２０は前記外部電極１３０に接触した金属パターンであることができる。前記内部電極１２０は、前記シートそれぞれに形成され、前記側面１１２から前記素子本体１１０の内部に延長した構造を有することができる。前記内部電極１２０は、フローティングパターン（ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｐａｔｔｅｒｎ）を選択的にさらに含むことができる。前記フローティングパターンは、前記素子本体１１０内で前記外部電極１３０に接触することなく、前記側面１１２の間に配置されることができる。
【００２８】
前記外部電極１３０は前記素子本体１１０の両端部を覆うことができる。前記外部電極１３０は前面部１３１ａおよびバンド部１３１ｂからなっており、前記前面部１３１ａは前記側面１１２を覆い、前記バンド部１３１ｂは前記前面部１３１ａから延長して前記周縁面１１４の一部を覆うことができる。前記バンド部１３１ｂは、前記多層セラミック素子１００を回路基板のような外部機器（図示せず）に接合させるための接合部分であることができる。
【００２９】
前記外部電極１３０は多層構造を有することができる。一例として、前記外部電極１３０は、内層１３２と、外層１３４と、中間層１３６と、を有することができる。前記内層１３２は前記素子本体１１０の両端部を直接覆う最内部電極層であることができる。前記内層１３２は様々な種類の金属からなることができる。例えば、前記内層１３２は銅（Ｃｕ）および銀（Ａｇ）のうち少なくとも何れか一つを含む金属材質からなることができる。前記外層１３４は外部に露出する前記外部電極１３０の最外側の電極層であることができる。前記外層１３４は前記内層１３２を覆う構造を有し、様々な種類の金属からなることができる。例えば、前記外層１３４は、ニッケル（Ｎｉ）およびスズ（Ｓｎ）のうち少なくとも何れか一つを含む金属材質からなることができる。
【００３０】
前記中間層１３６は、前記内層１３２と前記外層１３４との間に介在されることができる。前記中間層１３６は、前記多層セラミック素子１００に対して外部衝撃が加えられる場合に前記外部衝撃を吸収する機能を行うことができる。一例として、前記中間層１３６は、前記外部衝撃が発生した際に、前記内層１３２から分離されて前記外部衝撃を吸収する、いわゆるソフト電極層（ｓｏｆｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｌａｙｅｒ）として機能することができる。前記のような中間層１３６が前記内層１３２から分離されても、前記多層セラミック素子１００の機能を維持することができる。より具体的に、前記中間層１３６が前記内層１３２から分離される場合、前記外部衝撃による前記素子本体１１０のクラック発生による多少の容量低下のみが生じるだけであり、絶縁抵抗（ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の低下は発生しないため、致命的な不良を防止し、かつ素子の機能を維持することができる。
【００３１】
前記中間層１３６は、表面が所定の酸化膜で覆われた金属および樹脂（ｒｅｓｉｎ）からなる金属-樹脂複合材１３８で製造されることができる。一例として、前記金属-樹脂複合材１３８は、金属１３８ａと、前記金属１３８ａの表面を覆う酸化膜１３８ｂと、高分子樹脂１３８ｃと、からなることができる。前記酸化膜１３８ｂによって表面が覆われた金属１３８ａは、前記高分子樹脂１３８ｃ内にほぼ均一に分布して形成されることができる。このような金属-樹脂複合材１３８で製造された中間層１３６の組成は図３に示すとおりである。
【００３２】
前記金属１３８ａは前記内層１３２と前記外層１３４を電気的に連結するために提供されることができる。前記金属１３８ａとしては、表面に酸化膜形成が可能または容易な金属が使用されることができる。一例として、前記金属１３８ａとしては銅金属（Ｃｕ  ｍｅｔａｌ）が使用されることができる。前記金属１３８ａが銅以外の表面に酸化膜を形成することが困難な金属、例えば銀（Ａｇ）の場合には、酸化膜を所望の厚さに制御しようとする技術の適用が困難なことがある。
【００３３】
前記酸化膜１３８ｂは、前記中間層１３６に高温耐熱特性を高めるために提供されることができる。前記高分子樹脂１３８ｃは、前記中間層１３６が前記内層１３２と前記外層１３４との適した接合力および軟性を付与してストレス（ｓｔｒｅｓｓ）を吸収する機能を行うために提供されることができる。また、前記高分子樹脂１３８ｃは、前記金属１３８ａと前記中間層１３６をなす主要物質であるため、前記高分子樹脂１３８ｃの含量を高めるか低めることで、前記金属１３８ａの含量を低めるか高めることができる。したがって、前記高分子樹脂１３８ｃの含量を調節することにより、前記金属１３８ａの相対的な含量を増減させ、前記中間層１３６の導電性を調節することができる。
【００３４】
前記酸化膜１３８ｂは、前記中間層１３６が上述したソフト電極層としての機能を行うために、その厚さが調節されることができる。例えば、前記酸化膜１３８ｂの厚さが著しく厚い場合、前記多層セラミック素子１００の実装工程時に行われる高温工程で前記高分子樹脂１３８ｃの熱分解を防止する機能を行うことが困難なことがある。前記金属-樹脂複合材１３８に対して２５０℃〜３００℃の温度雰囲気で実装される場合、前記高分子樹脂１３８ｃが熱分解されて前記金属-樹脂複合材１３８の重量が減少することを確認することができる。しかし、前記酸化膜の形成を抑制した状態の金属-樹脂複合材の場合、前記高分子樹脂の熱分解温度が高くなることを確認することができ、これは酸化膜の形成を抑制する場合に前記中間層１３６の耐熱特性が向上すると解釈することができる。したがって、前記酸化膜１３８ｂの厚さは、前記中間層１３６の耐熱特性を確保できる最大厚さ以下で提供されることが好ましい。
【００３５】
ここで、前記酸化膜１３８ｂの厚さは平均厚さを意味することができる。すなわち、前記酸化膜１３８ｂの適宜厚さ値は、前記酸化膜１３８ｂが前記金属１３８ａの表面にほぼ均一に形成されたことを仮定して説明したが、前記酸化膜１３８ｂは前記金属-樹脂複合材１３８内に局所的にその厚さが不均一に形成されていることもある。すなわち、前記酸化膜１３８ｂは、前記金属１３８ａの表面全体を所定厚さでコーティングした形態ではなく、不規則的な厚さおよび形態で覆うことができる。したがって、前記酸化膜１３８ｂの好ましい厚さは、前記金属-樹脂複合材１３８全体に対して前記金属１３８ａの表面を覆うほぼ平均的な厚さを意味することができる。
【００３６】
前記のような前記金属-樹脂複合材１３８は、前記金属１３８ａに対して酸化膜１３８ｂ形成工程を行って酸化金属粒子を製造した後、これを高分子樹脂１３８ｃと混合して製造することができる。
【００３７】
［実施例]
サイズ１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍの１ｎＦ容量を有する多層セラミック素子５００個を製作した。この際、前記多層セラミック素子の外部電極の形成はノーマル（ｎｏｒｍａｌ）構造（Ｃｕ内層電極のみがある構造）、ソフト電極構造（Ｃｕ内層電極とともに中間層がある構造）にそれぞれ製作した。製作されたソフト電極構造の場合、金属酸化膜に対する影響を評価するために、多層セラミック素子の製造工程のうち外部電極を硬化させるための硬化工程の硬化雰囲気を条件別に進行して多数のサンプルを製作した。この際、硬化雰囲気は、表１に示すように、窒素ガス（Ｎ２）と空気（ａｉｒ）の流量比を調節して制御した。また、最終製作されたサンプルの中間層の金属酸化膜の厚さはＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて測定した。
【００３８】
曲げ強度評価の場合、条件別に５０個のサンプルに対して１ｍｍ／ｓｅｃの速度で５ｍｍまで曲げを印加し、初期容量に対して±１０％以上外れた場合を不良（ｆａｉｌ）と処理した。
【００３９】
剥離評価の場合、条件別に１００個のサンプルに対して略２９０℃に維持された半田槽（ｓｏｌｄｅｒ  ｂａｔｈ）に５秒間浸漬（ｄｉｐｐｉｎｇ）した後、ＤＰＡして確認した。
【００４０】
不メッキ評価の場合、条件別に１００個のサンプルに対して略２４０℃に維持された半田槽（ｓｏｌｄｅｒ  ｂａｔｈ  ｏｒ  Ｐｄ  ｂａｔｈ）に略５秒間浸漬した後、電極面積の略９５％以上のカバレージ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を形成することができなかった頻度数を示した。
【００４１】
耐湿負荷評価の場合、条件別に５００個のサンプルに対して略８５℃、８５％（ＲＨ）、２００Ｖに略１５時間位維持し、ＩＲが１０４Ω（ｏｈｍ）以下の場合を不良と判断した。
【００４２】
上述した酸化膜の厚さによって分類されたサンプルの曲げ強度、剥離、不メッキ、また耐湿負荷評価を整理して表１に示した。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
前記表１に示したように、ソフト電極構造を適用していないノーマル構造のサンプルは、剥離評価と不メッキ評価では異常が発生しなかったが、曲げ強度評価で総５０個のサンプルのうち２７個のサンプルが初期容量に対して±１０％以上外れていると測定され、耐湿負荷評価で総５００個のサンプルのうち１１個のサンプルのＩＲが１０４Ω（ｏｈｍ）以下に低下することが観察された。したがって、前記で説明した外部電極にソフト電極である中間層を備える構造が、中間層を備えていないノーマル構造に比べて、曲げ強度および耐湿負荷特性が高いことを確認した。
【００４５】
ソフト電極構造を有するサンプルのうち酸化膜の厚さが略４ｎｍ以下の場合、曲げ強度、剥離、耐湿負荷評価では全て異常がなかったが、不メッキが発生した。したがって、前記酸化膜の厚さが少なくとも４ｎｍを超えると、不メッキの問題点を解決することができると確認された。反面、酸化膜の厚さが略１０２ｎｍ以上の場合、曲げ強度、剥離、耐湿負荷不良が発生した。したがって、前記酸化膜の厚さが１０２ｎｍ未満の場合に、曲げ強度、剥離、耐湿負荷の問題点を解決することができると確認された。
【００４６】
上述したように、本発明の実施形態に係る多層セラミック素子１００は、素子本体１１０の両端部を覆う外部電極１３０を含み、前記外部電極１３０は内層１３２と外層１３４との間に介在されてソフト電極層として機能する中間層１３６を備え、前記中間層１３６は、適宜厚さで金属１３８ａの表面を覆う酸化膜１３８ｂと高分子樹脂１３８ｃからなる金属-樹脂複合材１３８で製造することができる。この場合、前記中間層１３６の耐熱特性を向上させることができ、前記多層セラミック素子１００の製造過程で、前記中間層１３６の高分子樹脂１３８ｃの熱分解による前記内層１３２と前記外層１３４との間の剥離現象を防止することができる。これにより、本発明に係る多層セラミック素子は、素子本体の両端部を覆い、内層と外層との間に配置されてソフト電極層として機能する中間層を適宜厚さの酸化膜で表面が覆われた金属と高分子樹脂からなる金属-樹脂複合材で製造して、前記中間層の耐熱特性を向上させることにより、多層セラミック素子の実装過程で高分子樹脂の熱分解による外部電極不良を防止することができる。
【００４７】
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。
【符号の説明】
【００４８】
１００  多層セラミック素子
１１０  素子本体
１１２  側面
１１４  周縁面
１２０  内部電極
１３０  外部電極
１３２  内層
１３４  外層
１３６  中間層
【図１】
2014165493.tif 000004
【図２】
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【図３】
2014165493.tif 000006