KR100465845B1 - Multi layered ceramic capacitor and composition of the electrode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 니켈-내부전극이 적층된 세라믹 소체와, 상기 세라믹 소체의 양측에 형성되어 외부로 다소 돌출된 내부전극과 연결된 외부전극으로 이루어진 커패시터에 있어서: 상기 외부전극은, 상기 내부전극에 연결되며 니켈(Ni)전극으로 이루어진 제 1 외부전극; 상기 제 1 외부전극의 외측에 형성되는 구리(Cu) 또는 은(Ag)으로 이루어진 제 2 외부전극; 상기 제 2 외부전극의 외측에 도금되는 니켈(Ni)로 이루어진 제 3 외부전극; 및 상기 제 3 외부전극의 외측에 도금되는 주석-납(Sn-Pb) 합금으로 이루어진 제 4 외부전극;을 구비하여, 외부전극의 조성물을 종래와 다르게 형성함과 아울러 외부전극을 니켈전극층을 포함한 다층 구조로 형성함으로써, 납내열성 및 내도금성 특성이 우수하고 세라믹 소체로 도금액 침투를 완전히 방지하여 절연저항 특성을 높인 적층 세라믹 커패시터 및 그 전극 조성물을 제공한다.The present invention provides a capacitor comprising a ceramic body in which a plurality of nickel-internal electrodes are stacked, and an external electrode formed on both sides of the ceramic body and connected to an internal electrode which protrudes outwardly. The external electrode is connected to the internal electrode. A first external electrode connected to and formed of a nickel (Ni) electrode; A second external electrode made of copper (Cu) or silver (Ag) formed outside the first external electrode; A third external electrode made of nickel (Ni) plated on the outside of the second external electrode; And a fourth external electrode made of a tin-lead (Sn-Pb) alloy plated on the outside of the third external electrode. The composition of the external electrode is different from the conventional one, and the external electrode includes a nickel electrode layer. By providing a multilayer structure, a multilayer ceramic capacitor and an electrode composition having excellent lead heat resistance and plating resistance characteristics and completely preventing penetration of a plating liquid into a ceramic body and improving insulation resistance characteristics are provided.
Description
본 발명은 적층 세라믹 커패시터(Multi-Layered Ceramic Capacitor; 이하 '적층 커패시터'라고도 칭함)에 관한 것으로, 특히 니켈(Ni)를 내부전극으로 이용하는 적층 세라믹 커패시터에 있어서, 외부전극의 조성물을 종래와 다르게 형성함과 아울러 외부전극을 니켈전극층을 포함한 다층 구조로 형성함으로써, 납내열성 및 내도금성 특성이 우수하고 세라믹 소체로 도금액 침투를 완전히 방지하여 절연 저항 특성을 높인 적층 세라믹 커패시터 및 그 전극 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a multilayer ceramic capacitor (hereinafter also referred to as a "multilayer capacitor"), and in particular, in a multilayer ceramic capacitor using nickel (Ni) as an internal electrode, a composition of an external electrode is formed differently from the prior art. In addition, the present invention relates to a multilayer ceramic capacitor and its electrode composition having excellent lead heat resistance and plating resistance characteristics, preventing the penetration of a plating solution into a ceramic body and improving insulation resistance by forming an external electrode in a multilayer structure including a nickel electrode layer.
일반적인 적층 세라믹 커패시터는 내부전극과 외부전극을 가진 세라믹 적층체로 구성되어 있다. 세라믹 적층체는 유전체 재료로 형성되어 있는 복수개의 그린 세라믹층으로 구성된 그린 세라믹 적층체와 세라믹층 사이에 형성되어 있는 내부전극을 소성시켜 형성된 것이다.A general multilayer ceramic capacitor is composed of a ceramic laminate having internal electrodes and external electrodes. The ceramic laminate is formed by firing an internal electrode formed between the ceramic layer and the green ceramic laminate composed of a plurality of green ceramic layers formed of a dielectric material.
내부전극은, 복수개의 그린 세라믹(Green Ceramic)층 위에 전도성 페이스트(Paste)를 인쇄하고, 그린 세라믹 적층체를 구성하는 복수개의 그린 세라믹층 위에 인쇄된 전도성 페이스트를 소성시키는 방법으로 형성된다. 각각의 내부전극은 그 끝부분이 세라믹층의 모서리 면 중 하나에 노출되도록 형성되어 있다.The internal electrode is formed by printing a conductive paste on the plurality of green ceramic layers and firing the printed conductive paste on the plurality of green ceramic layers constituting the green ceramic laminate. Each internal electrode is formed such that its end is exposed to one of the edge faces of the ceramic layer.
그리고, 외부전극은, 세라믹 적층체의 모서리 면에 노출된 내부전극의 끝부분에 연결되도록 세라믹 적층체의 모서리 면 위에 전도성 페이스트를 도포하여 소성시키는 방법으로 형성된다.The external electrode is formed by applying a conductive paste on the edge surface of the ceramic laminate to be connected to the end of the internal electrode exposed on the edge surface of the ceramic laminate and baking the same.
외부전극을 형성하기 위한 전도성 페이스트는 전도성 금속, 유리 프릿(glass frit) 및 유기 비히클(Vehicle)을 주성분으로 하고 있다. 특히 전도성 금속으로 구리나 니켈 등의 비금속(卑金屬)을 사용하는 경우, 소성은 전도성 금속이 산화되는 것을 방지하기 위해 환원분위기에서 실행되는 데, 소성이 환원분위기에서 실행될 때 사용되는 유리 프릿으로는 산화바륨(BaO)계 유리(Glass)와 산화아연(ZnO)계 유리가 주로 사용되고 있다.The conductive paste for forming the external electrode is mainly composed of a conductive metal, a glass frit, and an organic vehicle. Particularly when using non-metals such as copper or nickel as the conductive metal, firing is carried out in a reducing atmosphere to prevent the conductive metal from oxidizing. Glass firing used when firing is carried out in a reducing atmosphere Barium oxide (BaO) -based glass (Glass) and zinc oxide (ZnO) -based glass are mainly used.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 적층 세라믹 커패시터를 각각 나타낸 단면도로서, 도시된 바와 같이 커패시터는 복수의 내부전극(2)이 적층된 세라믹 소체(1)와, 상기 세라믹 소체의 양측에 형성되어 외부로 다소 돌출된 내부전극과 연결된 외부전극(3)으로 이루어져 있다.1 and 2 are cross-sectional views illustrating a multilayer ceramic capacitor according to the prior art, respectively, as shown in FIG. 1, in which capacitors are formed on both sides of a ceramic body 1 in which a plurality of internal electrodes 2 are stacked, and on both sides of the ceramic body. It consists of an external electrode (3) connected to the inner electrode slightly protruding outward.
도 1에 도시된 바와 같이 전도성(Ni) 페이스트를 이용한 내부전극의 경우, 적층 커패시터의 제작시 분말과 PVB(Poly Vinyl Butyral) 바인더를 이용하여 슬러리를 만든 후 소정 코팅방식(Doctor Blade 또는 Dip-Coating)으로 세라믹 그린 시트를 5㎛ 내지 60㎛로 형성한 후 니켈 페이스트를 스크린 프린트법을 이용하여 전극 패턴을 형성하였다.As shown in FIG. 1, in the case of an internal electrode using a conductive (Ni) paste, a slurry is formed by using a powder and a poly vinyl butyral (PVB) binder when fabricating a multilayer capacitor, and then a predetermined coating method (Doctor Blade or Dip-Coating). The ceramic green sheet was formed to have a thickness of 5 µm to 60 µm, and then an electrode pattern was formed by using a nickel paste screen printing method.
전극패턴이 인쇄된 그린 시트를 원하는 전기적 특성에 따라 적층한 후 압착하였고, 압착한 바를 절단하였다. 절단한 제품을 유기물을 없애기 위하여 250℃ 내지 400℃의 온도범위에서 바인더를 탈지(burn-out)한 후 환원분위기에서 1200 ~ 1350℃의 범위에서 소결하였다.The green sheets printed with the electrode patterns were laminated according to the desired electrical characteristics, and then pressed, and the pressed bars were cut. In order to remove organic matter, the cut product was burned out at a temperature in the range of 250 ° C. to 400 ° C., and then sintered in a range of 1200 to 1350 ° C. in a reducing atmosphere.
상기 소결한 제품에 외부전극을 형성하기 위하여 소결칩을 연마하였으며, 연마 후 구리(Cu)를 이용하여 환원 분위기에서 800 ~ 900℃범위에서 외부전극을 형성하였다.The sintered chip was polished to form an external electrode in the sintered product, and after polishing, an external electrode was formed at 800 to 900 ° C. in a reducing atmosphere using copper (Cu).
상기 외부전극(4; Cu)을 형성한 후 납땜성 및 내부식성을 위하여 니켈(5; Ni) 도금을 하고, 그 외부에 주석-납(6; Sn-Pb) 도금을 하였다. 즉, 외부전극(3)은, 구리전극(4)에 니켈(5), 주석-납(6) 순으로 도금층이 형성되어 있다.After forming the external electrode 4 (Cu), nickel (5; Ni) plating was performed for solderability and corrosion resistance, and tin-lead (Sn-Pb) plating was performed on the outside thereof. That is, in the external electrode 3, the plating layer is formed in the copper electrode 4 in order of nickel (5) and tin-lead (6).
상기와 같이 형성되는 종래의 적층 커패시터는 제조공정 중에서 도금시 외부전극 즉, 구리전극의 치밀화가 떨어지므로 세라믹 소체 및 내부전극으로 도금액이 침투하는 현상이 나타나고, 이에 따라 적층칩 커패시터의 전기적 특성, 특히 절연저항 및 신뢰성이 나빠지는 문제점이 있었다.In the conventional multilayer capacitor formed as described above, the plating electrode penetrates into the ceramic element and the internal electrode because the densification of the external electrode, that is, the copper electrode during plating occurs, and thus, the electrical characteristics of the multilayer chip capacitor, in particular, Insulation resistance and reliability were deteriorated.
그리고, 종래의 다른 기술로 도 2에 도시된 바와 같이 내부전극은 도 1과 같은 니켈(Ni)(2)이고, 외부전극(3)이 니켈(7; Ni)로 이루어져 있으며, 니켈전극(7)의 외측면에 니켈도금(8) 및 주석-납(9) 도금층이 형성되어 있다.As shown in FIG. 2, the internal electrode is nickel (Ni) 2 as shown in FIG. 1, and the external electrode 3 is made of nickel (Ni) as shown in FIG. 2. The plating layer of nickel plating (8) and tin-lead (9) is formed in the outer surface of the ().
상기 구조의 특징으로는 니켈 전극층과 세라믹층을 동시 소성함에 따라 치밀화를 기할 수 있으며, 외부전극 소성공정을 위한 설비투자 없이도 된다는 특징은 있으나, 세라믹 소체로 도금액이 침투하는 현상과 납 내열성이 열화되는 문제는 여전히 남아 있었다.The structure of the structure can be densified by simultaneously burning the nickel electrode layer and the ceramic layer, but there is no need for equipment investment for the external electrode firing process, but the phenomenon that the plating liquid penetrates into the ceramic body and lead heat resistance deteriorates. The problem still remained.
따라서, 본 발명의 목적은 니켈을 내부전극으로 이용하는 적층 세라믹 커패시터에 있어서, 외부전극의 조성물을 종래와 다르게 형성함과 아울러 외부전극을 니켈전극층을 포함한 다층 구조로 형성함으로써, 납내열성 및 내도금성 특성이 우수하고 세라믹 소체로 도금액 침투를 완전히 방지하여 절연 특성을 높인 적층 세라믹 커패시터 및 그 전극 조성물을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to form a multilayer ceramic capacitor using nickel as an internal electrode, and to form a composition of the external electrode differently from the prior art, and to form the external electrode in a multilayer structure including a nickel electrode layer, thereby providing lead heat resistance and plating resistance characteristics. The present invention provides a multilayer ceramic capacitor and its electrode composition which have excellent insulation properties by completely preventing penetration of a plating solution into a ceramic element.
도 1은 종래기술에 의한 적층 세라믹 커패시터의 일례를 나타낸 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing an example of a multilayer ceramic capacitor according to the prior art,
도 2는 종래기술에 의한 적층 세라믹 커패시터의 다른예를 나타낸 단면도이고,2 is a cross-sectional view showing another example of a multilayer ceramic capacitor according to the prior art,
도 3은 본 발명에 의한 적층 세라믹 커패시터의 일례를 나타낸 단면도이고,3 is a cross-sectional view showing an example of a multilayer ceramic capacitor according to the present invention;
도 4는 본 발명에 의한 적층 세라믹 커패시터의 다른예를 나타낸 단면도이고,4 is a cross-sectional view showing another example of a multilayer ceramic capacitor according to the present invention;
도 5a는 본 발명에 의한 적층 세라믹 커패시터의 제조 과정을 도시한 플로우챠트이고, 도 5b는 종래기술에 의한 적층 세라믹 커패시터의 제조 과정을 도시한 플로우챠트이다.5A is a flowchart illustrating a manufacturing process of the multilayer ceramic capacitor according to the present invention, and FIG. 5B is a flowchart illustrating a manufacturing process of the multilayer ceramic capacitor according to the related art.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10: 적층 세라믹 커패시터(Multi-Layered Ceramic Capacitor)10: Multi-Layered Ceramic Capacitor
11: 세라믹 소체 15: 내부전극11: ceramic element 15: internal electrode
20; 외부전극 21: 제 1 외부전극(Ni)20; External electrode 21: first external electrode Ni
22: 제 2 외부전극(Cu 또는 Ag) 23: 제 3 외부전극(Ni)22: second external electrode (Cu or Ag) 23: third external electrode (Ni)
24: 제 4 외부전극(Sn-Pb)24: fourth external electrode (Sn-Pb)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적층 세라믹 커패시터는, 복수의 니켈-내부전극(15)이 적층된 세라믹 소체(11)와 상기 세라믹 소체의 양측에 형성되어 외부로 다소 돌출된 내부전극과 연결된 외부전극(20)으로 이루어진 커패시터(10)에 있어서: 상기 외부전극(20)은, 상기 내부전극에 연결되며 니켈전극으로 이루어진 제 1 외부전극(21); 상기 제 1 외부전극의 외측에 형성되는 구리 또는 은으로 이루어진 제 2 외부전극(22); 상기 제 2 외부전극의 외측에 도금되는 니켈로 이루어진 제 3 외부전극(23); 및 상기 제 3 외부전극의 외측에 도금되는 주석-납으로 이루어진 제 4 외부전극(24);을 구비한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the multilayer ceramic capacitor according to the present invention may include a ceramic body 11 having a plurality of nickel-internal electrodes 15 stacked therein and an external electrode which is formed on both sides of the ceramic body and protrudes to the outside. In the capacitor (10) consisting of an electrode (20): The external electrode (20) includes: a first external electrode (21) connected to the internal electrode and made of a nickel electrode; A second external electrode 22 made of copper or silver formed outside the first external electrode; A third external electrode 23 made of nickel plated on the outside of the second external electrode; And a fourth external electrode 24 made of tin-lead plated on the outside of the third external electrode.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적층 세라믹 커패시터의 조성물은, 복수의 니켈-내부전극(15)이 적층된 세라믹 소체(11)와, 상기 세라믹 소체의 양측에 형성되어 외부로 다소 돌출된 내부전극과 연결된 니켈로 이루어진 외부전극(20)으로 이루어진 커패시터(10)에 있어서: 상기 외부전극(20)은, 내부전극에 연결되는 제 1 외부전극(21)은 니켈로 형성하고, 제 1 외부전극 외측에 형성되는 제 2 외부전극(22)은 은(Ag)으로 형성하며, 상기 제 2 외부전극 외측에 제 3 외부전극(23)인 니켈(Ni)과 제 4 외부전극(24)인 주석-납(Sn-Pb) 도금을 순차적으로 형성하되, 상기 제 1 외부전극(21)은, 니켈분말(구형, 0.5 ~ 3㎛) 30 ~ 90wt%, 니켈분말(판상,0.3 ~ 10㎛) 10 ~ 30wt%, NiO(분말, 0.3 ~ 10㎛) 0 ~ 50wt%, CaZrO3(분말, 0.1 ~ 1㎛) 0 ~ 5wt%, SrZrO3(분말, 0.1 ~ 1㎛) 0 ~ 5wt%, CaO-SiO2-ZnO(유리프릿, 0.5 ~ 3㎛) 0 ~ 10wt%의 분말 조성비로 이루어진 것을 특징으로 한다.The composition of the multilayer ceramic capacitor of the present invention for achieving the above object, the ceramic element 11, a plurality of nickel-internal electrode 15 is laminated, and the internal electrode formed on both sides of the ceramic element and slightly protruded to the outside In the capacitor 10 consisting of an external electrode 20 made of nickel connected to the external electrode: The external electrode 20, the first external electrode 21 connected to the internal electrode is formed of nickel, the outside of the first external electrode The second external electrode 22 formed on the substrate is formed of silver (Ag), and nickel (Ni), which is the third external electrode 23, and tin-lead, which is the fourth external electrode 24, are formed outside the second external electrode. (Sn-Pb) plating is sequentially formed, but the first external electrode 21 is 30 to 90 wt% of nickel powder (spherical, 0.5 to 3 μm), and 10 to 30 wt% of nickel powder (plate, 0.3 to 10 μm) %, NiO (powder, 0.3 to 10 μm) 0 to 50 wt%, CaZrO 3 (powder, 0.1 to 1 μm) 0 to 5 wt%, SrZrO 3 (powder, 0.1 to 1 μm) 0 to 5 wt%, CaO-SiO 2 -ZnO (glass frit, 0.5 to 3 Μm) powder composition ratio of 0 to 10wt%.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적층 세라믹 커패시터의 조성물은, 복수의 니켈-내부전극(15)이 적층된 세라믹 소체(11)와, 상기 세라믹 소체의 양측에 형성되어 외부로 다소 돌출된 내부전극과 연결된 니켈로 이루어진 외부전극(20)으로 이루어진 커패시터에 있어서: 상기 니켈-내부전극(15)은, 니켈분말(구형, 0.8 ~ 1㎛) 30 ~ 40wt%, 니켈분말(판상, 1.5 ~ 3㎛) 40 ~ 80wt%, CaZrO3(분말, 0.2 ~ 1㎛) 5 ~ 13wt%, SrZrO3(분말, 0.2 ~ 1㎛) 5 ~ 13wt%, (Ca,Sr)(Ti,Zr)O3(분말, 0.2 ~ 2㎛) 0 ~ 5wt%의 분말 조성비로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the composition of the multilayer ceramic capacitor of the present invention for achieving the above object, the ceramic element 11, a plurality of nickel-internal electrode 15 is laminated, and formed on both sides of the ceramic element is slightly protruded to the outside In the capacitor consisting of an external electrode 20 made of nickel connected to the internal electrode: The nickel-inner electrode 15 is 30 to 40wt% nickel powder (spherical, 0.8 ~ 1㎛), nickel powder (plate, 1.5 ~ 3 μm) 40 to 80 wt%, CaZrO 3 (powder, 0.2 to 1 μm) 5 to 13 wt%, SrZrO 3 (powder, 0.2 to 1 μm) 5 to 13 wt%, (Ca, Sr) (Ti, Zr) O 3 (Powder, 0.2 ~ 2㎛) It is characterized by consisting of a powder composition ratio of 0 to 5wt%.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 적층 세라믹 커패시터를 각각 나타낸 단면도로서, 도시된 바와 같이 커패시터(10)는, 복수의 내부전극(15)이 적층된 세라믹 소체(11)와, 상기 세라믹 소체(11)의 양측에 형성되어 외부로 다소 돌출된 내부전극(15)과 연결된 외부전극(20)으로 이루어져 있다.3 and 4 are cross-sectional views respectively showing a multilayer ceramic capacitor according to the present invention. As shown in FIG. 3, the capacitor 10 includes a ceramic body 11 in which a plurality of internal electrodes 15 are stacked, and the ceramic body ( 11 is formed on both sides of the outer electrode 20 is connected to the inner electrode 15 protruding somewhat outward.
본 발명의 특징은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내부전극(15)인 니켈을 세라믹 시트에 적층 인쇄하여 세라믹 그린 칩을 형성하고, 세라믹 그린 칩의 양측으로 돌출된 내부전극(15)의 양측에 니켈로 외부전극(20)을 형성하는 것이고, 니켈로 형성된 제 1 외부전극(21)의 외측에 복수의 외부전극층(22, 23, 24)을 형성하는 것이다.3 and 4, the inner electrode 15 is laminated with nickel on a ceramic sheet to form a ceramic green chip, and the inner electrode 15 protruding to both sides of the ceramic green chip is illustrated in FIG. The external electrodes 20 are formed of nickel on both sides of the electrode, and the plurality of external electrode layers 22, 23, 24 are formed on the outside of the first external electrode 21 formed of nickel.
상기 외부전극(20) 중 내부전극(15)에 연결되는 제 1 외부전극(21)은 도 3에서와 같이 니켈(Ni)로 형성하고, 제 1 외부전극(21) 외측에 형성되는 제 2 외부전극(22)은 은(Ag)으로 형성하며, 상기 제 2 외부전극(22) 외측에 니켈(Ni)과 주석-납(Sn-Pb) 도금으로 이루어진 제 3(23) 및 제 4 외부전극(24)을 순차적으로 형성한다.Among the external electrodes 20, the first external electrode 21 connected to the internal electrode 15 is formed of nickel (Ni) as shown in FIG. 3, and the second external electrode is formed outside the first external electrode 21. The electrode 22 is formed of silver (Ag), and the third and fourth external electrodes (23) made of nickel (Ni) and tin-lead (Sn-Pb) plating on the outside of the second external electrode 22 ( 24) are formed sequentially.
그리고, 본 발명의 다른 실시예로, 도 4와 같이 내부전극(15)에 연결되는 제 1 외부전극(21)을 니켈(Ni)로 형성하고, 제 1 외부전극(21) 외측에 형성되는 제 2 외부전극(22)은 구리(Cu)로 형성하며, 상기 제 2 외부전극(22) 외측에 니켈(Ni)과 주석-납(Sn-Pb) 도금을 순차적으로 형성한다.In another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the first external electrode 21 connected to the internal electrode 15 is formed of nickel (Ni), and the first external electrode 21 is formed outside the first external electrode 21. The second external electrode 22 is formed of copper (Cu), and nickel (Ni) and tin-lead (Sn-Pb) plating are sequentially formed on the outside of the second external electrode 22.
즉, 적층 커패시터에 있어, 종래의 경우를 보면 외부전극(20)을 구리로 형성한 후 그 외면에 니켈, 주석-납 도금을 각각 실행하였으나, 본 발명의 경우 도금시 도금액의 침투를 방지하고자 니켈로 제 1 외부전극(21)을 형성하였고, 상기 제 1 외부전극(21)을 형성한 후 세라믹 소체(11)의 특성과 적층 커패시터의 용도에 따라 은전극을 600℃ 내지 800℃에서 소성하거나 구리전극을 택일하여 제 2 외부전극(22)으로 형성하였고, 그 외면에 니켈로 도금된 제 3 외부전극(23) 및 주석-납으로 도금된 제 4 외부전극(24)으로 이루어져 있다.That is, in the multilayer capacitor, in the conventional case, the external electrode 20 was formed of copper, and then nickel and tin-lead plating were performed on the outer surface thereof, but in the case of the present invention, nickel was prevented to prevent penetration of the plating solution during plating. The first external electrode 21 was formed, and after forming the first external electrode 21, the silver electrode was calcined at 600 ° C. to 800 ° C. according to the characteristics of the ceramic element 11 and the use of the multilayer capacitor. The electrode was alternatively formed as a second external electrode 22, and the outer surface includes a third external electrode 23 plated with nickel and a fourth external electrode 24 plated with tin-lead.
따라서, 본 발명에 의한 적층 커패시터는 제 1 내지 제 4 외부전극(21 ~ 24)으로 이루어진 4층구조의 전극층을 형성하여 도금액 침투를 완전히 방지하였다는 데에 그 특징이 있고, 특히 본 발명에서 제안한 4층구조의 적층 커패시터를 고품질 계수를 요구하는 온도보상용 적층 커패시터에서 적용하면 커패시터의 제조시 내도금 침투성과 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.Therefore, the multilayer capacitor according to the present invention is characterized by completely preventing the plating liquid from penetrating by forming an electrode layer having a four-layer structure composed of the first to fourth external electrodes 21 to 24, and particularly proposed by the present invention. Applying a four-layer multilayer capacitor to a temperature-compensated multilayer capacitor that requires high-quality coefficients can further improve plating permeability and reliability in the manufacture of the capacitor.
실시예를 보면 다음과 같다.An example is as follows.
먼저, 본 발명에 의한 적층 커패시터는 도 5a의 플로우챠트와 같은 절차로 작업을 진행하였으며, 도 5b와 같은 종래의 공정과는 외부전극(20)을 형성하는 과정이 다르다.First, the multilayer capacitor according to the present invention proceeds in the same manner as in the flowchart of FIG. 5A, and the process of forming the external electrode 20 is different from the conventional process of FIG. 5B.
본 발명은 도 5a와 같이, 세라믹 시트를 제조한 후 각 세라믹 시트에 내부전극(15)을 형성하고, 내부전극(15)이 형성된 복수의 세라믹 시트를 적층하여 압착한 후 이어 필요한 크기로 절단하여 세라믹 그린 칩을 형성한 후 세라믹 그린 칩을 연마한다.5A, after the ceramic sheet is manufactured, the internal electrodes 15 are formed on each ceramic sheet, the plurality of ceramic sheets on which the internal electrodes 15 are formed are laminated, pressed, and then cut into a required size. After the ceramic green chip is formed, the ceramic green chip is polished.
이어, 세라믹 그린 칩의 양측으로 돌출된 내부전극(15)에 제 1 외부전극(21)인 니켈전극을 형성하고 소성한 후 구리 또는 은을 택일하여 제 2 외부전극(22)으로 형성하고 소성한다. 상기 제 1 및 제 2 외부전극(22)을 형성한 후 그 외측에 니켈과 주석-납 합금을 순차적으로 도금한다.Subsequently, a nickel electrode, which is the first external electrode 21, is formed on the internal electrode 15 protruding to both sides of the ceramic green chip, and then baked, and then alternatively copper or silver is formed as the second external electrode 22 and fired. . After the first and second external electrodes 22 are formed, nickel and tin-lead alloys are sequentially plated on the outside thereof.
하지만, 종래에는 도 5b와 같이, 세라믹 시트를 제조한 후 각 세라믹 시트에 내부전극(15)을 형성하고, 내부전극(15)이 형성된 복수의 세라믹 시트를 적층하여 압착한 후 이어 필요한 크기로 절단하여 세라믹 그린 칩을 소성한 후 세라믹 소성 칩을 연마한다.However, in the related art, as shown in FIG. 5B, after the ceramic sheet is manufactured, the internal electrodes 15 are formed on each ceramic sheet, the plurality of ceramic sheets on which the internal electrodes 15 are formed are laminated, pressed, and then cut into a required size. By firing the ceramic green chip, and then polishing the ceramic firing chip.
이어, 세라믹 소성 칩의 양측으로 돌출된 내부전극(15)에 구리전극을 도포 형성하고 소성한 후 구리전극의 외측에 니켈과 주석-납 합금을 순차적으로 도금한다.Subsequently, a copper electrode is coated and formed on the internal electrodes 15 protruding from both sides of the ceramic firing chip, and then the nickel and tin-lead alloys are sequentially plated on the outer side of the copper electrode.
본 발명의 주목적인 내도금 침투성과 신뢰성 향상을 위하여 내부전극(15)을 아래와 같은 조성을 사용하였다. 이와 같은 조성을 택하게 된 이유로 신뢰성 항목 중의 하나인 납내열성(300℃, 5초 침투) 실험시 적층 커패시터의 세라믹 소체(11)의 크랙을 없애고자 하였다.In order to improve the plating permeability and reliability of the present invention, the internal electrode 15 was used in the following composition. The reason for choosing such a composition was to eliminate cracks in the ceramic body 11 of the multilayer capacitor during the test of lead heat resistance (300 ° C., 5 seconds penetration), which is one of reliability items.
일반적인 내부전극(15)의 니켈전극 조성은 다음과 같다.The general nickel electrode composition of the internal electrode 15 is as follows.
니켈분말(구형, 0.8 ~ 1㎛) 30 ~ 40wt%,Nickel powder (spherical, 0.8 ~ 1㎛) 30 ~ 40wt%,
니켈분말(판상, 1.5 ~ 3㎛) 40 ~ 80wt%,Nickel powder (plate, 1.5 ~ 3㎛) 40 ~ 80wt%,
지르콘산 칼슘(CaZrO3분말, 0.2 ~ 1㎛) 5 ~ 13wt%,Calcium zirconate (CaZrO 3 powder, 0.2-1 μm) 5-13 wt%,
지르콘산 스트론튬(SrZrO3분말, 0.2 ~ 1㎛) 5 ~ 13wt%,Strontium zirconate (SrZrO 3 powder, 0.2 ~ 1㎛) 5 ~ 13wt%,
(Ca,Sr)(Ti,Zr)O3(분말, 0.2 ~ 2㎛) 0 ~ 5wt%.와 같은 분말을 사용하였으며, 분말에 첨가되는 비히클의 비는 분말 40 ~ 70wt%에 비히클 30 ~ 60wt%로 한다.A powder such as (Ca, Sr) (Ti, Zr) O 3 (powder, 0.2-2 μm) 0-5 wt%. Was used, and the ratio of vehicle added to the powder was 40-70 wt% of the powder and 30-60 wt% of the vehicle. %.
외부전극(20)의 경우 동시 소성시 세라믹 소체(11)와의 열팽창계수 및 내부전극(15)과의 접촉성(Contact)을 고려하여야 하며, 본 발명의 주관점인 내도금 침투성을 위하여 치밀화가 요구된다. 따라서 본 발명의 내부전극(15)은 세라믹 함량과 외부전극(20)으로 이용하는 니켈금속의 형상, 산화니켈(NiO)의 분말의 입도조절을 통하여 상기의 요구사항을 만족시켰다.In the case of the external electrode 20, the thermal expansion coefficient with the ceramic element 11 and the contact with the internal electrode 15 should be considered when co-firing, and densification is required for plating resistance, which is the main point of the present invention. do. Therefore, the internal electrode 15 of the present invention satisfies the above requirements by controlling the ceramic content, the shape of the nickel metal used as the external electrode 20, and the particle size of the nickel oxide (NiO) powder.
그리고, 본 발명의 외부전극(21; 니켈전극) 조성은 다음과 같다.The external electrode 21 (nickel electrode) composition of the present invention is as follows.
니켈분말 (구형, 0.5 ~ 3㎛) 30 ~ 90wt%,Nickel powder (spherical, 0.5 ~ 3㎛) 30 ~ 90wt%,
니켈분말(판상, 0.3 ~ 10㎛) 10 ~ 30wt%,Nickel powder (plate, 0.3 ~ 10㎛) 10 ~ 30wt%,
산화니켈(NiO 분말, 0.3 ~ 10㎛) 0 ~ 50wt%,Nickel oxide (NiO powder, 0.3 ~ 10㎛) 0 ~ 50wt%,
지르콘산 칼슘(CaZrO3분말, 0.1 ~ 1㎛) 0 ~ 5wt%,Calcium zirconate (CaZrO 3 powder, 0.1-1 μm) 0-5 wt%,
지르콘산 스트론튬(SrZrO3분말, 0.1 ~ 1㎛) 0 ~ 5wt%,Strontium zirconate (SrZrO 3 powder, 0.1-1㎛) 0-5wt%,
산화칼슘-실리카-산화아연(CaO-SiO2-ZnO 유리프릿, 0.5 ~ 3㎛) 0 ~ 10wt%.와 같은 분말을 사용하였으며, 이때 제조 방법으로는 상기 분말을 적절한 혼합비로 평량한 후 분쇄기(Ball Mill 또는 Bead Mill)를 이용하여 1시간 내지 24시간 혼합한다. 상기 혼합한 분말과 비히클을 혼합하여 분쇄기(3-Roll Mill)를 이용하여 적절한 점도 및 균일성이 유지될 때까지 2 ~ 10회 패스한다.A powder such as calcium oxide-silica-zinc oxide (CaO-SiO 2 -ZnO glass frit, 0.5-3 μm) was used, wherein the powder was weighed at an appropriate mixing ratio and then pulverized. Ball Mill or Bead Mill) is mixed for 1 to 24 hours. The mixed powder and the vehicle are mixed and passed 2 to 10 times using a mill (3-Roll Mill) until proper viscosity and uniformity are maintained.
또한, 분말과 비히클의 배합비로는 분말을 50 ~ 70wt%로 하고, 비히클을 30 ~ 50wt%로 한다.In addition, the blending ratio of the powder and the vehicle is 50 to 70 wt%, and the vehicle is 30 to 50 wt%.
그리고, 제 2 외부전극(22)으로 사용되는 은 또는 구리의 외부전극(23, 24)을 기존에 이용되는 것을 이용하였다.In addition, silver or copper external electrodes 23 and 24 used as the second external electrode 22 have been used.
본 발명의 특성치인, (Ca,Sr)(Ti,Zr)O3을 주조성으로 하고 산화망간(MnO), 유리 프릿을 첨가한 분말을 이용하였으며, 제작된 적층 커패시터 특성은 EIA규격인 CoG로서 특성은 다음과 같은 방법으로 평가하였다.The powder of (Ca, Sr) (Ti, Zr) O 3 , which is a characteristic of the present invention, was castable and manganese oxide (MnO) and glass frit were added. The manufactured multilayer capacitor characteristics were CoG, an EIA standard. The characteristics were evaluated by the following method.
1. 내도금 침투성1. Plating permeability
- 절연저항(Insulated Resistance) 검사, 손실 검사, 초음파검사-Insulated Resistance Test, Loss Test, Ultrasonic Test
내도금성의 경우 외부전극(20)을 통하여 도금시 도금액이 침투되는 것으로서, 도금액에 포함된 니켈(Ni)이온이 내부전극(15)과 반응하여 절연저항을 낮추거나 응력을 발생시켜 절연저항을 저하시킨다. 또한 손실의 경우 절연저항이 저하되면 나빠지는 경향이 있으며, 도금액이 침투된 경우 초음파검사를 하면 세라믹과 전극간에 분리가 된다.In the case of plating resistance, the plating solution penetrates through plating through the external electrode 20, and the nickel (Ni) ions included in the plating solution react with the internal electrode 15 to lower the insulation resistance or generate stress, thereby lowering the insulation resistance. Let's do it. In addition, the loss tends to deteriorate when the insulation resistance decreases, and when the plating solution penetrates, the ultrasonic inspection causes separation between the ceramic and the electrode.
2. 납내열성2. Lead heat resistance
- 파손발생 검사, 절연저항 검사, 손실 검사-Damage occurrence inspection, insulation resistance inspection, loss inspection
납내열성의 경우 적층 커패시터를 인쇄회로기판에 부착 사용시 열충격에 의해 세라믹 일부분이 파손되는 현상으로서 내부전극과 세라믹과의 열팽창 계수의 적합성 세라믹과 외부전극(20)과의 적절한 반응성이 요구된다.In the case of lead heat resistance, when a multilayer capacitor is attached to a printed circuit board, a part of the ceramic is damaged by thermal shock, and the suitability of the thermal expansion coefficient between the internal electrode and the ceramic is required to appropriately react the ceramic with the external electrode 20.
실험시 400개의 시료에 대하여 납내열성 및 내도금 침투성을 행하였고, 시험결과는 표 1 및 표 2에 각각 나타내었다.The lead heat resistance and the plating penetration permeability were performed for 400 samples during the experiment, and the test results are shown in Table 1 and Table 2, respectively.
상기 표 1에서와 같이 내도금 침투성을 각 항목 별로 시험해 본 결과, 비교예 1에서는 절연저항 검사, 손실 검사, 초음파 검사에서 400개의 각 시료에 대해 불량률이 10개, 10개, 15개가 나왔으며, 비교예 2에서는 절연저항 검사, 손실 검사, 초음파 검사에서 400개의 각 시료에 대해 불량률이 0개, 25개, 0개가 나왔으나, 본 발명에 의한 4층구조의 외부전극(20)을 갖는 적층 커패시터는 불량률이 없었다.As a result of testing the permeability of the plating for each item as shown in Table 1, in Comparative Example 1, 10, 10, 15 defect rate was found for each 400 samples in the insulation resistance test, loss test, ultrasonic test, In Comparative Example 2, the defect rate was 0, 25, and 0 for 400 samples in the insulation resistance test, the loss test, and the ultrasonic test, but the multilayer capacitor having the external electrode 20 having a four-layer structure according to the present invention. There was no defective rate.
그리고, 상기 표 2에서와 같이 납내열성을 각 항목 별로 시험해 본 결과, 비교예 1에서는 파손 검사, 절연저항 검사, 손실 검사에서 400개의 각 시료에 대해 불량률이 4개, 6개, 6개가 나왔으며, 비교예 2에서는 절연저항 검사, 손실 검사, 초음파 검사에서 400개의 각 시료에 대해 불량률이 0개, 2개, 10개가 나왔으나, 본 발명에 의한 4층구조의 외부전극(20)을 갖는 적층 커패시터는 불량률이 없었다.In addition, as shown in Table 2, as a result of testing the lead heat resistance for each item, in Comparative Example 1, the failure rate for each of 400 samples in the damage test, insulation resistance test, loss test came out 4, 6, 6 In Comparative Example 2, the failure rate was 0, 2, and 10 for each of 400 samples in the insulation resistance test, the loss test, and the ultrasonic test, but the multilayer electrode having the external electrode 20 having a four-layer structure according to the present invention was found. The capacitor did not have a defective rate.
이와 같이 본 발명에 의한 니켈 외부전극(21)을 갖는 4층구조의 적층 커패시터는 내도금 침투성과 납내열성 측면에서 매우 우수한 특성을 나타내었다.As described above, the multilayer capacitor having the nickel external electrode 21 according to the present invention exhibited excellent characteristics in terms of plating permeability and lead heat resistance.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.While specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it will be apparent that the present invention may be embodied in various modifications by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, but should fall within the claims appended to the present invention.
따라서, 본 발명에서는 (Ca,Sr)(Ti,Zr)O3계 세라믹을 이용한 니켈 페이스트를 적용한 적층 커패시터의 외부전극 형상 및 페이스트에 따른 신뢰성 및 전기적 특성을 검토한 결과 납내열성 및 내도금성의 특성이 매우 우수함을 알 수 있고, 특히 양호한 손실을 나타내는 (Ca,Sr)(Ti,Zr)O3계에 적용함으로써, 도금액 침투에 따른 적층 커패시터의 신뢰성을 개선하였다.Therefore, in the present invention, as a result of examining the reliability and electrical characteristics of the external electrode shape and the paste of the multilayer capacitor to which the nickel paste using (Ca, Sr) (Ti, Zr) O 3 -based ceramics was applied, the characteristics of lead heat resistance and plating resistance It was found that this is very excellent, and especially by applying to the (Ca, Sr) (Ti, Zr) O 3 system showing a good loss, the reliability of the multilayer capacitor due to the penetration of the plating liquid was improved.
또한, 니켈 분말의 일부를 산화니켈로 대치함으로써, 전기적 특성(손실)에서도 우수한 특성을 얻을 수 있음과 아울러 적층 커패시터를 제조하는 적절한 내부전극과 외부전극의 조성을 제시함으로써, 도금시 일어날 수 있는 크랙이나 전기적 신뢰성을 향상시켰고, 외부전극의 동시 소성에서 일어날 수 있는 문제점을 해결한 유용한 발명이다.In addition, by replacing a part of the nickel powder with nickel oxide, it is possible to obtain excellent characteristics even in electrical characteristics (loss), and to propose a suitable composition of internal and external electrodes for manufacturing a multilayer capacitor, thereby providing cracks or It is a useful invention that improves electrical reliability and solves problems that may occur in simultaneous firing of external electrodes.
Claims (6)
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