KR100650362B1 - 적층 세라믹 전자 부품, 적층 코일 부품 및 적층 세라믹전자 부품의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
적층 코일(1)은, 복수의 코일용 도체 패턴(9)과 인출 도체 패턴(11)과 층간 접속용 비아홀(7)을 형성한 내층용 세라믹 그린 시트(13)과, 층간 접속용 비아홀(7)을 형성한 내층용 세라믹 그린 시트(15)와, 복수의 코일용 도체 패턴(10)과 인출 도체 패턴(11)을 형성한 내층용 세라믹 그린 시트(14)와, 외층용 세라믹 그린 시트(16)등으로 구성되어 있다. 외층부는 내층용 세라믹 그린 시트(13∼15)보다 두께가 작은 외층용 세라믹 그린 시트(16)를 3매이상 적층하고 있다.
적층 세라믹 전자 부품, 적층 코일 부품, 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법
Description
본 발명은 적층 세라믹 전자 부품, 적층 코일 부품 및 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 적층 세라믹 전자 부품으로서, 예를 들면 일본 특허 공개 2002-252117호 공보에 기재된 적층 코일 부품이 공지되어 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 이 적층 코일 부품(201)은 코일용 도체 패턴(209,210)을 각각 표면에 형성한 내층용 세라믹 그린 시트(213,214)와, 층간 접속용 비아홀(vie hole)(207)을 형성한 내층용 세라믹 그린 시트(215)와, 외층용 세라믹 그린 시트(216) 등으로 구성되어 있다. 보통, 내층용 세라믹 그린 시트(213∼215)의 두께는 외층용 세라믹 그린 시트(216)의 두께와 같다.
이들 세라믹 그린 시트(213∼216)는 적층되고 압착되어서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 적층체(221)가 된다. 이후, 소성되어, 입,출력용 외부전극(222,223)이 형성된다.
복수의 코일용 도체 패턴(209,210)은 층간 접속용 비아홀(207)을 개재해서 전기적으로 직렬 접속되어, 나선상 코일(L10)을 적층체(221) 내부에 형성하고 있다. 이 적층 코일 부품(201)은 나선상 코일(L10)의 코일 축이 적층체(221)의 적층 방향과 직교하고, 적층체(221)의 양단부면에, 나선상 코일(L10)의 양 단부에 전기적으로 접속된 입출력용 외부 전극(222,223)이 마련되어 있다, 소위 「세로 적층 횡권형」의 코일 부품이다.
또한, 일본 특허 공개 2002-134355호 공보에는 적은 적층 매수로 소정 두께의 외층부를 얻기 위해서, 외층용 세라믹 그린 시트를 두껍게 한 적층 전자 부품이 기재되어 있다.
그런데, 통상, 적층 세라믹 전자 부품에서는 입,출력용 외부전극의 표면에 납땜성 개선등을 목적으로 Ｎｉ도금 및 Ｓｎ도금등을 실시한다.
그러나, 종래의 적층 코일 부품(201)의 경우 입,출력용 외부전극(222,223)의 Ｎｉ도금 및 Ｓｎ도금등을 실시하면, Ｎｉ도금이나 Ｓｎ도금이 적층 코일 부품(201)의 불필요한 부분에 도금이 이상 석출해버리는 경우가 있다. 구체적으로는, 내부전극인 코일용 도체 패턴(209,210) 근방의 적층체(221)의 표면에, 도 8에 나타낸 바와 같이, 불필요한 도금 막(230)이 형성된다.
도금의 이상 석출의 원인은 코일용 도체 패턴(209,210)과 적층체(221) 표면 사이의 절연 저항 부족이다. 그 때문에, 종래에는 외층용 세라믹 그린 시트(216)로 구성되는 외층 부분의 두께를 150 ㎛ 이상으로 함으로써 절연 저항을 크게 해서 이상 석출을 방지하고 있었다.
그러나, 작은 사이즈로 고임피던스를 얻기 위해서는 나선상 코일(L10)의 지 름을 될 수 있는 한 크게 낭비할 필요가 있다. 즉, 층간 접속용 비아홀(207)을 형성한 내층용 세라믹 그린 시트(215)의 매수를 될 수 있는 한 많게 함과 아울러, 외층부분을 얇게 할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 도금의 이상 석출을 억제할 수 있는 소형의 적층 세라믹 전자 부품, 적층 코일 부품 및 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 관한 적층 세라믹 전자 부품은,
(a) 복수의 내층용 세라믹층과 복수의 내부전극을 적층해서 구성한 소자부와,
(b) 소자부의 상하에 각각 복수의 외층용 세라믹층을 적층해서 구성한 외층부를 구비하고,
(c) 외층부는 3개이상의 외층용 세라믹층을 적층해서 구성되고, 외층용 세라믹층의 두께가 내층용 세라믹층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 적층 코일 부품은,
(d) 복수의 내층용 세라믹층과 복수의 코일용 도체를 적층해서 구성한 코일부와,
(e) 코일용 도체를 전기적으로 접속해서 코일부에 형성된 코일과,
(f) 코일부의 상하에 각각 복수의 외층용 세라믹층을 적층해서 구성한 외층부를 구비하고,
(g) 외층부는 3개이상의 외층용 세라믹층을 적층해서 구성되고, 외층용 세라믹층의 두께가 내층용 세라믹층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 한다.
외층부는 외층용 세라믹층 끼리의 계면에서 절연 저항이 크다. 외층용 세라믹층의 표면에는 불순물이 석출하고 있거나, 소재의 일부가 편석하고 있거나 해서표면의 절연 저항이 크기 때문이다. 따라서, 두께가 얇은 외층용 세라믹층을 사용해도, 3개이상의 외층용 세라믹층을 적층하면, 실용상 충분히 큰 절연 저항이 얻어진다.
외층용 세라믹층의 재료에는, 염소, 이오늄, 나트륨중 적어도 어느 하나를 불순물로서 함유하고 있는 세라믹 재료나, 염소, 이오늄, 나트륨중 적어도 어느 하나를 특성개선을 위한 첨가물로서 적극적으로 함유하고 있는 세라믹 재료를 사용하면 좋다.
또한, 본 발명에 의한 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법은,
(h) 내부전극을 내층용 세라믹 시트의 표면에 형성하는 공정과,
(i) 내층용 세라믹 시트를 복수장 적층해서 소자부를 구성함과 아울러, 소자부의 상하에 각각 내층용 세라믹 시트보다 두께가 얇은 외층용 세라믹 시트를 3매이상 적층하여 외층부를 구성하고, 이것을 가압 밀착시켜서 세라믹 적층체를 형성하는 공정과,
(j) 세라믹 적층체에 외부전극을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 의하면, 내층용 세라믹층보다 두께가 작은 외층용 세라믹층 을 3개이상 적층 해서 외층부를 형성하고 있으므로, 도금의 이상 석출이 발생하지 않고, 저높이화가 가능한 적층 세라믹 전자 부품을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 적층 코일 부품의 제 1 실시형태를 나타내는 분해 사시도,
도 2는 도 1에 도시한 적층 코일 부품의 외관사시도,
도 3은 도금의 이상 석출 발생율을 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명에 의한 적층 코일 부품의 제 2 실시형태를 나타내는 분해 사시도,
도 5는 도 4에 도시한 적층 코일 부품의 외관사시도,
도 6은 종래의 적층 코일 부품을 나타내는 분해 사시도,
도 7은 도 6에 도시한 적층 코일 부품의 외관사시도,
도 8은 도 6에 도시한 적층 코일 부품의 도금의 이상 석출을 설명하기 위한 외관사시도.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 본 발명에 의한 적층 세라믹 전자 부품, 적층 코일 부품 및 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법의 실시 형태에 대해서 첨부 도면을 참조해서 설명한다.
(제 1 실시형태, 도 1∼ 도 3참조)
도 1에 나타낸 바와 같이, 적층 코일(1)은 복수의 코일용 도체 패턴(9)과 인 출 도체 패턴(11)과 층간 접속용 비아홀(7)을 형성한 내층용 세라믹 그린 시트(13)와, 층간 접속용 비아홀(7)을 형성한 내층용 세라믹 그린 시트(15)와, 복수의 코일용 도체 패턴(10)과 인출 도체 패턴(11)을 형성한 내층용 세라믹 그린 시트(14)와, 외층용 세라믹 그린 시트(16) 등으로 구성되어 있다.
세라믹 그린 시트(13∼16)는, 예를 들면 Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｕ계의 페라이트 분말이나 유전체 분말을 결합제등과 함께 혼련한 것을 닥터 블레이드(doctor blade)법등의 방법으로 시트 상으로 한 것이다. 코일용 도체 패턴(9,10)이나 인출 도체 패턴(11)은 Ａｇ, Ｐｄ, Ｃｕ, Ａｕ나 이것들의 합금등으로 이루어지고, 스크린 인쇄등의 방법에 의해 형성된다. 또한, 코일용 도체인 층간 접속용 비아홀(7)은 레이저 빔등을 사용해서 비아홀의 구멍을 형성하고, 이 구멍에 Ａｇ, Ｐｄ, Ｃｕ, Ａｕ나 이들 합금등의 도전성 페이스트를 충전함으로써 형성된다.
코일용 도체 패턴(9) 및 코일용 도체 패턴(10)은 각기 시트(13,14) 상에 평행하게 배치되어 있다. 층간 접속용 비아홀(7)은 축심이 시트(13∼16)의 적층 방향으로 설치되어 있고, 연접되어 있다. 그리고, 코일용 도체 패턴(9)의 단부가 층간 접속용 비아홀(7)을 개재해서 코일용 도체 패턴(10)의 단부에 전기적으로 접속함으로써, 코일용 도체 패턴(9)과 코일용 도체 패턴(10)이 교대에 전기적으로 직렬 접속되어 나선상 코일(L1)을 형성한다.
나선상 코일(L1)의 양단부는 인출 도체 패턴(11)에 전기적으로 접속되어 있다. 인출 도체 패턴(11)은 시트(13,14)의 좌우 변에 각각 노출되어 있다.
각 시트(13∼16)는 적층되어 압착된 후, 일체적으로 소성되어서 도 2에 도시 된 바와 같은 직육면체형상을 갖는 적층체(21)로 된다. 적층체(21)의 좌우 단부면에는 입,출력용 외부전극(22,23)이 형성되어 있다. 외부전극(22,23)은 도포인화, 스패터링, 혹은 증착등의 방법에 의해 형성된다. 외부전극(22,23)에는 인출 도체 패턴(11)이 각각 접속되어 있다. 또한, 외부전극(22,23)의 표면에 납땜성 개선등을 목적으로 Ｎｉ도금 및 Ｓｎ도금등을 실시한다.
이상의 구성으로 이루어지는 적층 코일(1)에는 적층체(21)의 내부에 코일 축이 적층체의 적층 방향과 직교하는 나선상 코일(L1)이 설치되어 있다. 그리고, 적층 코일(1)의 좌우 양단부면에, 나선상 코일(L1)의 양단부에 전기적으로 접속된 입,출력용 외부전극(22,23)이 설치되어 있다. 따라서, 적층 코일(1)은, 소위 「세로적층 횡권형」의 코일 부품으로 되어 있다.
여기에서, 외층용 세라믹 그린 시트(16)의 시트 두께와 매수를 다양하게 변경한 적층 코일(1)을 시작(試作)했다. 적층 코일(1)의 사이즈는, 세로가 1.6mm, 횡이 0.8mm이다. 내층용 세라믹 그린 시트(13∼15)을 적층하여 구성한 코일부의 적층 방향의 치수(T1)은 600㎛이다.
이와 같이 해서 시작한 적층 코일(1)의 각각에 대하여 도금의 이상 석출 발생율을 측정했다. 측정 결과를 도 3의 그래프로 나타낸다. 그래프로부터 외층부의 두께(T2)가 동일하여도, 얇은 외층용 세라믹 그린 시트(16)을 복수장 적층한 쪽이 도금의 이상석출 발생율이 낮아지는 것을 알게 되었다(두께 50㎛의 외층용 세라믹 그린 시트를 2매 적층 했을 경우와, 두께 100㎛의 외층용 세라믹 그린 시트가 1매만의 경우를 비교 참조). 이는 외층용 세라믹 그린 시트(16)을 소성하면, 각 표면 에 불순물이 석출하거나, 소재의 일부가 편석하거나 해서 각 표면의 절연 저항이 커지기 때문이다.
따라서, 두께가 얇은 외층용 세라믹 그린 시트를 사용해도, 외층용 세라믹 그린 시트를 적층하면, 그 계면에 실용상 충분히 큰 절연 저항을 얻을 수 있다. 두께 25㎛의 외층용 세라믹 그린 시트를 3매 적층 했을 경우와, 두께 50㎛의 외층용 세라믹 그린 시트를 3매 적층 했을 경우를 비교하면, 어느 경우도 도금의 이상석출은 발생하지 않는다.
즉, 코일용 도체 패턴(9,10)과 적층체(21)표면 사이의 절연 저항은 반드시 외층부의 두께(T2)에 비례하는 것은 아니고, 외층용 세라믹 그린 시트(16)의 적층매수가 3매이상이면, 두께가 작은 외층용 세라믹 그린 시트(16)로서도, 큰 절연 저항을 얻을 수 있다는 것을 알았다. 따라서, 외층부로서 내층용 세라믹 그린 시트(13∼15)보다 두께가 작은 외층용 세라믹 그린 시트(16)를 3매이상 적층함으로써, 도 6에 도시한 종래의 적층 코일 부품(201)과 비교하여, 낮은 높이의 적층 코일(1)을 얻을 수 있다. 이 적층 코일(1)은 도금의 이상석출도 발생하지 않는다.
그런데, 외층용 세라믹 그린 시트(16)의 표면 절연 저항을 크게 하기 위해서는, 외층용 세라믹 그린 시트(16)의 원료에 불순물을 함유하고 있는 세라믹 재료를 사용하거나, 혹은, 염소, 이오늄, 나트륨중의 적어도 어느 하나를 특성개선을 위한 첨가물로서 적극적으로 함유하고 있는 세라믹 재료를 사용하면 좋다.
예를 들면, 외층용 세라믹 그린 시트(16)의 원료중에 불순물로서 염소나 이오늄이 10∼600ｐｐｍ 함유되어 있을 경우에는 소성후의 외층용 세라믹 그린 시트 (16)에는 염소나 유황(불순물)이 5∼150ｐｐｍ함유되어 있다. 또한, 나트륨이 30∼120ｐｐｍ이 함유되어 있을 경우에는 소성후의 외층용 세라믹 그린 시트(16)에는 나트륨(불순물)이 5∼100ｐｐｍ 함유되어 있다. 그리고, 소성후의 외층용 세라믹 그린 시트(16)의 표면에는 이들 불순물이 석출해서 절연 저항을 크게 한다.
(제 2 실시형태, 도 4 및 도 5도 참조)
도 4에 나타낸 바와 같이, 제 2 실시형태의 적층 코일(101)은 코일용 도체 패턴(105)이나 층간 접속용 비아홀(104)을 설치한 내층용 세라믹 그린 시트(106)와, 인출용 비아홀(107)을 설치한 외층용 세라믹 그린 시트(109)등으로 구성되어 있다. 이들 시트(106,109)를 적층하여 압착해서 적층체(110)(도 5 참조)를 형성한 후 소성하고, 입,출력용 외부전극(111,112)을 형성하고 있다.
복수의 코일용 도체 패턴(105)은 층간 접속용 비아홀(104)을 개재해서 전기적으로 직렬 접속되어 나선상 코일(L10)을 적층체(110) 내부에 형성하고 있다. 이 적층 코일(101)은 나선상 코일(L10)의 코일 축이 적층체(110)의 적층 방향에 평행하고, 적층체(110)의 양단부에, 나선상 코일(L10)의 양단부에 전기적으로 접속된 입,출력용 외부전극(111,112)이 마련되어 있는, 소위 「세로 적층 세로 권형」의 코일 부품이다.
이 적층 코일(101)은 외층부로서, 내층용 세라믹 그린 시트(106)보다 두께가 작은 외층용 세라믹 그린 시트(109)를 3매이상 적층하고 있다. 이에 따라, 도금의 이상석출이 발생하지 않고, 저높이화가 가능한 적층 코일(101)을 얻을 수 있다.
(다른 실시형태)
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지의 범위내에서 다양하게 변경할 수 있다.
적층 세라믹 전자 부품으로서는, 적층 코일의 이외에, 예를 들면 적층 임피던스 소자, 적층 ＬＣ 필터, 적층 콘덴서, 적층 트랜스등이 있다.
또한, 적층 코일 부품은, 도 4도에 도시하는 구조의 적층체(110) 상하면에 입,출력용 외부전극(111,112)을 설치한 후, 횡으로 눕혀서 사용하는, 소위 「횡 적층 횡권형」의 것이어도 좋다.
또한, 상기 실시형태는 개별 생산품의 예로 설명했지만, 양산시에는 복수의 적층 코일을 포함한 머더(mother) 적층 블록의 상태로 제조해도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 더욱이, 상기 실시형태는 부품 사이즈가 1.6mm×0.8mm의 적층 코일을 예로 하여 설명했지만, 기타 부품 사이즈의 코일 부품에 대하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 적층 세라믹 전자 부품을 제조할 경우, 도체 패턴이나 비아홀을 설치한 세라믹 시트를 적층한 후, 일체적으로 소성하는 공법에 반드시 한정되지 않는다. 또한, 이하에 설명하는 공법에 의해 적층 세라믹 전자 부품을 제조해도 좋다. 즉, 인쇄등의 방법에 의해 페이스트 상의 세라믹 재료를 도포해서 세라믹층을 형성한 후, 그 세라믹층의 위로부터 페이스트 상의 도전성 재료를 도포해서 도체 패턴이나 비아홀을 형성한다. 더욱이, 페이스트 상의 세라믹 재료를 위에서 도포해서 세라믹층으로 한다. 이와 같이 해서 순서대로 포개어져 도포를 함으로써 적층구조를 갖는 세라믹 전자 부품이 얻어진다.
이상과 같이, 본 발명은 적층 세라믹 전자 부품, 적층 코일 부품 및 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법에 유용하고, 특히, 도금의 이상 석출이 발생되지 않고, 저 높이화가 가능하다는 점에서 우수하다.
Claims (6)
- 복수의 내층용 세라믹층과 복수의 내부전극을 적층하여 구성한 소자부, 및상기 소자부의 상하에 각각 복수의 외층용 세라믹층을 적층하여 구성한 외층부를 구비하고:상기 외층부는 3개의 외층용 세라믹층을 적층하여 구성되고, 상기 외층용 세라믹층의 두께가 상기 내층용 세라믹층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품.
- 제 1 항에 있어서,상기 외층용 세라믹층은 염소, 이오늄, 나트륨중의 하나이상을 함유하고 있는 세라믹 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품.
- 복수의 내층용 세라믹층과 복수의 코일용 도체를 적층하여 구성한 코일부,상기 코일용 도체를 전기적으로 접속해서 상기 코일부에 형성된 코일,상기 코일부의 상하에 각각 복수의 외층용 세라믹층을 적층하여 구성한 외층부를 구비하고;상기 외층부는 3개의 외층용 세라믹층을 적층하여 구성되고, 상기 외층용 세라믹층의 두께가 상기 내층용 세라믹층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
- 제 3 항에 있어서,상기 내층용 세라믹층과 상기 외층용 세라믹층은 자성체 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 외층용 세라믹층은 염소, 이오늄, 나트륨중의 하나이상을 함유하고 있는 세라믹 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
- 내부전극을 내층용 세라믹 시트의 표면에 형성하는 공정,상기 내층용 세라믹 시트를 복수장 적층하여 소자부를 구성함과 아울러, 상기 소자부의 상하에 각각 상기 내층용 세라믹 시트보다 두께가 얇은 외층용 세라믹 시트를 3매 적층하여 외층부를 구성하고, 이를 가압 밀착시켜서 세라믹 적층체를 형성하는 공정, 및상기 세라믹 적층체에 외부전극을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
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