KR100764358B1 - 적층세라믹 전자부품의 제조방법 - Google Patents

Abstract

캐리어 필름을 사용하지 않고 적층공정을 생략할 수 있으면서 또한, 필로잉 현상이 없는 적층세라믹 전자부품의 제조방법이 제공된다. 그 제조방법은,

유전체시트에 내부전극패턴을 형성하는 제1단계,

상기 유전체 시트상에서 비전극영역에 유전체층을 형성하는 제2단계,

상기 내부전극패턴과 상기 유전체층의 상부에 유전체층을 형성하는 제3단계,

상기 제1단계에서 제3단계를 적어도 1회 이상 반복하여 적층체를 얻는 단계 및

상기 적층체를 개개로 절단하고 소성하여 소결체를 얻는 단계를 포함하여 이루어진다.

적층세라믹, 전자부품, 스크린인쇄, 필로잉

Description

적층세라믹 전자부품의 제조방법{Method of manufacturing laminated ceramic electronic component }

도 1은 종래의 드라이방식에 의한 적층세라믹 전자부품의 제조방법의 제조공정도이다.

도 2는 적층세라믹 전자부품에서 내부전극이 인쇄된 유전체시트를 나타낸 것으로

도 2(a)는 평면도이고, 도 2(b)는 정면도이다.

도 3은 본 발명의 적층세라믹 전자부품의 제조장치의 일례도이다.

도 4는 스크린인쇄용 스크린 메쉬에 대한 것으로,

도 4(a)는 종래의 스크린메쉬이고, 도 4(b)는 본 발명에 사용되는 3D 스크린메쉬이다.

도 5는 본 발명의 적층세라믹 전자부품 제조장치의 인쇄기에 대한 일례도이다.

한국 공개특허공보 2003-0060791호

본 발명은 적층세라믹 전자부품의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빌 드업 공법으로 적층세라믹 전자부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 전자기기의 소형화에 따라 적층세라믹 전자부품도 소형화가 요구되고 있다. 예를 들어 적층세라믹 커패시터에 있어서도 소형화와 대용량화가 진행되고 있다. 이러한 요구에 의해 적층세라믹층을 박층으로 하면서 다층화하고 있다.

다층의 적층세라믹 전자부품을 제조하는 방법은, 캐리어 필름상에 세라믹 슬러리를 도포하여 세라믹 그린시트를 이용하여 도 1에 나타난 바와 같이, 그린시트(1)상에 내부전극 패턴(2)을 인쇄한 다음, 이를 적층한 적층체(3)를 개개로 절단한 후에 적층체를 소성하여 제조하고 있다. 이러한 제조방법을 드라이(Dry)방식이라 한다

드라이 방식으로 적층세라믹 전자부품을 제조하는 경우에는 캐리어 필름의 요철에 의해 박막의 그린시트에 핀홀이 발생할 우려가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 한국 공개특허공보 2003-0060791호에서는 캐리어 필름의 표면조도를 관리하고 있다.

그러나, 드라이 방식은 그린시트를 형성할 때 캐리어 필름의 사용을 배제할 수 없기 때문에 근본적인 해결책은 될 수 없다. 또한, 드라이 방식은 20층이상 400층까지 다층화가 용이한 반면 제조비용이 비싸다. 또한, 40층 이상으로 적층하는 경우에 필로잉 현상이 나타나는 문제가 있다. 필로잉 현상은 내부전극이 인쇄된 유전체시트를 적층하고 압착하는 동안에 유전체시트에서 내부전극이 제공되지 않는 부 분(도 2의 비전극 영역)이 전극이 제공되는 영역 보다 높이가 낮아져 내부전극영역이 볼록해지는 것을 의미한다.

본 발명은 캐리어 필름을 사용하지 않으면서 또한, 필로잉 현상이 없는 적층세라믹 전자부품의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적층세라믹 전자부품의 제조방법은,

유전체시트에 내부전극패턴을 형성하는 제1단계,

상기 유전체 시트상에서 비전극영역에 유전체층을 형성하는 제2단계,

상기 내부전극패턴과 상기 유전체층의 상부에 유전체층을 형성하는 제3단계,

상기 제1단계에서 제3단계를 적어도 1회 이상 바람직하게는 20-200회 반복하여 적층체를 얻는 단계 및

상기 적층체를 개개로 절단하고 소성하여 소결체를 얻는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에서는 적층세라믹 전자부품을 빌드업공법으로 제조하는 것으로, 유전체와 내부전극의 형성은 인쇄방법이 가장 바람직하다. 인쇄는 스크린 인쇄방식이 가장 바람직하며, 이 경우 3D-스크린 메쉬를 이용하는 것이 바람직하다. 3D-스크린 메쉬는 350-450메쉬를 사용하는 것이 바람직하다. 인쇄방식에 의한 내부전극의 형성은, 도체페이스트를 인쇄하고, 이어 건조 및 냉각하는 것이고, 유전체층의 형성 은 세라믹 슬러리를 인쇄하고, 이어 건조 및 냉각하는 것이다. 내부전극의 건조는 90-100℃가 바람직하며, 세라믹슬러리의 건조는 120-180℃가 바람직하다.

본 발명에서는 유전체시트상의 비전극영역에 유전체를 인쇄하면서 상부의 유전체층을 연속하여 형성한 다음에 건조와 냉각할 수도 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 비전극영역이라는 용어는 유전체시트상에 내부전극패턴이 형성되지 않은 영역을 의미한다. 본 발명에서 유전체는 세라믹이 대표적이며, 여기서는 유전체시트 또는 유전체시트의 표현을 특별한 구분 없이 사용한다.

본 발명은 캐리어 필름을 사용하지 않고 빌드업 방식으로 적층세라믹 전자부품을 제조하기 위한 연구과정에서 개발된 것이다. 본 발명에 따라 빌드업 방식으로 적층세라믹 전자부품을 제조하는 경우에 박층화와 다층화가 실현되고 필로잉 현상도 방지할 수 있다.

본 발명에서는 유전체시트와 내부전극패턴을 빌드업 방식으로 순차적으로 형성하는데 특징이 있는 것으로, 빌드업 방식으로는 인쇄방법을 이용하는 것이 바람직하다. 인쇄방식은 스크린 인쇄가 바람직하지만, 빌드업방식이 적용될 수 있는 인쇄방식이라면 본 발명에 적용될 수 있다.

본 발명의 적층세라믹 전자부품의 제조방법을 첨부된 도면을 참고로 설명하고자 한다. 첨부된 도면은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완정하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 3은 인쇄, 건조, 냉각 장치가 1세트로 구성되는 인쇄부 3개(1개의 전극인쇄부와 2개의 유전체인쇄부)가 컨베이어에서 루프상으로 직렬로 연결되어 있는 구조에 해당한다. 이러한 제조장치는 유전체 인쇄부를 1개로 하는 등 여러 가지 변형이 가능하다.

먼저, 유전체시트를 준비한다.

유전체시트는 일정 크기로 절단된 그린시트이다.

제1단계로서, 상기 준비된 유전체시트를 금속블록상에 재치하여 도 3의 장치의 전극인쇄부에서 상기 유전체시트상에 내부전극패턴을 형성한다. 금속블록은 열변형이 적고 열용량이 작은 재질을 선택하는 것이 바람직하다. 내부전극패턴의 형성은 인쇄방법이 가장 바람직하며, 인쇄는 스크린 인쇄방식이 가장 바람직하다. 인쇄한 다음에는 도체페이스트를 건조하고 냉각한다. 건조는 90-100℃가 바람직하다.

제2단계로서, 내부전극패턴을 냉각한 다음에는 유전체시트를 제1유전체 인쇄부로 이송하고 유전체 시트상에서 비전극영역에 유전체층을 형성한다. 이 유전체층은 내부전극과 거의 동일한 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 유전체층의 형성은 인쇄방법이 가장 바람직하며, 인쇄는 스크린 인쇄방식이 가장 바람직하다. 인쇄한 다음에는 세라믹슬러리를 건조하고 냉각한다. 건조는 120-180℃가 바람직하다.

이어 유전체시트를 제2유전체 인쇄부로 인쇄하여 상기 내부전극패턴과 유전체층의 상부에 유전체층을 형성한다. 유전체층의 형성은 제2단계의 방법을 이용한다.

상기 제1단계에서 제3단계를 적어도 1회 이상 원하는 적층수 만큼 일례로 20-200회 반복하여 적층체를 얻는다. 얻은 적층체를 소성하여 소결체를 얻는다. 이와 같은 반복 작업에서 내부전극의 인쇄는 치수 정밀도를 고려하여 인쇄면을 실온까지 내려서 작업하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1단계 공정에서 유전체시트에 내부전극패턴을 인쇄하는데, 이 유전체시트는 기존의 유전체시트를 이용하는 것이다. 물론, 금속블록상에 캐리어 필름과 같은 필름을 올려 두고 여기에 세라믹슬러리를 인쇄하여 유전체시트를 형성하고 이 유전체시트에 제1단계를 적용할 수 있는 것이다.

또한, 제2단계와 제3단계를 한번에 행할 수도 있다. 제1단계로부터 얻어진 내부전극이 형성된 유전체시트에 비전극영역에 유전체층을 형성하면서 바로 내부전극층의 상부에 형성될 유전체층을 동시에 형성할 수도 있다.

본 발명에 따라 얻어진 적층체를 개개로 절단하고 소결하여 소결체를 얻고, 이 소결체의 외측에는 통상의 방법에 따라 내부전극과 전기적으로 접속하는 외부전극을 형성하여 전자부품을 완성한다.

본 발명의 제조방법에서 인쇄는 스크린 인쇄방식을 이용하는 것이 바람직한데, 이 경우 3D-스크린 메쉬를 이용하는 것이 바람직하다. 3D-스크린 메쉬는 350-450메쉬를 사용하는 것이 바람직하다. 도 4(b)에는 3D-스크린 메쉬에 대한 사진이 제시되어 있다. 3D-스크린 메쉬는 직조방법에서 먼저 실을 수평으로 배열하고 다음으로 상하 교차해서 실을 짜 만든 구조로서 스크린인쇄시 도포 두께를 두껍게 할 수 있다. 3D-스크린 메쉬는 도 4(a)의 일반 스크린 메쉬에 비해 약 1.5배의 인쇄두께를 실현할 수 있다. 이러한 3D-스크린 메쉬에 의해 인쇄후 레벨링(Levrling)성, 인쇄막 두께의 균일성이 향상되고 인쇄시 메쉬 교차점에서 핀홀 발생할 우려를 차단할 수 있다.

본 발명에서 인쇄부의 인쇄기는 도 5에서와 같이 컨베어에 의해 이송되는 유전체시트를 두 개의 가이드테이블의 사이에서 유전체시트의 높이에 맞추어 상승시켜 스크린 인쇄하도록 구성될 수 있다. 즉, 인쇄 직전에 인쇄면의 높이를 계측하고 인쇄기에 피드백함으로써 유전체시트의 상승 높이를 제어할 수 있다.

본 발명에서 인쇄부의 건조기는 열풍순환식이 바람직하다. 직접 건조방식(예, IR방식)은 건조막의 품질이 저하될 가능성이 있어 바람직하지 않다.

본 발명에서 인쇄부의 냉각기는 인쇄면의 온도를 실온까지 내리도록 하는 것이 바람직하다. 냉각은 차가운 공기에 의해 냉각하는 것이 바람직하며, 냉각수에 접촉하는 것은 치수의 변화가 우려되므로 바람직하지 않다.

이하, 본 발명에 따라 적층세라믹 전자부품을 제조하는 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

금속블록상에 유전체시트를 올려 놓고 도 3의 제조장치에서 적층세라믹을 제조하였다. 인쇄면적은 130-160mm로 하였으며, 스크린범위 사이즈는 450X450mm로 하였다. 3D-스크린 메쉬의 선경은 19㎛이고, 총 두께는 54㎛였다.

유전체시트상에 내부전극패턴을 인쇄하고, 열풍순환식 건조기를 사용하여 90-120℃에서 건조한 다음에 찬공기에 의해 실온까지 냉각하였다.

상기 유전체시트에서 비전극영역에 세라믹슬러리를 인쇄하였다. 건조는 열풍순환식 건조기에 의해 120-180℃에서 1-3분간 건조하였다. 상기 내부전극패턴과 유전체층의 상부에 유전체층을 동일한 방법으로 형성하고 건조 및 냉각하였다.

이러한 단계를 반복하여 100층의 적층체를 얻고 이를 개개로 절단하고 소성하여 세라믹 전자부품을 얻었다. 얻어진 적층세라믹 전자부품에는 필로잉 현상이 없었다.

본 발명에서 상기 실시형태는 하나의 예시로서, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 캐리어 필름과 적층공정을 생략할 수 있어 다층의 적층세라믹 전자부품의 제조에 공정을 단축할 수 있고, 또한, 필로잉 현상을 방지할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (9)

1. 유전체 시트에 전극영역에 도체 페이스트를 인쇄하는 제1 단계;

   상기 도체 페이스트를 건조 및 냉각하여 내부전극패턴을 형성하는 제2 단계;

   상기 유전체 시트 상에서 비전극영역에 제1 세라믹 슬러리를 인쇄하는 제3 단계;

   상기 제1 세라믹 슬러리를 건조 및 냉각하여 제1 유전체층을 형성하는 제4 단계;

   상기 내부전극패턴과 상기 제1 유전체층의 상부에 제2 세라믹 슬러리를 인쇄하는 제5 단계;

   상기 제2 세라믹 슬러리를 건조 및 냉각하여 제2 유전체층을 형성하는 제6 단계;

   상기 제1 내지 제6 단계를 적어도 1회 이상 반복하여 적층체를 얻는 제7 단계; 및

   상기 적층체를 개개로 절단하고 소성하여 소결체를 얻는 제8 단계를 포함하며,

   상기 제1 단계, 제3 단계 및 제5 단계 중 적어도 하나의 인쇄는 3D-스크린 메쉬를 이용하는 스크린 인쇄공정에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 전자부품의 제조방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 건조는 90-100℃에서 행하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 전자부품의 제조방법.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 건조는 120-180℃에서 행하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 전자부품의 제조방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서, 상기 3D-스크린 메쉬는 350-450메쉬임을 특징으로 하는 적층세라믹 전자부품의 제조방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 제1단계에서 제3단계를 20-200회 반복하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 전자부품의 제조방법.

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