KR100831610B1 - 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면에 수분의 흡착을 방지하여, 신뢰성을 향상시킨 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공한다. 세라믹 소체의 표면 및 외주부의 외부 전극에 유기 실리콘 화합물을 탈수 축합하여 얻어지는 보호막이 형성된다.
세라믹 전자 부품
Description
도 1은 본 발명의 실시예 1, 2에 의한 적층 세라믹 콘덴서의 외관 사시도.
도 2는 실시예 1, 2에 의한 적층 세라믹 콘덴서의 단면도.
도 3은 실시예 1, 2에 의한 적층 세라믹 콘덴서의 제조 공정을 보여주는 개략도.
도 4는 종래의 적층 세라믹 콘덴서의 단면도.
본 발명은 세라믹 소체와 그 표면에 설치된 외부 전극을 가지는 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 세라믹 전자 부품으로서 적층 세라믹 콘덴서를 설명한다.
도 4는 종래의 적층 세라믹 콘덴서의 단면도이다. 적층 세라믹 콘덴서(21)는 유전체 세라믹(22)과 내부 전극(23)이 서로 적층 소결되어 형성된 세라믹 소체(24)와, 세라믹 소체(24)의 양측면에서 형성되어 내부 전극(23)과 접속된 외부 전극 지지체(25, 26)와 그들의 표면에 행해진 Ni 도금(27) 및 땜납 또는 주석 도금(28)을 각각 가지는 외부 전극(29, 30)을 구비한다.
종래의 적층 세라믹 콘덴서(21)의 제조 방법을 설명한다.
우선, 유전체 세라믹(22)과 내부 전극(23)이 서로 적층되어 압착되고, 그 후, 고온하에서 소성(燒成)되어 세라믹 소체(24)가 형성된다.
다음에, 세라믹 소체(24)의 양측면부에 내부 전극(23)과 동일 또는 그 합금으로 이루어지는 전극 페이스트가 도포되고 녹여서 붙여져, 외부 전극 지지체(25, 26)가 형성된다. 그 후, 외부 전극 지지체(25, 26)의 표면에 소정의 신뢰성이나 땜납 붙임성을 확보하기 위하여 NI 도금(27)이 형성되고, 더욱이 Ni 도금(27)의 표면에 땜납 또는 주석 도금(28)을 형성하여 외부 전극(29, 30)이 형성되어, 적층 세라믹 콘덴서(21)가 얻어진다.
종래의 적층 세라믹 콘덴서(21)의 세라믹 소체(24)는 그 표면의 절연성이 주위 환경의 영향을 받기 쉽고, 특히 다습화의 환경에 있어서 외부 전극(29 및 30)사이의 절연성이 열화되기 쉽다.
또한, 세라믹 소체(24)의 표면에 수분이 부착되면, 땜납 또는 주석 도금(28)의 마이그레이션(migration)이 발생하기 쉽고, 외부 전극(29, 30) 사이의 단락 불량이 발생하기 쉽다. 더욱이, 수분 흡착에 의해 도금(28)은 산화되어, 땜납 붙임 성능이 열화되기 쉽다.
절연성과 땜납 붙임성이 우수하여, 높은 신뢰성을 가지는 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공한다.
그 세라믹 부품은 세라믹 소체, 상기 세라믹 소체의 표면에 설치된 외부 전극, 및 상기 세라믹 소체의 표면과 상기 외부 전극의 표면에 화학식 R-CnH2n-Si-(OR')3 (단, R은 탄소수 1이상의 에폭시기, 알킬기, 알릴기, 퍼플르오로 알킬기, 퍼플르오로 알릴기중 어느 하나 또는 그 혼합체, n은 자연수, R'는 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 수소와 할로겐으로 이루어지고 적어도 하나가 수소)를 함침(含浸)하고 탈수 축합(脫水 縮合)하여 형성된 보호막을 구비한다.
(실시예 1)
실시예 1의 세라믹 전자 부품으로서 적층 세라믹 콘덴서를 설명한다.
도 1은 그 적층 세라믹 콘덴서의 외관 사시도, 도 2는 그 단면도, 도 3은 그 콘덴서의 제조 공정을 보여주는 개략도이다.
적층 세라믹 콘덴서(1)는 유전체 세라믹(2)과 내부 전극(3)이 서로 적층 소성되어 소결된 유전체로 이루어지는 세라믹 소체(4)와, 세라믹 소체(4)의 양측면에 형성되어 내부 전극(3)과 접속한 Ag 등으로 이루어지는 외부 전극 지지체(5, 6)와 그들의 표면에 형성된 Ni 도금(7) 및 땜납 또는 주석 도금(8)을 가지는 외부 전극(9, 10)을 구비한다.
세라믹 소체(4) 및 외부 전극(9, 10)의 표면에서는 화학식 R-CnH2n-Si-(OR')3
(단, R은 탄소수 1 이상의 에폭시기, 알킬기, 알릴기, 퍼플르오로 알킬기, 퍼플르오로 알릴기중 어느 하나 또는 그 혼합체, n은 자연수, R'는 탄소수 1 내지 4의 알 킬기 또는 수소와 할로겐으로 이루어지고 적어도 하나가 수소)이 탈수 축합된다(도시하지 않음).
세라믹 소체(4)는 유전체 세라믹(2)을 고온하에서 소성하여 형성된 금속 산화물을 가지는 소결된 유전체이다. 이 표면의 금속 원자는 대기 분위기중에 있어서는 수산화물로 되고, 이 수산화물의 수산기와 상기 화학식 R-CnH2n-Si-(OR')3
에 함유되는 유기 실리콘 화합물이 탈수 수축되어, 세라믹 소체(4)의 표면에 R-인 발수성의 보호막을 형성한다. 이것에 의하여, 세라믹 소체(4)의 표면으로의 수분의 흡착을 방지하여 외부 전극(9, 10) 사이의 절연성을 향상하고, 마이그레이션의 발생을 방지하여, 신뢰성이 우수한 적층 세라믹 콘덴서(1)가 얻어진다.
외부 전극(9, 10)의 표면에도 마찬가지로 발수성의 보호막이 형성되어, 환경 특히 습도에 의한 도금면의 열화를 방지하여, 우수한 땜납 붙임 성능을 유지할 수 있다.
적층 세라믹 콘덴서(1)의 제조 방법을 설명한다.
우선, 유전체 세라믹(2)의 상면(上面)에 Pd 등의 후막 페이스트가 인쇄 건조되어 내부 전극(3)이 인쇄된 시트가 얻어진다.
다음에, 그 시트가 소정의 용량값 및 소정의 두께가 얻어질 때까지 적층되어 적층체를 형성하고, 이 적층체가 일정의 압력으로 가압되어 소성전의 세라믹 소체(4)가 형성된다.
다음에, 세라믹 소체(4)가 약 1300℃에서 소성되어 소결된 유전체가 형성된 다.
다음에, 상기 세라믹 소체(4)의 양측면에 내부 전극(3)과 전기적으로 접속한 Ag 등의 후막 전극 페이스트가 도포되고, 약 800∼900℃에서 약 10분간 녹여서 붙여져 외부 전극 지지체(5, 6)가 형성된다. 그 후, 외부 전극 지지체(5, 6)를 덮도록 Ni 도금(7)이 행해지며, 더욱이, Ni 도금(7)을 덮도록 주석 등의 땜납 도금(8)이 행해져, 적층 세라믹 콘덴서(1)가 얻어진다.
다음에, 도 3에 나타낸 바와 같이 화학식 R-CnH2n-Si-(OR')3 (단, R은 탄소수 1 이상의 에폭시기, 알킬기, 알릴기, 퍼플르오로 알킬기, 퍼플르오로 알릴기중 어느 하나 또는 그 혼합체, n은 자연수, R'는 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 수소와 할로겐으로 이루어지고 적어도 하나가 수소)로 나타내는 물질을 코팅액(11)으로 하여 용기(12)내에 넣고, 코팅액(11)중에 적층 세라믹 콘덴서(1)를 약 10분간 침지한다.
여기서, 코팅액(11)에는 희석제로서 이소프로필알콜 등의 유기 용매가 혼합된다. 희석제와 코팅액(11)의 전체 중량에 대한 코팅액(11)의 중량비, 즉 희석 농도는 0.5%∼100%이다.
다음에, 적층 세라믹 콘덴서(1)를 코팅액(11)으로부터 꺼내고, 약 140∼160℃의 고온에서 약 20분간 건조시킨다.
또한, 적층 세라믹 콘덴서(1)의 표면에 부착된 코팅액(11)에 함유되는 과잉 유기 실리콘 화합물은 열처리 과정에서 증발하기 때문에, 그 세정은 불필요하다.
실시예 1에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1)와 종래의 적층 세라믹 콘덴서(21)를 각각 1000개, 온도 40℃에서 상대 습도 95%의 환경과 온도 -25℃에서의 환경의 변화 1시간에 걸쳐 1사이클로 하고, 12V 직류 전압 인가의 조건에서 합계 2000사이클의 온습도 사이클 시험을 행하였다. 온습도 사이클 시험 전후의 절연 저항값을 측정하여 절연 저항이 현저히 열화되는 콘덴서를 절연 불량으로 하고, 이 결과를 표 1에 나타내었다.
또한, 실시예 1의 적층 세라믹 콘덴서(1) 및 종래의 적층 세라믹 콘덴서(21)를 온도 85℃, 상대 습도 85% RH중에서 500시간 방치하고, 그 후, 230℃의 땜납욕내에 침지하여 각 100개의 땜납 붙임성 시험을 행하였다. 땜납이 외부 전극면을 덮지 않는 것을 불량으로 하고, 이 결과를 표 1에 나타내었다.
| 콘덴서 | 코팅재의 희석 농도(%) | 절연성 불량율 (%) | 땜납 붙임성 불량율(%) |
| 종래 기술 | 코팅 없음 | 35 | 10 |
| 실시예 1 | 0.5 1 50 100 | 0.3 0 0 0 | 0 0 0 0 |
표 1에서 명확한 바와 같이, 실시예 1에 의해 제작된 적층 세라믹 콘덴서(1)는 표면에 형성된 발수성을 가지는 보호막에 의하여 수분의 흡착을 방지할 수 있다. 따라서, 종래의 것과 비교하면 온습 사이클 시험후의 절연 불량율이 적고, 습중 방치후의 땜납 붙임성 시험에 있어서도 불량율이 적다.
또한, 코팅액(11)의 농도가 1% 이상인 것이 바람직하다.
(실시예 2)
실시예 2의 적층 세라믹 콘덴서와 그 제조 방법은 기본적으로 도 1 내지 도 3에서 나타낸 실시예 1과 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
우선, 실시예 1과 마찬가지로 세라믹 소체(4)가 약 1300℃에서 소성되어 소결된 유전체를 형성한다. 세라믹 소체(4)의 양측면에 내부 전극(3)과 전기적으로 접속된 Ag 등의 후막 전극 페이스트가 도포되고, 약 800∼900℃에서 약 10분간 녹여서 붙여져 외부 전극 지지체(5, 6)가 형성된다. 그 후, 외부 전극 지지체(5, 6)를 덮도록 Ni 도금(7)이 행해지고, 더욱이, Ni 도금(7)을 덮도록 주석 등의 땜납 도금(8)이 행해져 적층 세라믹 콘덴서(1)가 얻어진다.
다음에, 도 3에 나타낸 바와 같이 화학식 R-O-CnH2n-Si-(OR')3 (단, R은 탄소수 1 이상의 에폭시기, 알킬기, 알릴기, 퍼플르오로 알킬기, 퍼플르오로 알릴기중 어느 하나 또는 그 혼합체, n은 자연수, R'는 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 수소와 할로겐으로 이루어지고 적어도 하나가 수소)을 코팅액(11)으로 하여 용기(12)에 넣고, 코팅액(11)중에 적층 세라믹 콘덴서(1)가 약 10분간 침지된다.
코팅액(11)은 실시예 1과 마찬가지로, 희석제로서 이소프로필알콜 등의 유기 용매가 혼합된다. 희석제와 코팅액(11)의 전체 중량에 대한 코팅액(11)의 중량비, 즉, 희석 농도는 0.5%∼100%이다.
다음에, 상기 적층 세라믹 콘덴서(1)를 상기 코팅액(11)으로부터 꺼내고, 약 140∼160℃의 고온에서 약 20분간 건조시킨다.
실시예 2에 의해 얻어진 적층 세라믹 콘덴서(1)를 1000개, 실시예 1에 나타낸 조건과 동일하게 하여 온습도 사이클 시험과 습중 방치 시험을 행하여, 외부 전극(9, 10)의 절연성과 땜납 붙임성을 평가하고, 이 결과를 표 2에 나타내었다.
| 콘덴서 | 코팅재의 희석 농도(%) | 절연성 불량율 (%) | 땜납 붙임성 불량율(%) |
| 실시예 2 | 0.5 1 50 100 | 0.1 0 0 0 | 0 0 0 0 |
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 2에서는 코팅액(11)의 농도가 엷고 0.5%일 때에도 절연성의 열화가 적어, 한층 신뢰성이 우수한 적층 세라믹 콘덴서를 얻을 수 있다.
더욱이, 적층 세라믹 콘덴서(1)는 코팅액(11)으로 대기중에서 침지되었지만, 용기(12)를 밀폐하여 용기(12)내를 진공으로 유지하여 침지하면, 불순물이 코팅액(11)에 혼입되지 않아, 신뢰성이 우수한 콘덴서가 얻어진다.
또한, 본 발명을 적용할 수 있는 세라믹 전자 부품은 적층 세라믹 콘덴서로 한정되지 않고, 세라믹 소체(4)의 표면이 노출되고, 이 세라믹 소체(4)의 표면의 일부에 외부 전극(9, 10)이 형성되는 부품이면 실시예 1, 2와 마찬가지로 우수한 신뢰성을 얻을 수 있다.
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- 세라믹 소체와, 상기 세라믹 소체의 표면에 설치된 외부 전극을 가지는 세라믹 전자 부품을 준비하는 단계;상기 외부 전극에 도금 처리를 행하는 단계;화학식 R-CnH2n-Si-(OR')3 (단, R은 탄소수 1이상의 에폭시기, 알킬기, 알릴기, 퍼플르오로 알킬기, 퍼플르오로 알릴기중 어느 하나 또는 그 혼합체, n은 자연수, R'는 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 수소와 할로겐으로 이루어지고 적어도 하나가 수소)의 물질을 함유하는 용액중에 상기 세라믹 부품을 침지하는 단계; 및침지된 상기 세라믹 전자 부품을 상기 용액으로부터 꺼내어 열처리를 행하는 단계를 포함하는 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 세라믹 전자 부품을 준비하는 상기 단계는내부 전극과 세라믹 층을 적층하여 상기 세라믹 소체를 형성하는 단계; 및상기 세라믹 소체의 상기 표면에 상기 내부 전극와 도통하는 상기 외부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
- 세라믹 소체와, 상기 세라믹 소체의 표면에 형성된 외부 전극을 가지는 세라믹 전자 부품을 준비하는 단계;상기 외부 전극에 도금 처리를 행하는 단계;화학식 R-O-CnH2n-Si-(OR')3 (단, R은 탄소수 1이상의 에폭시기, 알킬기, 알릴기, 퍼플르오로 알킬기, 퍼플르오로 알릴기중 어느 하나 또는 그 혼합체, n은 자연수, R'는 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 수소와 할로겐으로 이루어지고 적어도 하나가 수소)의 물질을 포함하는 용액중에 상기 세라믹 부품을 침지하는 단계; 및침지된 상기 세라믹 부품을 상기 용액으로부터 꺼내어 열처리를 행하는 단계를 포함하는 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 세라믹 전자 부품을 준비하는 상기 단계는내부 전극과 세라믹층을 적층하여 상기 세라믹 소체를 형성하는 단계; 및상기 세라믹 소체의 상기 표면에 상기 내부 전극과 도통하는 상기 외부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 제품의 제조 방법.
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