KR101730184B1 - 도전성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법 - Google Patents

도전성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도전성 페이스트 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 도전성 페이스트 조성물은 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 도전성 분말, BaTiO3 분말을 포함하는 구형의 미립 공재, 그리고 aLi2O-bK2O-cCaO-dBaO-eB2O3-fSiO2의 화학식을 갖는 유리 조성물을 포함하되, 상기 a, b, c, d, e, f는 a+b+c+d+e+f=100, 2≤a≤10, 2≤b≤10, 0≤c≤25, 0≤d≤25, 5≤e≤20, 50≤f≤80을 만족한다.

Description

도전성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법{CONDUCTIVE PASTE COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCING MULTILAYER CERAMIC CAPACITOR USING THE SAME}
본 발명은 도전성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 특정 조성의 유리 조성물을 내부 전극용 도전성 페이스트에 포함함으로써, 내부 전극의 소성 수축 개시 온도를 증가시키고, 소성 과정에서 공재가 유전체 층으로 빠져나가 유전체와 함께 소성되면서 유전 특성이 향상되도록 하는 도전성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법에 관한 것이다.
최근 전기 및 전자 제품의 소형화, 경량화, 고성능화가 급속히 진행됨에 따라, 이에 사용되는 적층 세라믹 콘덴서도 점차 소형화 및 고용량화되어 가고 있다. 이에 따라 적층 세라믹 콘덴서에 사용되는 유전체 층, 내부전극층 또한 점차 박층 및 고적층화 되고 있다.
초박형의 유전체 층을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서를 제조하기 위해서는 저온에서 소결이 가능한 유전체 조성물을 사용하여야 한다. 내부 전극의 연결성이 적층 세라믹 콘덴서의 용량 구현에 있어서 매우 중요한 요소로 작용하는데, 일반적으로 내부 전극으로 사용되는 니켈 전극층은 유전체의 소결온도에 비해 수백℃ 낮은 온도에서 소결이 완료되므로, 소성온도가 너무 높을 경우 유전체 층 및 내부전극 간의 소결 수축 불일치가 발생하고, 내부 전극의 뭉침 현상이 심화되어 세라믹 콘덴서의 용량이 저하될 뿐만 아니라, 단락 발생률(short ratio)이 증가되기 때문이다. 따라서, 이러한 현상을 방지하기 위해서 니켈 내부 전극과 유전체 층을 1100℃이하의 저온에서 환원성 분위기하에서 소결하는 것이 바람직하다.
이러한 저온 소성이 가속화되면서, 종래 적층 세라믹 콘덴서 제조용 소결조제로 사용되었던 BaO-CaO-SiO2계 유리 프릿 또는 BaSiO3계 혼합분말을 사용하는 대신, 저온 소성용 유리 조성물을 새롭게 제조하여 유전체에 첨가함으로써 저온 소성하는 방법 등이 활발히 연구, 개발되고 있다. 상기 BaO-CaO-SiO2계 유리 프릿 또는 BaSiO3계 혼합분말을 사용하는 소결조제는 1200℃ 이상의 높은 융점을 가지므로, 1150℃ 이하의 저온에서의 소결을 촉진시키기가 어렵고, 고온에서 액상 형성이 급격하게 진행됨으로 인해 적층 세라믹 콘덴서 제조를 위한 소결 온도 범위가 매우 제한적이라는 문제점이 발생하였기 때문이다.
따라서 우수한 전극 연결성 및 유전특성을 확보하기 위한 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법에 있어서, 저온 소성은 불가결하게 되었는바, 유전체 층에 저온 소성용 유리 조성물을 첨가하여 저온 특성을 구현하는 것이 일반적이었지만 이러한 저온 소성용 유리 조성물을 내부 전극용 도전성 페이스트 조성물에 도입함으로써 소성과정에서 유전특성을 향상시키는 기술은 종래에 존재하지 않았다.
본 발명은 상기에서 설명한 우수한 전극 연결성 및 유전특성을 확보할 수 있는, 내부 전극용 도전성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 내부 전극용 페이스트 조성물은 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 도전성 분말, BaTiO3 분말을 포함하는 구형의 미립 공재 및 aLi2O-bK2O-cCaO-dBaO-eB2O3-fSiO2의 화학식을 갖는 유리 조성물을 포함하되, 상기 a, b, c, d, e, f는 a+b+c+d+e+f=100, 2≤a≤10, 2≤b≤10, 0≤c≤25, 0≤d≤25, 5≤e≤20, 50≤f≤80을 만족한다.
여기에서, 상기 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 도전성 분말은 평균 입도가 50~150nm이고, BaTiO3 분말을 포함하는 공재의 함량은 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 도전성 분말 대비 3~25중량%이며, 상기 유리 조성물은 BaTiO3 분말 대비 1~3중량%인 것을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물은 첨가제로서 Y, Dy, Ho, Yb 로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 희토류 원소 및 Mg를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 유리 조성물은 300nm 이하의 입도를 갖는 미립의 구형 분말인 것을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 유리 조성물의 연화점은 750~760℃인 것을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 유리 조성물의 녹는점은 950℃ 이상인 것을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 BaTiO3 분말의 평균 입도는 도전성 입자의 평균 입도와 동일하거나 그 이하로서 도전성 입자 대비 1/6 ~ 1/2인 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법은 aLi2O-bK2O-cCaO-dBaO-eB2O3-fSiO2의 화학식(여기에서, a, b, c, d, e, f는 a+b+c+d+e+f=100, 2≤a≤10, 2≤b≤10, 0≤c≤25, 0≤d≤25, 5≤e≤20, 50≤f≤80)을 갖는 유리 조성물을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물을 준비하는 단계, 유전체 층에 상기 내부 전극용 페이스트 조성물을 인쇄하여 내부 전극을 형성하는 단계 및 상기 내부 전극이 인쇄된 유전체 층을 적층하여 소성하는 단계를 포함하되, 상기 소성 과정에서 상기 유리 조성물이 유전체 층으로 빠져나가면서 상기 유리 조성물이 유전체 층과 함께 소결되면서 유전체 층이 치밀화되는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물의 첨가제로서 Y, Dy, Ho, Yb 로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 희토류 원소 및 Mg를 더 포함한다.
여기에서, 상기 유리 조성물은 300nm 이하의 입도를 갖는 미립의 구형 분말인 것을 포함한다.
여기에서, 상기 유리 조성물의 연화점은 750~760℃인 것을 포함한다.
여기에서, 상기 유리 조성물의 녹는점은 950℃ 이상인 것을 포함한다.
본 발명의 내부 전극용 도전성 페이스트 조성물을 이용하는 경우, 내부 전극의 소성 수축 개시 온도가 증가 되며, 소성과정에서 공재가 유전체 층으로 빠져나가면서 유전체 층과 공재가 함께 소결되는바, 이로써 제조된 적층 세라믹 콘덴서는 우수한 전극 연결성 및 유전특성을 확보할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조공정 중 소성과정에서 승온에 따른 소결과정을 모식화한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 도전성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
<내부 전극용 페이스트 조성물>
본 발명의 내부 전극용 페이스트 조성물은 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 도전성 분말, BaTiO3 분말을 포함하는 구형의 미립 공재 및 aLi2O-bK2O-cCaO-dBaO-eB2O3-fSiO2의 화학식을 갖는 유리 조성물을 포함하되, 상기 a, b, c, d, e, f는 a+b+c+d+e+f=100, 2≤a≤10, 2≤b≤10, 0≤c≤25, 0≤d≤25, 5≤e≤20, 50≤f≤80을 만족한다.
상기 내부 전극용 페이스트 조성물에 포함되는 도전성 분말재료는 특별히 한정되지 않지만, 유전체 층이 내환원성을 가지므로 내부 전극 재료로는 니켈 또는 니켈 합금을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 여기에서, 상기 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 도전성 분말의 평균 입도는 50~150nm인 것이 특성 구현에 유리할 수 있다.
본 발명의 내부 전극용 페이스트 조성물에 포함되는 구형의 미립 공재는 유전체 층의 주성분인 BaTiO3 분말을 포함할 수 있다. 상기 BaTiO3 분말을 포함하는 공재의 함량은 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 도전성 분말 대비 3~25중량%인 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 내부 전극용 페이스트 조성물에 포함되는 유리 조성물은 산화리튬(Li2O), 산화칼륨(K2O), 산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO), 산화보론(B2O3), 그리고 산화규소(SiO2) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 유리 조성물 내의 SiO2 함량은, Li2O, K2O, CaO, BaO, B2O3 및 SiO2의 총 몰수 100을 기준으로 50 내지 80mol%일 수 있다. 바람직하게는 SiO2의 함량은 55 내지 75mol%이고, 더 바람직하게는 60 내지 75mol%일 수 있다. 상기 SiO2는 실리콘 원자가 그 주위를 둘러싼 4개의 산소원자를 사이에 두고 인접하는 4개의 실리콘 원자와 결합하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 SiO2는 유리 망목 형성 산화물(glass network-former)로서, 유리의 고온 유동성과 융점, 그리고 BaTiO3에 대한 용해도를 결정하는 가장 중요한 인자로 작용한다. 유리 조성물 내의 SiO2의 함량이 50mol% 미만인 경우, BaTiO3에 대한 용해도가 떨어져 저온 소결성을 향상시킬 수 없을 수 있다. 상기 SiO2의 함량이 80mol%를 초과할 경우에는, 고온 유동성이 떨어지고 액상 형성 온도가 높아지므로 그 유리 조성물은 1100℃ 이하의 저온 소결용 소결 조제로 부적합할 수 있다.
상기 유리 조성물 내의 B2O3의 함량은 5 내지 20mol%이다. 상기 B2O3은 SiO2와 더불어 유리 망목 형성 산화물 역할을 하며, BaTiO3에 대한 용해도를 결정할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 B2O3은 융제로서 유리의 융점을 크게 떨어뜨리며 고온 유동성을 크게 향상시킬 수 있다. 특히, 고온 유동성의 향상을 위해 B2O3은 유리 조성물 내에 5mol% 이상의 함량으로 첨가되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 B2O3의 함량이 20mol% 초과시에는 유리의 구조 약화로 인해 화학적 내구성이 떨어질 수 있고, 결정화로 인한 유리 형성 능력이 저하될 수 있다.
상기 유리 조성물 내의 Li2O의 함량은 2 내지 10mol%이다. Li2O은 유리 망목 수식 산화물(glass network-modifier)일 수 있다. 이와 같은 Li2O은 SiO2 혹은 B2O3으로 이루어진 유리 망목 구조를 끊어주어 유리 융점을 떨어뜨리고, 고온 유동성을 향상시킬 수 있다. 상기 Li2O의 함량이 2mol% 미만인 경우, 유리의 고온 유동성이 떨어지고, 액상 형성 온도가 과도하게 높아질 수 있다. Li2O의 함량이 10mol% 초과하는 경우, 유리의 구조 약화 및 결정화로 인해 유리 형성이 어려울 수 있다.
상기 유리 조성물 내의 K2O의 함량은 2 내지 10mol%일 수 있다. K2O은 Li2O와 마찬가지로 유리 망목 수식 산화물일 수 있다. 이와 같은 K2O은 SiO2 혹은 B2O3으로 이루어진 유리 망목 구조를 끊어주어 유리 융점을 떨어뜨리고, 고온 유동성을 향상시킬 수 있다. 특히, Li2O등의 다른 알칼리 산화물과 동시에 투입될 경우, K2O은 화학적으로 상호 보완되는 효과(혼합 알칼리 효과)가 생겨 유리의 화학적 내구성을 강화시켜 줄 뿐 아니라, 유전체의 유전손실을 감소시켜 줄 수 있다. K2O의 함량이 2~10mol%일 경우, 유리가 적절한 고온 유동성을 가지며, Li2O과의 적절한 보완효과를 얻을 수 있다.
상기 유리 조성물 내 CaO와 BaO의 함량은 25mol% 이하일 수 있다. 상기 CaO는 망목 수식 산화물로서 유리 융점을 떨어뜨림과 동시에, 알칼리금속 산화물에 의해 약화된 유리의 구조를 강화시켜 화학적 내구성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 상기 CaO는 유리의 고온 점도를 급격하게 저하시켜 세라믹의 급격한 소결수축을 야기시킬 수 있다. 상기 BaO는 알칼리토류 산화물 중 유리의 융점을 가장 크게 저하시킬 수 있다. 특히, 상기 BaO는 유리의 고온 점도 변화를 완만하게 하여 세라믹의 급격한 소결수축을 방지할 수 있다. 또한, 상기 CaO와 BaO는 BaTiO3 분말의 용량 온도특성을 안정화 시키는 역할을 하며, 그 첨가량이 지나칠 경우 소결성을 저하시킬 수 있다. 상기 CaO와 BaO중 적어도 어느 하나의 함량이 25mol%를 초과하는 경우, 유리 형성 능력을 저하시킬 뿐만 아니라, BaTiO3 분말의 저온 소결성을 약화시킬 수 있다.
상기 유리 조성물은 BaTiO3 분말 대비 1 내지 3중량%일 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 전극 연결성이 좋지 않기 때문일 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물은 첨가제로서 Y, Dy, Ho, 그리고 Yb 중 적어도 어느 하나의 희토류 원소 및 Mg를 더 포함할 수 있다. 상기 희토류 원소 및 Mg는 산화물 또는 카보네이트 형태로 첨가될 수 있다.
여기서, 상기 유리 조성물은 300nm 이하의 입도를 갖는 미립의 구형 분말인 것을 포함할 수 있다. 상기 유리 조성물의 입도가 300nm를 초과하는 경우, 균일하게 소결시키기가 어려울 수 있다. 또한, 유리 조성물의 형상이 침상이거나 괴상인 경우, 불균일한 소결을 야기할 우려가 있으므로 구형인 것이 바람직할 수 있다.
상기 유리 조성물의 연화점은 750 내지 760℃이고, 녹는점은 950℃ 이상인 것이 유전 특성 구현에 유리할 수 있다.
또한, 상기 BaTiO3 분말의 평균 입도는 도전성 입자의 평균 입도와 동일하거나 그 미만으로서 도전성 입자 대비하여, 대략 1/6 내지 1/2인 것이 유전 특성 구현에 유리할 수 있다.
본 발명의 내부 전극용 도전성 페이스트 조성물은 도전성 재료로서 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 도전성 분말 50~70중량%, 구형의 미립 공재인 BaTiO3 분말을 니켈 또는 니켈 합금 대비 3~25중량%, 전술한 유리 조성물의 조성을 만족하도록 성분 분말들(Li2O, K2O, CaO, BaO, B2O3 및 SiO2의 분말들)을 칭량하고 충분히 혼합하고 1400~1500℃에서 용융하고, 급냉시켜 얻은 유리 플레이트를 건식분쇄하여 얻은 유리 프릿을 공재 BaTiO3 분말대비 1~3중량%를 혼합하여 통상의 방법으로 제조한다.
<적층 세라믹 콘덴서>
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서를 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면 적층 세라믹 콘덴서(100)는 유전체 층(102)과 내부 전극층(101, 103)이 교대로 적층된 구성의 콘덴서 본체(110)를 갖는다. 상기 콘덴서 본체(110)의 외면에는 외부 전극(104, 105)이 형성되어 있고, 외부 전극(104, 105)은 대응되는 내부 전극(103, 101)에 각각 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 유전체 층(102)과 내부 전극(101, 103)은 상술한 본 발명의 유리 조성물을 포함할 수 있다. 예컨대, 유전체 층(102)은 주성분인 BaTiO3와, 상술한 유리 조성물을 함유하는 부성분을 포함하며, 상기 부성분은 상기 주성분 100mol에 대해, 상기 유리 조성물 1.0 내지 3.0mol, MgCO3 0.5 내지 2.0mol, 상기 희토류 산화물 0.3 내지 1.0mol, 그리고 MnO 0.05 내지 1.0mol을 포함한다.
또한, 상기 내부 전극(101, 103)은 상술한 본 발명의 유리 조성물을 함유하는 도전성 페이스트 조성물 페이스트로 이루어질 수 있다. 예컨대, 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 도전성 분말 50 내지 70중량%, 구형의 미립 공재인 BaTiO3 분말을 상기 니켈 또는 니켈 합금 대비 3 내지 25중량%, 전술한 유리 조성물의 조성을 만족하도록 성분 분말들(예컨대, Li2O, K2O, CaO, BaO, B2O3 및 SiO2의 분말들)을 칭량 및 혼합하고, 1400 내지 1500℃에서 용융하고, 급냉시켜 얻은 유리 플레이트를 건식 분쇄하여 유리 프릿을 얻고, 상기 유리 프릿이 공재 BaTiO3 분말대비 1 내지 3중량%이 되도록 조절될 수 있다.
상기 유전체 층(102)의 두께는 특별히 한정되어 있지는 않지만, 초박형의 고용량 콘덴서를 구현하기 위해 대략 1층당 3㎛이하로 조절될 수 있다. 바람직하게는, 상기 유전체 층(102)은 1~3㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 내부 전극(101, 103)에 함유되는 도전재는 특별히 한정되지 않지만, 상술한 이유로 니켈 또는 니켈 합금을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 외부 전극(104, 105) 재료로는 구리 또는 니켈을 사용할 수 있다.
상기 적층 세라믹 콘덴서(100)는, 종래의 적층 세라믹 콘덴서와 마찬가지로, 슬러리의 제조 및 그린 시트 성형, 내부 전극의 인쇄, 적층, 압착, 소결 등의 공정을 통해 제조될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 제조 공정을 구체적으로 설명할 수 있다.
상술한 유리 조성물을 포함하는 유전체 슬러리 및 상술한 본 발명의 내부 전극용 도전성 페이스트 조성물을 준비할 수 있다(S1).
상기 슬러리를 시트(그린 시트)형태로 성형할 수 있다(S2). 예를 들어, 상기 슬러리는 3㎛이하의 두께를 갖는 그린 시트로 성형될 수 있다.
상기 그린 시트 상에 니켈 등의 내부 전극을 인쇄하고, 내부 전극이 인쇄된 복수의 그린 시트를 적층할 수 있다(S3).
상기 적층체를 압착하고 개별 칩(그린 칩)으로 절단할 수 있다(S4).
상기 그린 칩을 250 내지 350℃의 온도로 가열하여, 칩 내의 바인더 또는 분산제 등을 제거할 수 있다(S5).
탈바인더 처리된 상기 적층체를 대략 1150℃ 이하의 온도에서 소결(소성)할 수 있다(S6). 이때, 상기 소성시 소성 온도가 1150℃를 초과하면 유전체 층과 내부 전극 사이에 박리가 일어나거나 내부 전극층이 뭉칠 수 있다. 이는 내부 전극의 단락 발생과 직결되어 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 상기 소성온도를 1150℃ 이하로 제한하는 것이 바람직할 수 있다.
도 3은 본 발명의 내부 전극용 도전성 페이스트 조성물을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서의 제조 공정 중 소성 과정에서 승온시 내부 전극 및 유전체 층의 변화를 모식도화 한 것으로서, 소성 과정에서 유리 조성물을 포함하는 공재가 유전체 층으로 빠져나가면서 유전체 층과 함께 소결되어 유전 특성이 향상되는 원리를 잘 알 수 있다.
먼저, 700℃ 이하(a)에서는 공재가 도전 재료인 니켈의 수축 개시를 억제함으로써 공재 본연의 역할을 수행하고 있음을 알 수 있다.
다음으로, 700~900℃(b)에서는 니켈의 수축이 개시되어 같은 성분끼리 뭉치는 상태가 됨을 알 수 있다.
다음으로, 900℃ 이상(c)에서는 공재가 내부 전극층에서 밀려나며 유전체 층으로 이동하는데, 이 때에 유전체의 소결이 개시되면서 공재와 반응하게 되므로 공재의 조성이 유전체의 특성에 영향을 주게 되므로, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는 우수한 유전 특성을 확보할 수 있다.
소성이 완료되면, 상기 소결체 외면에 구리 또는 니켈 등의 외부 전극용 페이스트를 도포하고, 이 페이스트를 소성하여 외부 전극을 형성할 수 있다(S7 단계). 선택적으로, 외부 전극 표면에 도금에 의한 피복층을 형성할 수 있다(S8 단계).
상기와 같은 과정을 통해, 도 1에 도시된 바와 같은 적층 세라믹 콘덴서(100)를 얻게 된다.
그 후, 적층 세라믹 콘덴서의 여러 가지 물성을 측정하여 콘덴서의 특성을 평가할 수 있다(S9 단계).
< 실시예>
먼저 aLi2O-bK2O-cCaO-dBaO-eB2O3-fSiO2(a, b, c, d, e, f는 a+b+c+d+e+f=100, 2≤a≤10, 2≤b≤10, 0≤c≤25, 0≤d≤25, 5≤e≤20, 50≤f≤80)의 화학식을 갖는 유리 조성물을 제조하기 위해 Li2O 7mol%, K2O 3mol%, CaO 10mol%, BaO 10mol%, B2O3 5mol%, SiO2 65mol%의 조성을 만족하도록 각 원소를 칭량하여 충분히 혼합한 후 1400℃에서 용융하고, 트윈 롤러를 통하여 급냉시킴으로써 유리 플레이크를 얻고 이를 건식 분쇄한 후 기상 열처리함으로써 100~300nm의 입도를 갖는 초미립 구형 분체 형태의 유리 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 유리 조성물을 하기 표 1과 같은 조성으로 니켈, BaTiO3 공재와 혼합하여 내부 전극용 도전성 페이스트를 제조한 다음, 유전체 층에 인쇄하고, 내부 전극이 인쇄된 각 유전체 시트를 10층 적층한 다음, 상기 적층체를 85℃, 1000kg/cm3의 압력으로 15분간 CIP(Cold Isolatic Press)를 한 후, 절단하여 시편을 제조하였다.
상기 시편들을 250~350℃에서 40시간 이상 열처리하여 유기 바인더, 분산제 등을 소각하고, 온도 및 분위기 제어가 가능한 소성로를 이용하여 1000~1150℃의 여러 온도에서 소결하였다.
소결이 끝난 시편들은 구리 외부 전극을 도포하여 850~920℃의 범위에서 전극 소성을 행하였으며, 전극 소성이 완료된 후 도금 공정을 진행하여 시편 제작을 완료하였다. 상기 제작된 시편을 이용하여 일정 시간이 지난 후 전극 연결성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
시료 No. 니켈함량
(중량%)		 공재 BaTiO3
(중량%/Ni)		 유리 조성물
(중량%/BT)		 소성온도
(℃)		 전극연결성
(%)
실시예1 50 3.0 1.0 1000 ○
실시예2 50 3.0 1.0 1100 ○
실시예3 50 3.0 3.0 1100 ○
실시예4 50 5.0 1.0 1000 ○
실시예 5 50 5.0 1.0 1100 ◎
실시예6 50 5.0 1.0 1150 ◎
실시예7 50 5.0 2.0 1000 ◎
실시예8 50 5.0 2.0 1150 ◎
실시예9 50 5.0 3.0 1150 ○
실시예10 50 10.0 1.0 1000 ◎
실시예11 50 10.0 1.0 1100 ◎
실시예12 50 10.0 2.0 1000 ◎
실시예13 50 10.0 2.0 1150 ○
실시예14 50 10.0 3.0 1150 ○
실시예15 50 20.0 1.0 1000 ○
실시예16 50 20.0 1.0 1100 ○
실시예17 50 20.0 2.0 1000 ◎
실시예18 50 20.0 2.0 1150 ◎
실시예19 50 20.0 3.0 1150 ○
(○: 양호(75~85%), ◎: 아주 양호(85% 이상))
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 내부 전극용 도전성 페이스트 조성물을 사용한 적층 세라믹 콘덴서는 저온 소성용 유전체의 전기적 특성을 저하시키지 않으면서, 저온 소성시 전극 연결성이 매우 우수한 내부 전극을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 도전성 분말;
    BaTiO3 분말을 포함하는 구형의 미립 공재; 및
    aLi2O-bK2O-cCaO-dBaO-eB2O3-fSiO2의 화학식을 갖는 유리 조성물을 포함하되,
    상기 a, b, c, d, e, f는 a+b+c+d+e+f=100, 2≤a≤10, 2≤b≤10, 0≤c≤25, 0≤d≤25, 5≤e≤20, 50≤f≤80을 만족하는 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 분말은 평균 입도가 50 내지 150nm이고,
    상기 미립 공재의 함량은 상기 도전성 분말 대비 3 내지 25중량%이며,
    상기 유리 조성물은 상기 BaTiO3 분말 대비 1 내지 3중량%인 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    Y, Dy, Ho, 그리고 Yb 중 적어도 어느 하나의 희토류 원소; 및
    Mg을 더 포함하는 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 조성물은 300nm 이하의 평균 입도를 갖는 미립의 구형 분말인 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 조성물의 연화점은 750 내지 760℃인 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 조성물의 녹는점은 950℃ 이상인 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 BaTiO3 분말의 평균 입도는 상기 도전성 분말에 비해 1/6 내지 1/2인 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물.
  8. aLi2O-bK2O-cCaO-dBaO-eB2O3-fSiO2의 화학식(여기에서, a, b, c, d, e, f는 a+b+c+d+e+f=100, 2≤a≤10, 2≤b≤10, 0≤c≤25, 0≤d≤25, 5≤e≤20, 50≤f≤80)을 갖는 유리 조성물을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서 내부 전극용 페이스트 조성물을 준비하는 단계;
    유전체 층에 상기 내부 전극용 페이스트 조성물을 인쇄하여 내부 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 내부 전극이 인쇄된 유전체 층을 적층하여 소성하는 단계를 포함하되,
    상기 소성하는 단계는 상기 유리 조성물이 유전체 층으로 빠져나가면서 상기 유리 조성물이 유전체 층과 함께 소결되면서 유전체 층이 치밀화되는 단계를 포함하는 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 내부 전극용 페이스트 조성물을 준비하는 단계는:
    상기 유리 조성물에 Y, Dy, Ho, 그리고 Yb 중 적어도 어느 하나의 희토류 원소를 첨가하는 단계; 및
    상기 유리 조성물에 Mg을 첨가하는 단계를 더 포함하는 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 유리 조성물의 평균 입도는 300nm 이하의 조절되는 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 유리 조성물의 연화점은 750 내지 760℃인 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 유리 조성물의 녹는점은 950℃ 이상인 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법.
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