KR101876621B1

KR101876621B1 - 적층 세라믹 콘덴서

Info

Publication number: KR101876621B1
Application number: KR1020160034065A
Authority: KR
Inventors: 고따로 미즈노; 유끼히로 고니시; 쇼헤이 기따무라; 요이찌 가또; 유스께 고와세; 토루 마끼노; 요시노리 다나까
Original assignee: 다이요 유덴 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2018-07-09
Also published as: US20160284471A1; PH12016000120B1; JP2016181597A; US20190080848A1; CN106024380B; CN106024380A; KR20160114522A; US10515764B2; PH12016000120A1

Abstract

본 발명의 과제는 실효 체적이 높고, 또한 소체와 외부 전극과의 밀착력이 높은, 대용량의 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것이다. 유전체층과 극성이 다른 내부 전극층이 교대로 적층되어 이루어지고, 한 쌍의 주면, 한 쌍의 단부면 및 한 쌍의 측면을 갖는 대략 직육면체 형상의 소체를 구비하는 적층 세라믹 콘덴서로서, 외부 전극이 상기 소체의 한 쌍의 단부면 및 한쪽의 주면에 형성되고, 상기 적층 세라믹 콘덴서의 한쪽의 단부면 근방에서의 단부면에 평행한 단면에 있어서, 해당 단부면측의 외부 전극에 접속한 내부 전극층 및 해당 내부 전극층 사이에 존재하는 유전체층에 의해 구성되는 면적 A와, 상기 단면의 외부 전극을 제외한 부분의 면적 B와의 비율(A/B)이, 0.75 이상인 적층 세라믹 콘덴서이다.

Description

적층 세라믹 콘덴서{MULTILAYER CERAMIC CAPACITOR}

본 발명은, 실효 체적이 크고, 또한 소체와 외부 전극과의 밀착력이 높은 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.

최근, 휴대 전화나 태블릿 단말기 등의 디지털 전자 기기에 사용되는 전자 회로의 고밀도화에 수반하는 전자 부품의 소형화에 대한 요구는 높고, 그 회로를 구성하는 적층 세라믹 콘덴서(MLCC)의 소형화, 대용량화가 급속하게 진행되고 있다.

적층 세라믹 콘덴서의 용량은, 그 콘덴서를 구성하는 유전체층의 구성 재료의 유전율이나 유전체층의 적층수 및 번갈아(엊갈려) 외부 전극으로 인출되는 내부 전극층의 오버랩 부분인 유효 면적에 비례하고, 유전체층 1층당의 두께에 반비례한다. 따라서, 소형화의 요구에도 대응하도록, 재료의 유전율을 높이고, 또한 유전체층의 두께를 얇게 하여 그 적층수를 증가시키는 것 등이 요구된다.

또한, 적층 세라믹 콘덴서는 기판과의 접속 등을 위한 외부 전극을 양단부면에 갖고 있지만, 이 외부 전극은 일반적으로, 양단부면 이외의 다른 4개의 면에도 형성되어있고(소위 5면 전극), 어느 면에서도 기판 등과의 접속이 가능한 구성으로 되어 있다.

그로 인해, 적층 세라믹 콘덴서의 외형 치수는 유전체층과 내부 전극층의 적층체인 소체에, 외부 전극을 추가한 치수가 된다. 외부 전극이 크면(두꺼우면), 적층 세라믹 콘덴서의 용량을 정하는 상기 소체의 비율(실효 체적)이 작으므로, 용량이 불충분하게 되어 버린다.

따라서, 이 실효 체적을 확보하기 위해, 외부 전극을 얇게 형성하는 방법이 연구 개발되고, 또한 특허문헌 1에서는, 외부 전극을, 양단부면과, 그에 접하는 4개의 면 중, 대향하는 한 쌍의 면(즉 2면)에 형성하는 것을 제안하고 있다(역ㄷ자형의 3면 전극). 통상 외부 전극이 형성되는 나머지의 2면에 대해, 그것에 외부 전극이 형성되지 않았던 만큼 소체(내부 전극층과 유전체층의 적층체)를 크게 할 수 있어, 실효 체적이 커진다.

그리고 특허문헌 1의 도 13에서는, 단부면 이외의 외부 전극이 형성되는 대향하는 한 쌍의 면 중, 한쪽에만 외부 전극을 형성하는 것이 시사되어 있다(L자형 2면 전극).

또한, 도 6은 특허문헌 1에 있어서 제안된 역ㄷ자형 3면 전극을 갖는 적층 세라믹 콘덴서(100)의 개략 사시도이지만, 일반적으로 내부 전극층이 좌우의 외부 전극(104)으로 인출되는 면을 단부면(102a, b)이라고 칭하고, 내부 전극층 및 유전체층의 적층 방향 상하의 면을 주면(102c, d)이라고 칭하고, 나머지의 한 쌍의 면을 측면(102e, f)이라고 칭한다.

일본 특허 공개 제2012-4480호 공보

특허문헌 1에서 제안된 바와 같이 외부 전극을 형성하는 면을 줄이면, 그 만큼 소체와 외부 전극과의 밀착력이 저하되어, 가혹한 환경 하에서는 이들이 박리될 가능성이 있고, 적층 세라믹 콘덴서의 신뢰성이 저하될 수 있다.

따라서 본 발명은, 실효 체적이 높고, 또한 소체와 외부 전극과의 밀착력이 높은, 대용량의 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 실효 체적을 높이기 위해, 특허문헌 1에서 제안된, 양단부면과 그에 접하는 한 쌍의 면 중 한쪽에 외부 전극이 형성된 L자형 2면 전극 구성을 채용했다. 그러나 이 구성에서는 소체와 외부 전극과의 밀착력이 불충분하게 되어 신뢰성이 저하될 수 있으므로, 밀착력을 확보하는 수단을 검토했다.

적층 세라믹 콘덴서는 일반적으로, 내부 전극층과 유전체층의 적층 방향 상하의 주면을 커버층으로 피복하고, 또한, 측면에 사이드 마진을 형성한다. 상기 커버층 및 사이드 마진은 유전체층과 마찬가지의 소재로 형성하는 경우가 많다.

이로 인해 적층 세라믹 콘덴서의 단부면에 평행한 단면에 있어서는, 내부 전극층은 유전체에 의해 주위가 둘러싸여져 있다. 본 발명자들은, 외부 전극으로 인출되는 내부 전극층과 외부 전극에 접하는 유전체의 비율을 소정의 파라미터로 표현하고, 이 파라미터를 일정한 범위로 제어함으로써, 외부 전극과 소체와의 밀착력을 확보하면서, 대용량의 적층 세라믹 콘덴서를 제공할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 유전체층과 극성이 다른 내부 전극층이 교대로 적층되어 이루어지고, 한 쌍의 주면, 한 쌍의 단부면 및 한 쌍의 측면을 갖는 대략 직육면체 형상의 소체를 구비하는 적층 세라믹 콘덴서이며, 외부 전극이 상기 소체의 한 쌍의 단부면 및 한쪽의 주면에 형성되고, 상기 적층 세라믹 콘덴서의 한쪽의 단부면 근방에서의 단부면에 평행한 단면에 있어서, 해당 단부면측의 외부 전극에 접속한 내부 전극층 및 해당 내부 전극층 사이에 존재하는 유전체층에 의해 구성되는 면적 A와, 상기 단면의 외부 전극을 제외한 부분의 면적 B와의 비율(A/B)이, 0.75 이상인 적층 세라믹 콘덴서이다.

상기 비율(A/B)은, 고온 부하 시험에 있어서의 신뢰성을 확보하는 관점에서, 0.92 이하인 것이 바람직하다.

외부 전극과 소체와의 밀착력을 향상시키는 관점에서는, 상기 내부 전극층의 두께가 상기 유전체층의 두께보다도 큰 것이 바람직하다.

상기 한쪽의 주면에 형성된 외부 전극의 두께가 1 내지 30㎛이면, 외부 전극이 얇고, 그 만큼 소체에 있어서의 내부 전극층의 적층수를 증가시킬 수 있으므로 적층 세라믹 콘덴서의 용량의 점에서 바람직함과 함께, 적층수가 증가함으로써 외부 전극과 접하는 내부 전극층의 면적이 커지므로, 외부 전극과 소체의 밀착력의 점에서도 바람직하다.

또한, 상기 유전체층의 두께를 0.2 내지 0.8㎛로 하면, 소체에 있어서의 유전체층과 내부 전극층의 적층수를 증가시킬 수 있으므로, 적층 세라믹 콘덴서의 용량의 점에서 바람직하다.

상기 비율(A/B)은, 외부 전극과 소체와의 밀착력을 향상시키는 관점에서, 0.78 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 실효 체적이 높고, 또한 소체와 외부 전극과의 밀착력이 높은, 대용량의 적층 세라믹 콘덴서가 제공된다.

도 1은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(10)의, 측면(12e, f)에 평행한 단면의 모식도를 도시한다.
도 3은 도 2에 있어서의 I-I로 도시된, 한쪽의 단부면(12a) 근방의, 단부면에 평행한 단면을, 도 2에 있어서의 X의 방향에서 본 모식도이다.
도 4는 사이드 마진의 형성 방법의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 5는 사이드 마진의 형성 방법의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 6은 특허문헌 1에 있어서 제안된 역ㄷ자형 3면 전극을 갖는 적층 세라믹 콘덴서의 개략 사시도이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서를 설명한다. 도 1은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(10)의 개략 사시도이다. 본 발명에 있어서도, 종래와 마찬가지로, 내부 전극층이 좌우의 외부 전극(14)으로 인출되는 면을 단부면(12a, b)이라고 칭하고, 내부 전극층 및 유전체층의 적층 방향 상하의 면을 주면(12c, d)이라고 칭하고, 나머지의 한 쌍의 면을 측면(12e, f)이라고 칭한다.

[적층 세라믹 콘덴서]

도 2에, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(10)의, 측면(12e, f)에 평행한 단면의 모식도를 도시한다. 적층 세라믹 콘덴서(10)는 규격에 의해 정해진 칩 치수 및 형상(예를 들어 1.0×0.5×0.5㎜의 대략 직육면체)을 갖는 소체(16)와, 주로 소체(16)의 양단부면측에 형성되는 한 쌍의 외부 전극(14)으로 대략 구성된다. 소체(16)는, 예를 들어, BaTiO₃, CaTiO₃, SrTiO₃, CaZrO₃ 등의 입자 결정을 주성분으로 하고, 내부에 유전체층(17)과 내부 전극층(18)이 교대로 적층되어 이루어지는 적층체(20)와, 적층 방향 상하의 최외층으로서 형성되는 커버층(22)을 갖고 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 적층체(20)[의 내부 전극층(18)]가 외부에 노출되지 않도록 이를 커버하여 한 쌍의 측면(12e, f)을 형성하는 사이드 마진(24)이 존재한다(도 1 참조).

적층체(20)는 정전 용량이나 요구되는 내압 등의 사양에 따라서, 내부 전극층(18) 및 2매의 내부 전극층(18)으로 끼워지는 유전체층(17)의 두께가 소정의 범위에 설정되고, 전체의 적층수가 수백 내지 수천 정도의 고밀도 다층 구조를 갖고 있다.

적층체(20)의 주위에 형성되는 커버층(22) 및 사이드 마진(24)은, 유전체층(17) 및 내부 전극층(18)을 외부로부터의 습기나 컨테미네이션 등의 오염으로부터 보호하고, 그들의 경시적인 열화를 방지한다.

또한, 내부 전극층(18)은 그 단부 테두리가, 유전체층(17)의 길이 방향 양단부에 있는 극성이 다른 한 쌍의 외부 전극(14)으로 교대로 인출되고, 전기적으로 접속하고 있다.

본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(10)에 있어서는, 외부 전극(14)이 소체(16)의 한 쌍의 단부면(12a, b) 및 한쪽의 주면(12d)에 형성된다[다른 쪽의 주면(12c)에는 형성되지 않고, 또한 한 쌍의 측면(12e, f)에도 형성되어 있지 않은, 소위 L자형 2면 전극. 도 1 참조]고 하는 구성을 채용한다. 이에 의해, 적층 세라믹 콘덴서(10)에서 차지하는 소체(16)의 비율(실효 체적)을 크게 하여, 대용량을 달성하고 있다.

또한, 다른 쪽의 주면(12c)에 형성되어 있지 않다고 함은, 주면(12c) 상에 전혀 외부 전극(14)이 존재하지 않는 경우뿐만 아니라, 예를 들어, 주면(12c)과 단부면(12a)의 교점으로부터{도 2에 있어서는 주면(12c)과 단부면(12a)의 명확한 종점이 없지만, 여기서는 단부면(12a)의 직선 부분이 종료된 부분으로부터 주면(12c)[및 주면(12d)]으로 함}, 단부면(12b)측으로 인출된 내부 전극층(18)의 단부면(12a)측의 종단부에 대응하는 위치(30)까지, 주면(12c) 상에 외부 전극(14)이 형성되어 있는 경우도 포함한다. 반대측의 단부면(12b)에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 외부 전극(14)이 형성되어 있는 주면에 있어서, 외부 전극(14)이 주면 전체를 피복하는 일 없이, 단부면(12a)측과 단부면(12b)측에, 일정한 거리를 두고 분리해서 형성되어 있다.

또한, 한 쌍의 측면(12e, f)에 형성되어 있지 않다고 함은, 주면의 경우와 마찬가지로, 이들 측면 상에 전혀 외부 전극이 존재하지 않는 경우뿐만 아니라, 예를 들어, 측면(12e)과 단부면(12a)의 교점으로부터, 단부면(12b)측으로 인출된 내부 전극층(18)의 단부면(12a)측의 종단부에 대응하는 위치까지, 사이드 마진(24) 상에 외부 전극(14)이 형성되어 있는 경우도 포함한다. 반대측의 단부면(12b)이나 측면(12f)에 대해서도 마찬가지이다.

상기의 외부 전극(14)이 소체(16)의 한 쌍의 단부면(12a, b) 및 한쪽의 주면(12d)에 형성되어 있는 L자형 2면 전극의 구성에서는, 외부 전극(14)과 소체(16)와의 접촉 면적이 종래 구성의 적층 세라믹 콘덴서보다 작다. 그로 인해 이들 사이의 밀착력이 저하되고, 열이나 물리적 충격 등에 의해, 크랙이 발생하는 것 등이 쉬워져, 적층 세라믹 콘덴서의 신뢰성이 저하될 수 있다.

이에 대응하기 위해 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(10)에 있어서는, 그 콘덴서의 한쪽의 단부면(12a) 근방에서의 단부면(12a)에 평행한 단면에 있어서, 해당 단부면(12a)측의 외부 전극(14)에 접속한 내부 전극층(18) 및 해당 내부 전극층(18) 사이에 존재하는 유전체층(17)에 의해 구성되는 면적 A와, 상기 단면의 외부 전극(14)을 제외한 부분의 면적 B와의 비율(A/B)이, 0.75 이상이다.

이를 보다 상세하게 설명하기 위해, 도 3을 참조한다. 도 3은 도 2에 있어서의 I-I로 도시된, 한쪽의 단부면(12a) 근방의, 단부면에 평행한 단면을, 도 2에 있어서의 X의 방향에서 본 모식도이다.

상기 단면은, 상기 한쪽의 단부면(12a)에 형성된 외부 전극(14)으로 인출되는 내부 전극층(18)은 보이지만, 반대측의 단부면(12b)에 형성된 외부 전극(14)으로 인출되는 내부 전극층(18)은 보이지 않는 위치의 단면으로 한다. 하나의 기준으로서, 도 2에 있어서 위에서 2번째의 내부 전극층의 좌측의 종단부[외부 전극(14)에 도달하지 않음]와, 측벽의 외부 전극(14)[즉 단부면(12a)]과의 중점을 지나는 단면을 채용하는 것이 바람직하다.

그리고 그와 같은 단면의 모식도가 도 3이지만, 도 3에 있어서는, 단부면(12b)측의 외부 전극(14)으로 인출되어 있는 내부 전극층(18)이 보이지 않는다. 또한, 도 3에 도시된 단면의 내측에서는, 대향하는 한 쌍의 커버층(22) 및 대향하는 한 쌍의 사이드 마진(24)에 의해, 유전체층(17)과 내부 전극층(18)과의 적층체(20)가 둘러싸여 있다. 이 적층체(20)의 면적이, 대략 상기의 면적 A에 대응한다. 본 발명에 있어서는, A는 이하에 정의되는 W와 L과의 곱으로서 구해지는 것으로 한다.

W는 적층체(20)에 있어서의 복수의 내부 전극층(18) 중 중앙에 존재하는 내부 전극(32)[상기 단면에 있어서 보이는 내부 전극층(18)의 수 n이 짝수인 경우에는, 중앙의 내부 전극(32)으로서, n/2번째의 것 및 (n/2+1)번째의 것의 어느 것을 선택해도 됨]의 길이로 한다.

L은 상기 내부 전극(32)의 수직 이등분선(34)에 있어서의, 도 3에 있어서 최상부의 내부 전극층(18)의 상면으로부터 최하부의 내부 전극층(18)의 하면까지의 길이로 한다.

다음에 면적 B는, 상기와 같이 상기 단면의 외부 전극(14)을 제외한 부분의 면적이지만, 이것은 구체적으로는, 상기 단면에 있어서, 적층체(20), 한 쌍의 커버층(22) 및 한 쌍의 사이드 마진(24)에 의해 구성되는 소체(16)의 면적이다. 그 면적은, 예를 들어, 도 3에 대응하는 적층 세라믹 콘덴서의 광학 현미경 사진이나 SEM 사진을 채용하고, 그것을 소정의 소프트웨어에 의해 화상 해석함으로써 구할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 이상과 같이 하여 정의되는 면적 A 및 B의 비율(A/B)이 0.75 이상이다. 일반적으로 내부 전극층(18)은 유전체층(17)에 비교해서 외부 전극(14)과의 밀착성이 우수하고, 이와 같이 비율을 설정하면, 외부 전극(14)에 접촉하는 내부 전극층(18)이 커져, 외부 전극(14)과 소체(16)와의 밀착력이 높아진다.

이로 인해, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(10)에 있어서는 상기와 같이 L자형 2면 전극의 대용량의 구성을 채용하고 있지만, 아울러 외부 전극(14)과 소체(16)와의 밀착력도 충분히 확보하고 있어, 높은 신뢰성을 달성할 수 있는 것이다. 이 점에서는, 상기 비율(A/B)은 0.78 이상인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명자들의 검토에 의해, A/B를 지나치게 크게 하면 고온 부하 시험에 있어서의 신뢰성이 저하되는 것이 발견되어 있고, 이와 같은 신뢰성도 확보하기 위해서는, A/B를 0.92 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 외부 전극(14)과 소체(16)와의 밀착성을 높이기 위해, 내부 전극층(18)의 두께를 유전체층(17)의 두께보다도 크게 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써 외부 전극(14)과 접하는 내부 전극층(18)의 면적을 충분히 확보할 수 있기 때문이다.

마찬가지의 관점에서는, 유전체층(17)의 두께가 0.2 내지 0.8㎛인 것이 바람직하다. 유전체층(17)의 두께를 얇게 함으로써 외부 전극(14)과 접하는 내부 전극층(18)의 면적이 커지기 때문이다. 또한, 이와 같은 구성으로 하면, 유전체층(17)이 박층화됨과 함께 내부 전극층(18)의 적층수를 증가시킬 수도 있으므로, 적층 세라믹 콘덴서(10)의 대용량화의 관점에서도 바람직하다.

또한 마찬가지로 내부 전극층(18)의 적층수를 증가시켜 적층 세라믹 콘덴서(10)를 대용량화하는 관점에서는, 한쪽의 주면(12)에 형성된 외부 전극(14)의 두께가 1 내지 30㎛인 것이 바람직하다. 또한, 외부 전극(14)의 두께는, 도 2에 있어서, 외부 전극(14) 부분을 지나는 주면(12d)의 법선(36)(복수 존재함) 상의, 주면(12d)과의 교점으로부터 외부 전극(14)의 종료 부분까지의 길이 T의 최대값으로 한다. 또한, 도 2에 있어서는 주면(12d)의 명확한 시점이 없지만, 이와 같은 경우에는, 단부면(12a)의 곡선 부분이 종료된 부분으로부터 주면(12d)으로 한다.

그 밖의, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(10)에 있어서, 커버층(22)의 두께, 사이드 마진(24)의 두께 및 내부 전극층(18)의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 커버층(22)의 두께는 통상 4 내지 50㎛이며, 사이드 마진(24)의 두께는 통상 4 내지 50㎛이며, 내부 전극층(18)의 두께는 통상 0.26 내지 1.00㎛이다.

[적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법]

다음에, 이상 설명한 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법에 대해서 설명한다.

우선, 유전체층을 형성하기 위한 원료 분말을 준비한다. 원료 분말로서는, 예를 들어, BaTiO₃, CaTiO₃, SrTiO₃, CaZrO₃ 등 세라믹 소결체를 형성할 수 있는 각종 분말을 사용할 수 있다.

이들은 각종 금속 원료를 반응시킴으로써 합성할 수 있다. 그 합성 방법으로서는 종래 다양한 방법이 알려져 있고, 예를 들어, 고상법, 졸겔법, 수열법 등이 알려져 있다. 본 발명에 있어서는, 이들 모두 채용 가능하다.

얻어진 원료 분말에는, 목적에 따라서 부성분이 되는 화합물을 소정량 첨가해도 된다. 부성분으로서는, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er의 희토류 산화물 및 Mg, Mn, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, Al, Mo, W, V 및 Si의 산화물을 들 수 있다.

예를 들어 상기와 같이 하여 얻어진 원료 분말에 대해, 필요에 따라서 분쇄 처리하여 입경을 조절하거나, 혹은 분급 처리와 조합함으로써 입경을 조정해도 된다.

그리고 원료 분말에, 폴리비닐부티랄(PVB) 수지 등의 바인더, 에탄올 및 톨루엔 등의 유기 용제 및 프탈산디옥틸(DOP) 등의 가소제를 추가하여 습식 혼합한다. 얻어진 슬러리를 사용해서, 예를 들어, 다이 코터법이나 닥터 블레이드법에 의해, 기재 상에 띠 형상의 상기 슬러리를 도포 시공하여 건조시키고, 두께 1.2㎛ 이하의 유전체 그린 시트를 얻는다. 그리고, 얻어진 유전체 그린 시트의 표면에, 유기 바인더를 포함하는 금속 도전 페이스트를 스크린 인쇄나 그라비아 인쇄에 의해 인쇄함으로써, 극성이 다른 한 쌍의 외부 전극으로 교대로 인출되는 내부 전극층의 패턴을 배치한다. 상기 금속으로서는, 비용의 관점에서 니켈이 널리 채용되고 있다.

그 후, 내부 전극층 패턴이 인쇄된 유전체 그린 시트를 소정의 크기로 펀칭하여, 펀칭된 상기 유전체 그린 시트를, 기재를 박리한 상태에서, 내부 전극층과 유전체층이 엇갈리게 되도록, 또한 내부 전극층이 유전체층의 길이 방향 양단부면에 단부 테두리가 교대로 노출되어 극성이 다른 한 쌍의 외부 전극으로 교대로 인출되도록, 소정층 수(예를 들어 100 내지 1000층) 적층한다. 적층한 유전체 그린 시트의 상하에 커버층이 되는 커버 시트를 압착시키고, 소정 칩 치수(예를 들어 1.2㎜×0.7㎜×0.7㎜)로 커트한다.

여기서, 사이드 마진을 형성하는 방법으로서는, 종래 공지의 각종의 방법이 특별히 제한없이 채용 가능하지만, 예를 들어, 상기 소정 칩 치수로 커트할 때에, 내부 전극층의 저스트의 위치에서 커트하는 것이 아니라, 그것보다 약간 폭을 갖게 하여 내부 전극층에 피복되어 있지 않은 유전체층의 부분을 포함하도록 커트함으로써, 적층체의 양측면에 원하는 두께의 사이드 마진을 형성하여, 소성에 의해 소체(16)가 되는 소체 전구체를 얻을 수 있다.

또한, 다른 방법으로서, 이하와 같이 사이드 마진을 형성하는 것도 가능하다. 즉, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 소정의 간격[이것이, 도 2에 있어서, 외부 전극(14)과, 그 외부 전극(14)과 반대측의 외부 전극(14)으로 인출된 내부 전극층(18)의 단부 테두리와의 거리의 2배에 상당함]을 두고 스트라이프 형상으로 내부 전극 패턴(200)을 인쇄한 복수의 유전체 그린 시트를, 그 스트라이프의 중앙부와 내부 전극 패턴(200)끼리의 간격이 비어 있는(벌어져 있는) 부분이 중첩되도록 적층한다.

이를, C₁-C₁선으로 나타내는 바와 같이 스트라이프 형상의 내부 전극 패턴(200)을 횡단하도록 절단하여, 도 4의 (b)에 도시하는, 한 쌍의 대향하는 사이드 마진(204)을 제외한 부분의 막대 형상의 적층체(202)를 얻는다. 여기서, 절단폭(절단에 의해 생기는 단면끼리의 거리)은, 제조하는 적층 세라믹 콘덴서의 사이즈, 즉 소체(16)의 한 쌍의 측면(12e, f)간의 거리에 대응하는 것으로 한다.

얻어진 막대 형상의 적층체(202)의 측면에 사이드 마진(204)을 형성하여[사이드 마진은 통상 유전체층(17)과 마찬가지의 소재로 형성됨], 또한 C₂-C₂선으로 나타내는 바와 같이 개별의 칩 사이즈로 커트하여[C₂-C₂선은 내부 전극 패턴(200)의 중앙부 또는 내부 전극 패턴(200)끼리의 간격의 중앙부를 지남], 개개의 적층체 칩(206)을 얻는다[도 4의 (c)]. 그 칩(206)에 있어서는, 상기 절단에 의해 생긴 단면에 교대로 내부 전극이 인출되어 있고, 그 칩(206)은 소성에 의해 소체(16)가 되는 소체 전구체이다.

또한, 다른 방법으로서, 이하와 같이 하여 사이드 마진을 형성할 수 있다. 즉, 도 5에 도시하는 바와 같이, 유전체 그린 시트의 적층체에 있어서 내부 전극층의 저스트의 위치 또는 그것보다 내측에서 커트하여, 얻어진 적층체 칩(300)(측면에 있어서 내부 전극층이 노출되어 있음)을, 그 측면이 위로 되도록 하여 집합 스테이지(302) 상에 배치한다. 그리고 집합 스테이지(302) 상에서, 도시의 화살표로 나타내는 방향으로 슬라이드할 수 있는 복수의 블록재(304a 내지 304d)를 집합 스테이지(302) 상에서 화살표 방향으로 슬라이드시킨다. 이와 같이 하여, 복수의 적층체 칩(300)끼리가 밀착된, 평면 형상이 직사각형의 집합체를 얻을 수 있다.

그리고, 이 상태에서 스퀴지(306)를 사용해서 세라믹 페이스트[통상 유전체층(17)의 형성 재료와 마찬가지의 재료]를 도포함으로써, 집합체의 상면에 소정 두께의 세라믹 페이스트층을 형성하고, 이를 건조시킨다. 이 두께는 배치된 적층체 칩(300)의 높이와, 블록재(304)의 높이의 차를 조절함으로써, 조정할 수 있다.

또한, 세라믹 페이스트층은 적층체 칩(300)의 집합체 전체면 상에 형성되므로, 롤러를 집합체의 상면으로부터 압접시켜, 주행시키거나, 적층체 칩(300)의 경계에 대응하는 위치에 블레이드를 누름으로써, 세라믹 페이스트층을 개개의 적층체 칩(300)에 대응하도록 분할한다.

이상과 같이 하여 적층체 칩(300)의 한쪽의 측면에 소정의 두께의 사이드 마진이 형성되고, 이를 반전시켜 상기와 같은 조작을 반복함으로써, 다른 쪽의 측면에도 마찬가지로 사이드 마진을 형성하고, 소성에 의해 소체(16)가 되는 소체 전구체를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 하여, 소체 전구체가 형성되지만, 본 발명에서 규정되는 A/B를 달성하기 위해서는, 예를 들어, 커버층 및 사이드 마진의 두께를 얇게 하고, A/B를 소정의 범위로 조정하면 된다. 또한, 상기의 유전체 그린 시트에 있어서의 유전체층의 두께를 얇게 하고, 내부 전극층의 두께를 두껍게 하여 적층 세라믹 콘덴서(10)를 제조함으로써, 외부 전극(14)과 소체(16)와의 밀착력을 높일 수 있다.

또한, 커버층 및 사이드 마진을 형성한 후에, 소체 전구체의 모서리 부분을 모따기하고, 소체 전구체의 각 면의 연결 부분이 만곡된 형상으로 해도 된다. 이에 의해, 소체 전구체의 모서리부의 결함을 억제할 수 있다.

이와 같은 형상으로 하기 위해서는, 예를 들어, 폴리에틸렌 등의 재료로 이루어지는 밀폐 회전 포트에 물과 복수의 상기 소체 전구체와 연마용의 미디어를 넣고, 이 밀폐 회전 포트를 회전시킴으로써, 상기 소체 전구체의 모서리 부분의 모따기를 행하면 된다.

이상과 같이 하여 얻어진, 유전체층 및 내부 전극층의 적층체와, 그 적층체의 상하 주면을 커버하는 커버층과, 적층체의 양측면을 피복하는 사이드 마진으로 이루어지는 소체 전구체에 대해, 250 내지 500℃의 N₂ 분위기 중에서 탈바인더한 후에, 환원 분위기 중에서 1100 내지 1300℃에서 1분 내지 2시간 소성함으로써, 상기 유전체 그린 시트를 구성하는 각 화합물이 소결되어 치밀화된다. 이와 같이 하여, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(10)에 있어서의 소체(16)가 얻어진다.

또한, 본 발명에 있어서는, 600 내지 1000℃에서 재산화 처리를 더 실시해도 된다.

그리고, 얻어진 소체(16)의 양단부면 및 한쪽의 주면에 외부 전극(14)을 형성한다. 이와 같은 특정한 위치에 외부 전극을 형성하기 위해서는, 예를 들어, 이하의 방법을 채용할 수 있다.

소체(16)의 주면 또는 측면이 하면에 접하도록 정렬하고, Cu 등의 금속 입자와 에틸셀룰로오스 등의 유기 바인더, 분산제, 용제로 구성되는 외부 전극 페이스트를 한쪽의 주면에 인쇄 도포, 건조하고, 주면 상에 외부 전극을 형성한다. 그 후, 소체(16)의 양단부면에 마찬가지의 페이스트를 디핑 도포하고, 건조하여, 베이킹을 행한다. 그 후, Ni, Sn의 도금막을 형성한다.

또한, 주면 상으로의 외부 전극(14)의 형성은 커버층의 형성에 있어서, 미리 외부 전극 패턴을 표면에 인쇄하고 있는 커버 시트를 사용함으로써도 가능하다.

또한, 주면 및 단부면 중 어느 쪽에 대해서도, 스퍼터나 증착을 함으로써, 외부 전극(14)을 형성하는 것이 가능하다.

이와 같이 하여, 상기 소체(16)의 한 쌍의 단부면 및 한쪽의 주면에 외부 전극(14)이 형성되고, A/B가 소정 범위에 있는, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(10)가 제조된다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니다.

[적층 세라믹 콘덴서의 제조]

평균 입경 0.1㎛의 티타늄산바륨 100㏖에 대해, Dy, Mg를 1.0㏖씩, V 및 Mn을 0.5㏖씩 첨가하고, 이와 알코올을 주성분으로 하는 유기 용제, 폴리비닐부티랄 수지, 분산제 및 가소제를 혼합, 분산시켜 도포 시공 슬러리를 제작했다. 그리고 이 슬러리를 다이 코터로 기재 상에 도포 시공함으로써 유전체 그린 시트를 제작했다. 이때, 다이 코터에의 슬러리의 공급액량을 조정함으로써, 시트 두께를 제어했다.

계속해서, 평균 입경 200㎚의 Ni 분말과 알코올을 주성분으로 하는 유기 용제, 에틸셀룰로오스 수지, 분산제 및 가소제를 혼합 분산한 도체 페이스트를 사용해서, 앞서 유전체 그린 시트 상에 스크린 인쇄를 행하고, 내부 전극 인쇄 유전체 그린 시트를 제작했다. 이때, 도체 페이스트의 고형분 농도를 페이스트 용제량으로 조정하고, 내부 전극의 두께의 제어를 행했다.

복수층의 유전체 그린 시트(커버층 형성을 위해) 및 복수층의 내부 전극 인쇄 유전체 그린 시트를 적층하고, 압착, 커트를 행하고, 개편의 미소성 적층체를 제작했다. 이때, 유전체 그린 시트의 적층수를 바꿈으로써, 커버 두께를 바꾸었다.

미소성 적층체를 사이드 마진면(측면)이 상면으로 되도록 정렬시켜, 평균 입경 0.1㎛의 티타늄산바륨 100㏖에 대해, Dy, Mg를 1.0㏖씩, V 및 Mn을 0.5㏖씩 첨가하고, 이와 알코올을 주성분으로 하는 유기 용제, 에틸셀룰로오스 수지, 분산제 및 가소제를 혼합, 분산시켜 세라믹 페이스트를 제작했다. 그리고 이 세라믹 페이스트를 정렬한 미소성 적층체의 상면에 도포 건조시켜, 사이드 마진부를 형성했다. 이때, 페이스트의 도포 두께를 바꿈으로써, 사이드 마진 두께의 제어를 행했다. 또한, 대향하는 사이드 마진면에도 마찬가지의 처리를 행하여, 소체 전구체를 얻었다.

밀폐 회전 포트에 물과 복수의 상기 소체 전구체와 연마용의 미디어를 넣고, 이 밀폐 회전 포트를 회전시킴으로써, 상기 소체 전구체의 모서리 부분의 모따기를 행했다.

이상과 같이 하여 얻어진, 유전체층 및 내부 전극층의 적층체와, 그 적층체의 상하 주면을 커버하는 커버층과, 적층체의 양측면을 피복하는 사이드 마진으로 이루어지는 소체 전구체에 대해, 250 내지 500℃의 N₂ 분위기 중에서 탈바인더한 후에, 환원 분위기 중에서 1100 내지 1300℃에서 1분 내지 2시간 소성을 행했다.

얻어진 소체를 주면 또는 측면이 하면에 접하도록 정렬하고, Cu 입자와 에틸셀룰로오스, 분산제, 용제로 구성되는 외부 전극 페이스트를 한쪽의 주면에 인쇄 도포, 건조하고, 주면 상에 외부 전극을 형성했다. 그 후, 소체의 양단부면에 마찬가지의 페이스트를 디핑 도포하고, 건조하여, 베이킹을 행했다. 그 후, Ni, Sn의 도금막을 형성했다.

이상과 같이 하여, 하기에 나타내는 구성의 적층 세라믹 콘덴서를 제조했다.

칩 치수(세로×가로×높이) 1.2㎜×0.7㎜×0.7㎜

유전체층 두께 0.16 내지 0.90㎛

유전체층 수 427 내지 506층

내부 전극층 두께 0.26 내지 1.00㎛

내부 전극층 수 427 내지 506층

커버층 두께 4 내지 50㎛

사이드 마진 두께 4 내지 50㎛

외부 전극 두께(도금 포함함) 합계 20 내지 30㎛(Cu:Ni:Sn=14 내지 24㎛:2㎛:4㎛)

면적 A 하기 표 1에 기재된 바와 같이

면적 B 하기 표 1에 기재된 바와 같이

또한, 유전체층 및 내부 전극층의 두께는, 이하와 같이 하여 측정했다. 즉 적층 세라믹 콘덴서에 대해, 한쪽의 단부면으로부터 다른 쪽의 단부면까지를 4등분하여 단부면에 평행한 단면을 3매 작성하고, 그 단면마다에 있어서의 임의의 유전체층 및 내부 전극층 각각 20층의 두께를 측정하고, 그들의 평균값을 구하여, 각각 유전체층 두께 및 내부 전극층 두께로 했다.

또한, 면적 A 및 면적 B를 구하기 위한 단면은, 이하와 같이 하여 제작했다. 즉, 각 실시예 및 비교예의 적층 세라믹 콘덴서의 한쪽의 단부면으로부터 경면 연마를 행하고, 단부면에 형성된 외부 전극이 없어져, 그 단부면에 인출된 내부 전극이 보이고, 반대측 단부면에 인출된 내부 전극은 보이지 않는 위치까지 연마했다. 그와 같이 하여 얻어진 단면(경면)의, 확대 배율 200배로 관찰한 (광학 현미경) 화상에 있어서, 면적 A 및 면적 B를 구했다.

얻어진 실시예 및 비교예의 각 적층 세라믹 콘덴서에 대해, 하기에 나타내는 각종 평가를 행했다.

[밀착성 측정]

25㎜당 10N의 부착력을 갖는 점착 테이프(니치반제 CT-24)를, 각 실시예 및 비교예의 적층 세라믹 콘덴서의, 단부면에 형성된 외부 전극에 10N 이상의 힘으로 눌러, 박리했다. 각 실시예 및 비교예마다 100개 측정하여, 2개 이상의 콘덴서의 외부 전극에 소체로부터의 박리가 생긴 것은 NG라고 판정했다.

[고온 부하 시험]

각 실시예 및 비교예의 적층 세라믹 콘덴서에 대해, 고온 부하 시험(105℃-9V)을 실시했다. 각 실시예 및 비교예마다 1000개의 적층 세라믹 콘덴서에 대해 시험을 실시하고, 1000시간 경과 후에 내압 이상이 생긴 콘덴서의 수를 계측했다. 1000개 측정하여, 2개 이상의 콘덴서로 내압 이상이 생긴 것은 NG라고 판정했다.

이상의 평가의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

비교예 1 및 2는 A/B가 0.75 미만이므로, 외부 전극과 접하는 내부 전극의 면적이 불충분하고, 외부 전극과 소체와의 밀착성이 불충분한 결과가 되었다. 이와 같이 밀착성이 낮으면, 적층 세라믹 콘덴서의 신뢰성이 저하될 수 있다.

또한, 실시예 1은 A/B가 0.943로 매우 크고, 고온 부하 시험에 있어서 내압 이상이 생겼다. 이와 실시예 2의 결과로부터, A/B가 지나치게 크면 고온 부하 조건에서의 신뢰성이 불충분하고, A/B는 0.92 이하인 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 9는 유전체층이 매우 얇으므로, 내압 이상을 일으킨 것으로 생각할 수 있다.

10 : 적층 세라믹 콘덴서
12a, b : 단부면
12c, d : 주면
12e, f : 측면
14 : 외부 전극
16 : 소체
17 : 유전체층
18 : 내부 전극층
20 : 적층체
22 : 커버층
24 : 사이드 마진
30 : 내부 전극층의 종단부에 대응하는 위치
32 : 중앙의 내부 전극층
34 : 중앙의 내부 전극층의 수직 이등분선
36 : 주면(d)의 법선
100 : 적층 세라믹 콘덴서
102a, b : 단부면
102c, d : 주면
102e, f : 측면
104 : 외부 전극
200 : 내부 전극 패턴
202 : 막대 형상의 적층체
204 : 사이드 마진
206 : 적층체 칩
300 : 적층체 칩
302 : 집합 스테이지
304a 내지 d : 블록재
306 : 스퀴지

Claims

유전체층과 극성이 다른 내부 전극층이 교대로 적층되어 이루어지고, 한 쌍의 주면, 한 쌍의 단부면 및 한 쌍의 측면을 갖는 직육면체 형상의 소체를 구비하는 적층 세라믹 콘덴서로서,
외부 전극이 상기 소체의 한 쌍의 단부면 및 한쪽의 주면에 형성되고,
상기 적층 세라믹 콘덴서의 한쪽의 단부면 근방에서의 단부면에 평행한 단면으로서, 상기 외부 전극 중 일방에 접속되는 내부 전극층은 존재하고 상기 외부 전극 중 타방에 접속되는 내부 전극층은 존재하지 않는 단면에 있어서, 그 단부면측의 상기 일방의 외부 전극에 접속한 내부 전극층 및 해당 내부 전극층 사이에 존재하는 유전체층에 의해 구성되는 면적 A와, 상기 단면의 외부 전극을 제외한 부분의 면적 B와의 비율(A/B)이, 0.75 이상이고, 0.92 이하이고, 상기 내부 전극층의 두께가 상기 유전체층의 두께보다도 큰 적층 세라믹 콘덴서.
제1항에 있어서,
상기 한쪽의 주면에 형성된 외부 전극의 두께가 1 내지 30㎛인 적층 세라믹 콘덴서.
제1항에 있어서,
상기 유전체층의 두께가 0.2 내지 0.8㎛인 적층 세라믹 콘덴서.
제1항에 있어서,
상기 비율(A/B)이 0.78 이상인 적층 세라믹 콘덴서.
제1항에 있어서,
상기 외부 전극은 상기 소체의 다른 쪽의 주면에는 형성되지 않는 적층 세라믹 콘덴서.
제1항에 있어서,
상기 외부 전극은 상기 소체의 한 쌍의 측면에는 형성되지 않는 적층 세라믹 콘덴서.
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