KR102102800B1 - 외부전극용 도전성 페이스트 및 그 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 제조하는 전자부품의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

외부전극 형성 시에 탈지성을 향상시켜서 블리스터의 발생을 억제하고, 치밀한 외부전극을 형성하는 것을 가능하게 한다.
외부전극용 도전성 페이스트(30)는 도전성 금속 분말(31)과, 평균 입경(D50)이 0.8㎛ 이하이며, 평균 편평도가 1.5 이상 5.5 이하인 편평 형상을 가지는 유리 프릿(32)과, 바인더 수지를 포함한다.
전자부품의 제조 방법은 전자부품 소자를 제작하는 공정과, 전자부품 소자의 외표면에 상기의 외부전극용 도전성 페이스트(30)를 부여하는 공정과, 부여된 외부전극용 도전성 페이스트를 베이킹함으로써 외부전극을 형성하는 공정을 가진다.

Description

외부전극용 도전성 페이스트 및 그 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 제조하는 전자부품의 제조 방법{CONDUCTIVE PASTE FOR EXTERNAL ELECTRODE AND METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRONIC COMPONENT INCLUDING THE CONDUCTIVE PASTE FOR EXTERNAL ELECTRODE}
본 발명은 외부전극용 도전성 페이스트, 및 그 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 제조하는 전자부품의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 적층 세라믹 콘덴서 등의 전자부품은 소형화되고 있어, 외부전극의 막 두께도 얇아지고 있다. 전자부품의 내습 신뢰성의 향상을 위해 외부전극의 치밀성 개선이 더욱 요구되고 있다.
외부전극을 치밀화하기 위해서는 미립(微粒)의 도전성 금속 분말을 포함하는 도전성 페이스트를 이용하여, 도전성 페이스트 중의 도전성 금속 분말의 충전율을 향상시키는 것이 유효하다.
또한, 도전성 금속 분말 간에 존재하는 틈에 액상(液相) 소결로 유리를 충전시키기 위해서, 도전성 페이스트에 도전성 금속 분말과 비교하여 더욱 미립의 유리 분말을 포함시키는 것이 바람직하다.
인용문헌 1에는 치밀성이 뛰어난 외부전극을 형성하기 위한 도전성 페이스트로서, 도전성 금속 분말과, 평균 입경이 0.05~3.0㎛인 구형(球形)의 유리 프릿을 포함하는 외부전극용 도전성 페이스트가 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2013-123024호
그런데, 외부전극용 도전성 페이스트는 통상 바인더 수지를 함유하고 있고, 소정의 온도로 가열하여 바인더 수지를 분해, 연소시켜서 제거하는 탈지 공정을 거친 후, 소성됨으로써 도전성 금속 분말이 소결하여 외부전극이 된다. 그리고, 상기 탈지 공정에 있어서 바인더 수지가 분해, 연소되어 발생하는 분해 가스, 연소 가스는 도전성 금속 분말 간에 형성되는 틈, 즉 탈지 경로를 거쳐 제거되게 된다.
그러나, 인용문헌 1에 기재된 외부전극용 도전성 페이스트에 있어서, 예를 들면, 평균 입경이 0.8㎛ 이하인 구형의 유리 프릿을 선택하면, 도전성 금속 분말 간에 분해 가스나 연소 가스가 통과하는 탈지 경로를 확보할 수 없어서 블리스터(기포)가 발생하는 경우가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로, 탈지성을 향상시켜서 블리스터의 발생을 억제하고, 치밀한 외부전극을 형성하는 것이 가능한 외부전극용 도전성 페이스트, 및 블리스터의 발생이 억제된 치밀한 외부전극을 가지는 전자부품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 외부전극용 도전성 페이스트는,
도전성 금속 분말과,
평균 입경(D50)이 0.8㎛ 이하이며, 평균 편평도(flatness)가 1.5 이상 5.5 이하인 편평 형상을 가지는 유리 프릿과,
바인더 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유리 프릿은 Ba, Ti, Al, Zn, Sr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고 있어도 된다.
또한, 상기 유리 프릿은 B-Si계 유리를 포함하고 있어도 된다.
상기 도전성 금속 분말의 형상은 구형이어도 된다.
또한, 상기 도전성 금속 분말은 평균 입경(D50)이 1.0㎛ 이하인 Cu의 분말이어도 된다.
본 발명의 전자부품의 제조 방법은,
전자부품 소자를 준비하는 공정과,
상기 전자부품 소자의 외표면에, 상술한 외부전극용 도전성 페이스트를 부여하는 공정과,
부여된 상기 외부전극용 도전성 페이스트를 베이킹함으로써 외부전극을 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 외부전극용 도전성 페이스트에 의하면, 평균 입경(D50)이 0.8㎛ 이하이며, 평균 편평도가 1.5 이상 5.5 이하인 유리 프릿을 포함하므로, 이 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 외부전극을 형성할 때에, 건조 도막 중의 틈량이 많아져서 탈지 시의 경로를 확보할 수 있기 때문에 탈지성이 향상된다. 이로 인해, 블리스터의 발생이 억제되면서, 치밀한 외부전극을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 전자부품의 제조 방법에 의하면, 블리스터의 발생이 억제되면서, 치밀한 외부전극을 가지는 전자부품을 제조할 수 있다.
도 1은 주사형 전자 현미경을 이용하여 1만배의 배율로 촬영한, 평균 편평도가 1.5 이상 5.5 이하인 유리 프릿의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 2는 주사형 전자 현미경을 이용하여 1만배의 배율로 촬영한, 평균 편평도가 5.5보다 큰 유리 프릿의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 3(a)는 본 발명의 한 실시형태에서의 유리 프릿을 포함하는 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 전자부품의 외부전극을 형성할 경우의 탈지 경로를 설명하기 위한 모식도이며, (b)는 구형의 형상을 가지는 유리 프릿을 포함하는 종래의 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 전자부품의 외부전극을 형성할 경우에 탈지 경로가 형성되기 어려운 것을 설명하기 위한 모식도이다.
이하에 본 발명의 실시형태를 나타내어 본 발명의 특징으로 하는 것을 더욱 구체적으로 설명한다.
한 실시형태에서의 외부전극용 도전성 페이스트는,
(a) 도전성 금속 분말과,
(b) 평균 입경(D50)이 0.8㎛ 이하이며, 평균 편평도가 1.5 이상 5.5 이하인 편평 형상을 가지는 유리 프릿과,
(c) 바인더 수지를 포함한다.
상기 (a)의 도전성 금속 분말은 예를 들면 형상이 대략 구형이며, 평균 입경(D50)이 1.0㎛ 이하인 Cu의 분말이다. 단, 도전성 금속 분말이 Cu의 분말에 한정되는 경우는 없고, Ni, Ag, Sn 및 이들을 주성분으로 하는 합금 등의 분말을 이용해도 된다. 또한, 도전성 금속 분말의 형상이 구형으로 한정되는 경우도 없다.
상기 (b)의 유리 프릿은 주성분으로서 예를 들면 B-Si계 유리를 포함한다. 이 유리 프릿은 또한 Ba, Ti, Al, Zn, Sr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 포함되도록 구성되어 있어도 된다. 유리 프릿에, Ti, Al, Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함시킴으로써, 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 형성한 외부전극의 표면에 도금 처리를 실시하는 경우의 내도금성을 향상시킬 수 있다. 또한, 유리 프릿에 Ba를 포함시킴으로써, 예를 들면 적층 세라믹 콘덴서의 제조 시에 세라믹층에 포함되는 BaTiO3의 외부전극에 대한 침입을 억제할 수 있다.
한편, 유리 프릿의 편평도는 편평 형상을 가지는 유리 프릿의 긴 직경을 짧은 직경으로 나눈 값이다.
상기 (c)의 바인더 수지는 예를 들면 아크릴 수지이다. 단, 바인더 수지가 아크릴 수지로 한정되는 경우은 없고, 셀룰로오스 수지나 부티랄 수지 등을 이용해도 된다.
본 실시형태에서의 외부전극용 도전성 페이스트는, 전자부품, 예를 들면 적층 세라믹 콘덴서의 외부전극을 형성할 때에 이용할 수 있다. 이 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 제조되는 전자부품은, 전자부품 소자를 준비하는 공정과, 전자부품 소자의 외표면에 본 실시형태에서의 외부전극용 도전성 페이스트를 부여하는 공정과, 부여된 외부전극용 도전성 페이스트를 베이킹함으로써 외부전극을 형성하는 공정을 거쳐 제조할 수 있다.
상술한 외부전극용 도전성 페이스트를 부여하는 공정과, 부여된 외부전극용 도전성 페이스트를 베이킹하는 공정 사이에, 외부전극용 도전성 페이스트를 건조시키는 공정이 포함되어 있어도 된다.
외부전극용 도전성 페이스트를 부여하는 방법으로는 인쇄, 디핑 등 다양한 방법을 적용하는 것이 가능하다.
전자부품 소자는 예를 들면 세라믹층과 내부전극이 교대로 복수 적층된 구조를 가진다.
<실시예>
외부전극용 도전성 페이스트를 제작하기 위해서, 상기 (a)의 도전성 금속 분말과, 상기 (b)의 유리 프릿과, 상기 (c)의 바인더 수지와, 용제인 테르피네올을 준비했다.
상기 (a)의 도전성 금속 분말로는 형상이 대략 구형이며, 평균 입경(D50)이 1.0㎛인 Cu의 분말을 준비했다.
또한, 상기 (b)의 유리 프릿으로는 B-Si계 유리에 Ba, Ti, Al, Zn 및 Sr를 첨가한 것으로, 평균 입경(D50) 및 평균 편평도 중 적어도 한쪽이 다른 복수 종류의 유리 프릿을 준비했다. 구체적으로는 평균 입경(D50)이 0.5㎛이며, 평균 편평도가 각각 1, 1.5, 5, 9인 유리 프릿, 평균 입경(D50)이 0.8㎛이며, 평균 편평도가 각각 1, 1.3, 1.5, 3.1, 5.5, 8인 유리 프릿, 평균 입경(D50)이 1.2㎛이며, 평균 편평도가 각각 1, 1.2, 2.2, 6인 유리 프릿을 준비했다.
상기 (c)의 바인더 수지로는 아크릴 수지를 준비했다.
그리고, 준비한 도전성 금속 분말과, 유리 프릿과, 바인더 수지와, 용제인 테르피네올을 포함하는 외부전극용 도전성 페이스트로서, 표 1에 나타내는 시료 번호 1~14의 시료를 제작했다.
Figure 112018033903236-pat00001
표 1에 있어서, 시료 번호에 *을 첨부한 시료, 즉, 시료 번호 1, 4~6, 10~14의 시료는 본 발명의 요건을 만족하지 않는 시료, 즉, 상기 (b)의 요건을 만족하지 않는 시료이다. 한편, 시료 번호에 *이 첨부되어 있지 않은 시료 번호 2, 3, 7~9의 시료는 본 발명의 요건을 만족하는 시료이다.
유리 프릿의 평균 편평도는 이하의 방법에서 의해 구했다. 우선, 유리 프릿을 적량 채취하여 에폭시 수지와 혼합한 후, 경화제를 첨가하여 경화시켰다. 다음으로, 경화한 수지를 연마 처리하고, 밀링 처리에 의해 연마 늘어짐을 제거하여 유리 프릿의 절단면을 노출시켰다. 그리고, 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 유리 프릿의 절단면을 1만배의 배율로 관찰하고, 소정의 화상 해석 소프트를 이용하여 해석함으로써 편평도를 구하여, 복수의 편평도의 평균치를 평균 편평도로서 구했다.
도 1 및 도 2는 주사형 전자 현미경을 이용하여 1만배의 배율로 촬영한 유리 프릿의 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 도 1은 평균 편평도가 1.5 이상 5.5 이하인 유리 프릿을 나타내는 도면이며, 도 2는 평균 편평도가 5.5보다 큰 유리 프릿을 나타내는 도면이다.
또한, 표 1에 나타내는 시료 번호 1~14의 각 시료에 대해서, 블리스터의 유무를 확인함과 함께 내습 부하 시험을 실시했다.
<블리스터의 유무 확인>
블리스터의 유무를 확인하기 위해 시료 번호 1~14의 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 전자부품인 적층 세라믹 콘덴서를 제작했다. 적층 세라믹 콘덴서는 시료 번호 1~14의 각 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 각각 100개 이상 제작했다.
구체적으로는 우선 세라믹층과 내부전극이 교대로 적층되어 이루어지는 전자부품 소자를 기지의 방법으로 제작했다. 그리고, 내부전극이 노출되어 있는 전자부품 소자의 길이 방향 양 단부(端部)에 외부전극용 도전성 페이스트를 부여하여 건조시킨 후, 베이킹함으로써 한 쌍의 외부전극을 형성하여 적층 세라믹 콘덴서를 제작했다. 외부전극용 도전성 페이스트는 소성 후의 두께가 30㎛가 되도록 도포했다. 제작한 적층 세라믹 콘덴서의 사이즈는 길이 방향 1.0㎜, 폭 방향 0.5㎜, 두께 방향 0.5㎜이다.
제작한 100개 이상의 적층 세라믹 콘덴서 중에서 임의의 100개의 적층 세라믹 콘덴서를 고르고, 현미경을 이용해서 외부전극을 관찰하여 블리스터 발생의 유무를 확인했다. 여기서는 100개의 적층 세라믹 콘덴서 중 블리스터가 발생한 것이 전혀 없는 경우는 양호(○), 블리스터가 발생한 것이 1개 이상 있는 경우는 불량(×)이라고 판정했다.
<내습 부하 시험>
시료 번호 1~14의 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 상술한 제작 방법과 동일한 제작 방법에 의해 각각 20개의 적층 세라믹 콘덴서를 제작했다. 단, 한 쌍의 외부전극의 표면에는 Ni 도금 및 Sn 도금을 실시했다.
제작한 적층 세라믹 콘덴서에 대하여 온도 125℃, 습도 95%RH, 인가 전압 3.2V의 조건으로 내습 부하 시험을 실시했다. 이 내습 부하 시험에서는 적층 세라믹 콘덴서의 절연 저항의 대수값(logarithmic value) logIR를 측정하고, 초기 값에 대하여 24시간 경과하기 전에 logIR가 2자리 이상 저하한 것이 20개 중 1개 이상 있는 경우에 불량(×)이라고 판정하고, 전혀 없는 경우에는 양호(○)라고 판정했다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 평균 입경(D50)이 0.8㎛ 이하이며, 평균 편평도가 1.5 이상 5.5 이하인 유리 프릿을 포함하는 본 실시형태에서의 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 제작한 적층 세라믹 콘덴서에서는 블리스터의 발생은 없으면서, 내습 부하 시험에서도 불량이라고 판정되는 것은 1개도 없었다.
이것은 평균 입경(D50)이 0.8㎛ 이하이며, 평균 편평도가 1.5 이상 5.5 이하인 유리 프릿을 포함하는 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 적층 세라믹 콘덴서와 같은 전자부품의 외부전극을 형성하면, 외부전극용 도전성 페이스트의 건조 시에 도 3(a)에 도시하는 바와 같이 탈지 경로를 확보할 수 있기 때문에, 탈지성이 향상되어 블리스터의 발생이 억제되고, 치밀한 외부전극을 형성할 수 있기 때문이다.
한편, 도 3(a)에서는 도전성 금속 분말(31)과, 편평 형상을 가지는 유리 프릿(32)을 포함하는 외부전극용 도전성 페이스트(30) 중의 탈지 경로의 일례를 화살표로 나타내고 있다.
한편, 평균 입경(D50)이 0.8㎛보다 크거나, 평균 편평도가 1.5 미만 또는 5.5보다 큰 유리 프릿을 포함하는 본 발명의 요건을 만족하지 않는 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 제작한 적층 세라믹 콘덴서에서는, 블리스터가 발생하거나, 또는 내습 부하 시험에 있어서 불량이라고 판정되는 것이 1개 이상 존재했다.
이것은 이하의 이유에 의한 것이라고 생각된다. 평균 편평도가 1.5 미만인 유리 프릿을 포함하는 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 외부전극을 형성한 경우, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 충분한 탈지 경로를 확보할 수 없어서 소성에 의해 생성되는 이산화탄소 등의 가스가 전부 빠지지 않고 외부전극 중에 잔류함으로써 블리스터가 발생한다. 한편, 도 3(b)에서는 도전성 금속 분말(31a)과, 평균 편평도가 1인 유리 프릿(32a)을 포함하는 외부전극용 도전성 페이스트(30a) 중에 충분한 탈지 경로를 확보할 수 없는 것을 나타내고 있다.
한편, 평균 편평도가 5.5보다 큰 유리 프릿을 포함하는 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 외부전극을 형성한 경우에는 외부전극의 치밀성이 저하되고, 내습 부하 시험에 있어서 불량품이 발생한다. 또한, 평균 입경(D50)이 0.8㎛보다 큰 유리 프릿을 포함하는 외부전극용 도전성 페이스트를 이용하여 외부전극을 형성한 경우도 외부전극의 치밀성이 저하되고, 내습 부하 시험에 있어서 불량품이 발생한다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 범위 내에 있어서 다양한 응용, 변형을 추가하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상술한 실시예에서는 전자부품으로서 적층 세라믹 콘덴서를 예로 들어 설명했지만, 전자부품이 적층 세라믹 콘덴서에 한정되지 않고 적층 LC 복합 부품, 적층 코일, 저항 부품, 서미스터 등이어도 된다.
30: 외부전극용 도전성 페이스트
31: 도전성 금속 분말
32: 유리 프릿

Claims (6)

  1. 도전성 금속 분말과,
    평균 입경(D50)이 0.8㎛ 이하이며, 평균 편평도(flatness)가 1.5 이상 5.5 이하인 편평 형상을 가지는 유리 프릿과,
    바인더 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 외부전극용 도전성 페이스트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 Ba, Ti, Al, Zn, Sr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 외부전극용 도전성 페이스트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 B-Si계 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 외부전극용 도전성 페이스트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도전성 금속 분말의 형상은 구형(球形)인 것을 특징으로 하는 외부전극용 도전성 페이스트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도전성 금속 분말은 평균 입경(D50)이 1.0㎛ 이하인 Cu의 분말인 것을 특징으로 하는 외부전극용 도전성 페이스트.
  6. 전자부품 소자를 준비하는 공정과,
    상기 전자부품 소자의 외표면에 제1항 또는 제2항에 기재된 외부전극용 도전성 페이스트를 부여하는 공정과,
    부여된 상기 외부전극용 도전성 페이스트를 베이킹함으로써 외부전극을 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 전자부품의 제조 방법.
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