KR102222607B1 - 적층형 전자 부품용 그린 시트 및 적층형 전자 부품 - Google Patents

적층형 전자 부품용 그린 시트 및 적층형 전자 부품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 방향과 제1 방향의 수직한 제2 방향을 가지는 평판형의 시트; 상기 제2 방향으로 길게 배치되는 복수의 도전성 패턴; 및 상기 시트의 중심부를 가로지르도록 상기 제1 방향으로 길게 배치되는 밀림 방지부;를 포함하는 적층형 전자 부품용 그린 시트에 관한 것이다.

Description

적층형 전자 부품용 그린 시트 및 적층형 전자 부품{Green sheet for a laminated electronic component and the laminated electronic component}
본 발명은 적층형 전자 부품용 그린 시트 및 적층형 전자 부품에 관한 것이다.
최근, 전자 제품들의 소형화 추세에 따라, 적층형 전자 부품 역시 소형화되고, 대용량화될 것이 요구되고 있다. 이에 따라 유전층과 내부 전극층의 박막화, 다층화가 다양한 방법으로 시도되고 있으며, 근래에는 유전층의 두께가 얇아지면서 적층수가 늘어나는 적층형 전자 부품들이 제조되고 있다.
적층형 전자 부품은 유전 재료를 이용하여 제작한 평판형의 시트에 도전성 페이스트 등을 이용하여 내부 전극 또는 코일 패턴 등을 인쇄하여 그린 시트를 제작한다. 그 후, 그린 시트를 적층, 압착, 절단 및 소성하여 제조된다.
즉, 시트에 형성된 내부 전극 등은 일정한 두께를 가지게 된다. 이러한 두께로 인해 그린 시트를 적층하였을 때, 내부 전극 등이 형성된 부분과 형성되지 않은 부분에 단차가 발생하게 된다.
이러한 단차는 적층형 전자 부품의 소형화 및 박형화 경향이 심화됨에 따라 상대적으로 점점 커지게 된다.
또한, 적층형 전자 부품의 소형화 및 박형화로 단차가 상대적으로 증가하여, 내부 전극 등이 적층 및 압착 시에 압력에 의해 밀려나 처음 설계와 다른 영역에 배치되거나, 인접하는 내부 전극 등과 접하는 등의 문제가 발생하여 적층형 전자 부품의 성능 및 신뢰성을 감소시키는 원인이 된다.
따라서 이러한 적층형 전자 부품의 성능 및 신뢰성 감소를 막을 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
한국 공개특허공보 제2010-0070251호
본 발명은 도전성 패턴이 형성된 시트를 적층 및 압착할 때, 시트의 변형을 최소화하고 도전성 패턴의 밀림 현상을 방지할 수 있는 적측형 전자 부품용 그린 시트를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 내부 전극의 정렬성이 우수한 적층형 전자 부품을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품용 그린 시트는 제1 방향과 제1 방향의 수직한 제2 방향을 가지는 평판형의 시트; 상기 제2 방향으로 길게 배치되는 복수의 도전성 패턴; 및 상기 시트의 중심부를 가로지르도록 상기 제1 방향으로 길게 배치되는 밀림 방지부;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 전자 부품은 외측에 제1 및 제2 외부 전극이 배치되는 세라믹 바디; 및 상기 세라믹 바디 내부에 배치되며, 유전 재료를 사이에 두고 교번하여 배치되는 제1 및 제2 내부 전극;을 포함하고, 폭방향으로 상기 제1 내부 전극과 상기 제2 내부 전극의 일치율은 99.9% 이상이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품용 그린 시트는 시트의 중심부에 제1 방향으로 길게 형성되는 밀림 방지부를 포함하기 때문에, 그린 시트의 적층 및 압착 시에 그린 시트의 변형률을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밀림 방지부가 도전성 패턴이 압력에 의해 밀리는 것을 방지하여 인접하는 도전성 패턴과 접촉하거나, 적층시에 상부 또는 하부의 도전성 패턴과 정렬이 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 전자 부품은 제1 및 제2 내부 전극의 폭방향으로 일치율이 높아 적층형 전자 부품의 용량 편차가 최소화되고, 상대적으로 높은 용량을 가질 수 있다.
도 1은 종래 적층형 전자 부품용 그린 시트의 개략적인 사시도를 도시한 것이다.
도 2 적층형 전자 부품용 그린 시트가 적층된 경우, 길이 방향(L방향)- 두께 방향(T방향)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 적층형 전자 부품용 그린 시트가 적층된 경우, 폭 방향(W방향)- 두께 방향(T방향)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 전자 부품용 그린 시트 중 밀림 방지부의 다양한 실시 형태에 따른 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 밀림 방지 패턴의 확대도이다.
도 8은 밀림 방지부를 포함하지 않는 경우(1~5)와 밀림 방지부를 포함하는 경우(6~9)의 경우의 길이 방향(L방향) 및 폭 방향(W 방향) 수축율의 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 전자 부품의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 전자 부품의 길이 방향(L방향)- 두께 방향(T방향)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 전자 부품의 폭 방향(W방향)- 두께 방향(T방향)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
본 발명에 있어서, 제1 방향은 폭 방향(W 방향), 제2 방향은 길이 방향(L 방향), 제3 방향은 두께 방향(T 방향)으로 정의될 수 있다.
본 발명은 커패시터, 인덕터, 써미스터 등 다양한 적층형 전자 부품에 이용될 수 있으나, 설명의 명확성을 높이기 위하여 적층형 커패시터를 예를 들어 설명하도록 한다.
도 1은 종래 적층형 전자 부품용 그린 시트(10)의 개략적인 사시도를 도시한 것이며, 도 2 및 3은 적층형 전자 부품용 그린 시트(10)를 적층한 적층체의 길이 방향 및 폭 방향의 단면도를 도시한 것이다.
종래 적층형 전자 부품용 그린 시트(10)는 시트(11)에 도전성 페이스트를 이용하여 도전성 패턴(30)을 배치한다.
이와 같이 도전성 패턴(30)이 배치된 시트(11)를 적층하여 적층체를 형성하게 된다.
도전성 패턴(30)이 시트(11)의 상부를 모두 덮고 있는 것이 아니기 때문에 적층형 전자 부품용 그린 시트(10)는 도전성 패턴(30)으로 인한 단차를 가지게 된다.
이와 같은 단차로 인해 적층체는 도 2 및 3에서 보는 것과 같이, 적층된 시트(10)의 사이에 빈 공간이 존재하게 된다. 이와 같은 빈 공간으로 인해, 적층 및 압착을 수행하게 되면 빈 공간을 시트(11)와 도전성 패턴(30)이 메우게 되면서 시트(11)의 변형이 발생하거나 도전성 패턴(30)이 밀리는 현상이 발생하게 된다.
특히, 도전성 패턴(30)을 형성하기 위하여 도전성 페이스트를 이용하는 경우, 표면에너지를 최소화하기 위하여 도전성 패턴(30)이 돔(dome) 형상을 가지게 된다.
도전성 패턴(30)이 돔(dome) 형상을 가지기 때문에 적층체의 제작시에 도전성 패턴(30)의 정렬이 어긋나는 문제가 발생하게 된다.
특히, 최근 전자 제품의 소형화, 박형화 경향이 심해짐에 따라서 도전성 패턴(30)의 정렬을 고르게 하는 것이 적층형 전자 부품의 성능 및 신뢰성을 향상시키는 주요 원인이 되고 있다.
도 1을 참조하면, 적층체의 압착시에 A-A` 화살표와 같이 길이 방향의 수축이 발상하거나, B-B` 화살표와 같이 폭 방향의 수축이 발생하게 된다.
도 2의 T-L 단면을 보면, 도전성 패턴(30)이 그린 시트(10)가 적층됨에 따라 지그재그로 배치되는 것을 알 수 있다. 이에 비해 도 3의 T-W 단면을 보면, 도전성 패턴(30)이 같은 위치에 정렬되어 배치되는 것을 알 수 있다.
따라서, 적층체의 압착시에 도전성 패턴(30)의 미형성 영역으로 인한 단차의 총합은 L 방향(제2 방향)에 비해, W 방향(제1 방향)이 더 크게됨을 알 수 있다.
즉, 도 1의 A-A`방향의 변형보다, B-B` 방향의 변형이 적층형 전자 부품의 제조에 더 큰 문제가 된다.
도 4 내지 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 전자 부품용 그린 시트 중 밀림 방지부의 다양한 실시 형태에 따른 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 전자 부품용 그린 시트(10)는 시트(11), 도전성 패턴(30) 및 밀림 방지부(40)를 포함한다.
시트(11)는 제1 방향과 제1 방향에 수직한 제2 방향을 가진다.
시트(11)는 적층형 전자 부품이 커패시터인 경우에는 유전 재료를, 인덕터인 경우에는 자성 재료를 포함할 수 있다.
시트(11)의 상부에는 도전성 패턴(30)이 형성된다.
도전성 패턴(30)은 도전성 페이스트를 이용하여 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 증착 등의 방법을 이용하는 것도 가능하다.
도전성 패턴(30)은 제2 방향으로 장축을 가지는 직사각형 형상을 가질 수 있다.
적측형 전자 부품이 커패시터인 경우, 도전성 패턴(30)은 도 4 내지 6에서 보는 바와 같이 시트(11) 상부에 제2 방향으로는 일렬로 정렬되도록, 제1 방향으로는 지그재그로 배치되도록 형성할 수 있다.
이와 같이 도전성 패턴을 지그재그로 배치함으로써, 적층형 전자 부품용 그린 시트를 적층, 압착 한 뒤 절단한 경우에 지그재그로 배치된 도전성 패턴(30)이 각각 적층체의 양 단면으로 교번하여 노출될 수 있다.
시트(11)의 중심부에는 시트(11)를 제1 방향으로 가로지르도록 밀림 방지부(40)가 배치된다.
##밀림 방지부(11)는 도전성 패턴(30)과 같은 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 밀림 방지부(11)는 도전성 패턴(30)보다 금속 입자의 함량이 높은 도전성 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다.
##따라서 밀림 방지부(11)는 도전성 패턴(30)보다 상대적으로 더 높은 강도를 가질 수 있다. 특히, 밀림 방지부(11)는 도전성 패턴(30)보다 푸아송비(Poisson's ratio)가 작은 재료를 이용하여 형성할 수 있다. 즉, 적층체의 압착시 같은 압력하에서도 밀림 방지부(11)는 도전성 패턴(30)보다 작은 변형률을 가지고 적층형 전자 부품용 그린시트(10)의 변형을 방지할 수 있다.
밀림 방지부(11)는 적층형 전자 부품용 그린 시트(10)를 적층 및 압착하는 경우에 단차로 인해 발생하는 제1 방향의 변형을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 밀림 방지부(11)는 적층형 전자 부품용 그린 시트(10)를 적층 및 압착하는 경우에 압력으로 인해 도전성 패턴(30)이 밀려, 설계와 다른 부위에 배치되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
특히, 도전성 패턴(30)이 적층 및 압착 과정에서 밀려 인접하는 도전성 패턴(30)과 접하는 경우에는 단락 문제가 발생하거나, 적층체를 절단한 경우에 원하지 않는 부분에 도전성 패턴(30)이 노출되어 전도성 이물질 등에 의해 적층형 전자 부품이 망가지는 주요 원인이 될 수 있다.
따라서, 적층형 전자 부품용 그린 시트(10)에 밀림 방지부(11)를 배치함으로써 이를 이용한 적층형 전자 부품의 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 4 내지 도 6은 밀림 방지부(40)의 다양한 실시 형태를 도시한 것이다.
밀림 방지부(40)는 도 4와 같이 하나의 긴 띠 형상으로 배치될 수 있다. 도 4와 같이 밀림 방지부(40)가 배치되는 경우, 적층형 전자 부품용 그린 시트(10)의 제1 방향 변형율을 최소화 시킬 수 있다.
이와 달리, 밀림 방지부(40)는 도 5와 같이 복수의 긴 띠 형상으로 배치될 수 있다. 밀림 방지부(40)가 단 하나의 넓은 띠 형상인 경우에는 적층체 제작시에 에어 트랩(air trap)이 발생할 가능성이 높다. 에어 트랩이란 적층 또는 압착 과정에서 그린 시트의 사이가 밀착되지 못하고 공기가 갇히는 형성이다. 그린 시트에서 도전성 패턴이 인쇄되지 않은 빈공간에서의 단차에 의해 주로 발생한다.
따라서 복수의 긴 띠 형상으로 밀림 방지부(40)를 형성함으로써, 밀림 방지부(40) 사이에 마진을 위치시켜 에어 트랩의 발생을 방지할 수 있다.
에어 트랩의 방지를 극대화하기 위하여, 밀림 방지부(40)는 도 6과 같이 복수의 밀림 방지 패턴을 포함할 수 있다.
밀림 방지 패턴은 도전성 패턴보다 더 큰 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품용 그린 시트가 복수의 밀림 방지 패턴을 포함하는 경우, 복수의 밀림 방지 패턴 사이에는 밀림 방지 패턴이 형성되지 않은 마진부가 배치될 수 있다.
마진부는 에어 트랩이 발생하는 것을 예방하여, 적층형 전자 부품의 신뢰성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
도 7은 도 6의 밀림 방지 패턴의 확대도이다. 도 7을 참조하면, 밀림 방지 패턴의 제1 방향의 길이를 a, 제2 방향의 길이를 b라고 할 수 있다.
밀림 방지 패턴이 도전성 패턴이 밀리는 현상 및 적층형 전자 부품용 그린 시트(10)의 변형율을 최소화 하기 위하여 a 는 b 보다 클 수 있다.
실시예 a/b 제1 방향 변형율 에어 트랩 발생 여부
a 1 × ○
b 1.5 ○ ○
c 2 ○ ○
d 2.5 ○ ○
e 3 ○ ○
f 3.5 ◎ ○
g 4 ◎ ○
h 4.5 ◎ ○
i 5 ◎ ×
도 6의 밀림 방지 패턴을 포함하는 적층형 전자 부품용 그린 시트를 이용하여 적층형 전자 부품을 제작하는 중에, a/b 값을 조절하여 제1 방향 변형율 및 에어 트랩의 발생여부를 측정하였다.
제1 방향 변형율은 0.3 %를 초과하는 경우에는 ×, 1.0 ~ 0.3%인 경우에는 ○, 1.0% 미만인 경우에는 ◎로 표시하였다.
에어 트랩의 발생 여부는 발생한 경우에는 ×, 발생하지 않은 경우에는 ○로 표시하였다.
표 1을 참조하면, a/b는 1.5 내지 4.5일 수 있다.
a/b가 1.5 미만인 경우에는 제1 방향 변형율이 1.5 %를 초과하는 문제가 있고, a/b가 4.5를 초과하는 경우에는 에어 트랩이 발생하는 문제가 있다.
따라서, 제1 방향 변형율을 1.5% 이하로 유지하고, 에어 트랩의 발생을 방지하기 위하여 a/b는 1.5 내지 4.5일 수 있다.
도 8은 밀림 방지부(40)를 포함하지 않는 경우(비교예 1~5)와 밀림 방지부(40)를 포함하는 경우(실시예 6~9)의 경우의 길이 방향(제2 방향) 및 폭 방향(제1 방향) 수축율의 그래프이다.
도 8을 참조하면, 밀림 방지부(40)를 포함하지 않는 경우(비교예 1~5)에는 수축율이 0.3 %를 초과하는 것을 알 수 있다.
하지만, 밀림 방지부(40)를 포함하는 경우에는 수축률이 0.15% 미만인 것을 알 수 있다.
즉, 밀림 방지부(40)가 적층형 전자 부품용 그린 시트를 적층 및 압착할 때, 제1 방향으로 변형을 방지하는 하는 지지대 역할을 수행하여, 적층형 전자 부품용 그린 시트의 수축율을 비교예들과 비교하여 30% 정도 감소시키는 역할을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 전자 부품(100)의 사시도를 개략적으로 도시한 것이며, 도 10은 도 9의 X-X`의 단면도를, 도 11은 도 9의 XI-XI`의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 적층형 전자 부품(100)의 구조에 대해서 설명하도록 한다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 전자 부품(100)는 유전층(111)과 제1 및 제2 내부 전극(131, 132)이 교대로 적층된 세라믹 바디(110)를 가진다. 세라믹 바디(110)의 양 단부에는 세라믹 바디(110)의 내부에 교대로 배치된 제1 및 제2 내부 전극(131, 132)과 각각 도통하는 제1 및 제2 외부 전극(121, 122)이 형성되어 있다.
세라믹 바디(110)의 형상에 특별히 제한은 없지만, 일반적으로 육면체 형상일 수 있다. 또한, 그 치수도 특별히 제한은 없고, 용도에 따라 적절한 치수로 할 수 있고, 예를 들면 (0.6∼5.6mm)×(0.3∼5.0mm)×(0.3∼1.9mm)일 수 있다.
유전층(111)의 두께는 커패시터의 용량 설계에 맞추어 임의로 변경할 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에서 소성 후 유전층의 두께는 1층당 바람직하게는 0.1㎛ 이상일 수 있다.
너무 얇은 두께의 유전층은 한층 내에 존재하는 결정립 수가 작아 신뢰성에 나쁜 영향을 미치기 때문에 유전층의 두께는 0.1 ㎛ 이상일 수 있다.
제1 및 제2 내부 전극(131, 132)은 각 단면이 세라믹 바디(110)의 대향하는 양 단부의 표면에 교대로 노출되도록 적층되어 있다.
상기 제1 및 제2 외부 전극(121, 122)은 세라믹 바디(110)의 양 단부에 형성되고, 교대로 배치된 제1 및 제2 내부 전극(131, 132)의 노출 단면에 전기적으로 연결되어 커패시터 회로를 구성한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 전자 부품(100)은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품용 그린 시트를 이용하여 제작된 것을 의미한다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 전자 부품(100)은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품용 그린 시트를 이용하여 제작되기 때문에 적층 방향(제3 방향)으로 복수의 층에서 제1 및 제2 내부 전극(131, 132)이 더 잘 정렬될 수 있다.
구체적으로, 적층형 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품용 그린 시트를 이용하여 제작된 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 전자 부품(100)은 폭 방향(W 방향)으로 제1 내부 전극(131) 및 제2 내부 전극(132)의 평면도 상에서 일치율이 99.9% 이상이다.
즉, 제1 내부 전극(131) 및 제2 내부 전극(132)이 적층형 전자 부품(100)의 상면에서 봤을 때, 높은 일치율을 가지기 때문에 제조된 적층형 전자 부품끼리의 용량 편차가 작고, 상대적으로 높은 용량을 가지게 된다.
이와 마찬가지로, 제1 내부 전극(131)은 인접하는 다른 제1 내부 전극(131)과 오버랩 되는 면적비가 99.9% 이상일 수 있으며, 제2 내부 전극(132)은 인접하는 다른 제1 내부 전극(132)과 오버랩 되는 면적비가 99.9% 이상일 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 전자 부품(100)은 내부 전극들의 정렬이 종래의 적층형 전자 부품보다 높아 제조된 적층형 전자 부품끼리의 용량 편차가 작고, 상대적으로 높은 용량을 가지게 된다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
10: 적층형 전자 부품용 그린시트
11: 시트
30: 도전성 패턴
40: 밀림 방지부
100: 적층형 전자 부품
110: 세라믹 바디
111: 유전층
121, 122: 외부 전극
131, 132: 내부 전극

Claims (10)

  1. 제1 방향과 제1 방향의 수직한 제2 방향을 가지는 평판형의 시트;
    상기 제2 방향으로 길게 배치되는 복수의 도전성 패턴; 및
    상기 시트의 중심부를 가로지르도록 상기 제1 방향으로 길게 배치되는 밀림 방지부;를 포함하고,
    상기 밀림 방지부는 제1 방향으로 장축을 가지는 직사각형 형상의 밀림 방지 패턴을 포함하는 적층형 전자 부품용 그린 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀림 방지부는 하나의 긴 띠 형상인 적층형 전자 부품용 그린 시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밀림 방지부는 복수의 긴 띠 형상인 적층형 전자 부품용 그린 시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밀림 방지부는 복수의 밀림 방지 패턴을 포함하는 적층형 전자 부품용 그린 시트.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 밀림 방지 패턴의 제1 방향의 길이를 a, 제2 방향의 길이를 b라고 할 때,
    상기 a는 상기 b보다 큰 적층형 전자 부품용 그린 시트.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 밀림 방지 패턴의 제1 방향의 길이를 a라 하고, 제2 방향의 길이를 b라고 할 때,
    a/b는 1.5 내지 4.5인 적층형 전자 부품용 그린 시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 밀림 방지부는 상기 시트의 수축률을 0.15 % 미만으로 감소시키는 적층형 전자 부품용 그린 시트.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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