KR20050040159A - 외부 단자 전극 도포 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페이스트상의 금속 전극 재료를 외부 단자에 도포 및 건조하는 공정에 있어서 균일한 외부 단자 전극의 막두께를 확보하도록 외부 단자에 전극을 균일하게 도포하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 내부 전극이 인쇄된 세라믹 적층체와 상기 세라믹 적층체를 전기적으로 연결하는 외부 단자로 구성되는 MLCC 에 있어서, 상기 외부 단자 전극을 형성하기 위해, 페이스트상의 전극재를 상기 외부 단자 표면에 도포하는 제 1 단계; 및 상기 전극재가 도포된 외부 단자의 표면을 위로 향하게 하고, 소수성 테이프로 상기 외부 단자의 표면을 수평하게 누르는 제 2 단계; 를 포함하는 외부 단자 전극 도포 방법을 구비한다.

본 발명에 의하면, 중앙 부분이 두껍고 모서리 부분은 얇게 되는 현상을 용이하게 해결하여 균일하게 도포시킬 수 있고, 또한 저렴한 비용으로 외부 단자에 전극을 균일하게 도포시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

외부 단자 전극 도포 방법 {Forming Method for Electrode of Outer Terminal}

본 발명은 외부 단자에 전극을 도포하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페이스트(paste)상의 금속 전극 재료를 외부 단자에 도포 및 건조하는 공정에 있어서 균일한 외부 단자 전극의 막두께를 확보하도록, 테이프로 외부 단자의 표면을 눌러줌으로써 외부 단자에 전극을 균일하게 도포하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 적층 칩 커패시터(Multi Layer Chip Capacitor, 이하 'MLCC'라 함)는 칩 콘덴서의 일종으로 세라믹 시트에 전극을 인쇄한 후, 이를 적층함으로써 여러개의 콘덴서를 병렬로 연결한 효과를 나타내어 높은 용량을 구현할 수 있으며, 이는 내부 전극이 인쇄된 세라믹 적층체와 상기 세라믹 적층체를 전기적으로 연결하는 외부 단자로 구성된다.

종래의 외부 단자에 전극을 도포하는 방법으로는 디핑(dipping) 방식이 가장 일반적이다. 이는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 단자(40)가 정렬된 편평한 디핑 플레이트(43)를 뒤집어 용기내에 있는 페이스트상의 전극재(42)를 침지하는 방법이다.

상기 디핑법에 의하면, 외부 단자 전극의 형상이 중앙 부분은 두껍고 모서리 부분은 얇게 형성된다. 이러한 형상로 인해 도포 두께가 얇은 모서리 부분은 전극 소부 공정 후 소부 수축에 의해 찢어지는 현상을 초래할 수 있으며, 찢어짐 현상이 발생하지 않더라도 치밀도가 취약하여 이후 도금 공정에서 도금액이 내부로 침투하여 외부 단자의 신뢰성이 떨어지며, 납땜시의 스패터(spatter) 불량 및 툼스톤(tombstone) 불량 등이 발생하는 문제가 있다. 특히 근래 고밀도 실장의 중요성이 부각되고 있는 상황에서 이러한 불균일하게 도포된 외부 단자는 전자 부품에 있어서 치명적인 결함이 되고 있다.

이러한 문제를 일부 개선하기 위한 종래의 외부 단자 전극 도포 방법으로서 일본 특허 공개 공보 2000-315623호에서 세라믹 전자 부품의 제조 방법이 제안된 바 있다.

이는 도 2에서 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

표면에 V자 홈이 형성된 롤러(11)의 외주면(11a)에，전극 형성용의 페이스트상의 전극(12)을 소정의 두께가 되도록 부착시키고，세라믹 소자(10)를 롤러(11)의 외주면(11a)의 페이스트상의 전극(12)에 접촉시키면서 롤러(11)를 회전시킴과 동시에，세라믹 소자(10)를 롤러(11)의 주 속도와 동일한 속도로，롤러 (11)의 회전 방향에 대응한 방향으로 이동시키면서，상기 세라믹 소자(10)의 표면에 소정의 두께로 페이스트상의 전극(12)을 도포한다．

그러나 이러한 방법은 도포 두께가 두꺼울 경우 적용이 어려우며, 또한 생산성이 낮은 문제가 있다.

다른 종래 기술로서, 일본 특허 공개 공보 2000-331875호에서는 전자 부품 단면에의 도막 형성 방법이 개시되어 있다.

이는 도 3에서 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

외부 단자의 모서리 부분을 두껍게 도포되게 하기 위해서, 고무판(21)에 내경에 비해 외경이 큰 관통구(211)를 만든 후, 세라믹 소결체(20)를 상기 관통구(211)에 완전히 끼운다. 그리고 나서，페이스트상의 전극재(22)를 스퀴즈(23)을 이용하여 긁는다. 그 결과 페이스트상의 전극층(22a)이 형성된다는 것이다.

그러나 이러한 방법은 사용한 관통구 내에 잔존한 페이스트 이물질이 연속적인 작업시 외부 단자 전극 표면을 오염시키는 문제가 있다.

또한 일본 공개 공보 2003-234239호에는 전자 부품의 외부 전극 제조 방법 이 제안된 바 있다.

이는 도 4에서 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

내부 전극(30)에 대하여 수직인 단면에 형성되는 외부 전극(31)으로 구성되는 적층 전자부품에 있어서, 외부 전극(31)을 형성하기 위해 일반적인 도포법으로 페이스트상의 전극재(32)를 상기 단면(30a)에 도포하고 건조시킬 때, 질소나 아르곤 같은 가스(33)를 단면(30a)을 향하고 세게 분다. 그러면 상기 가스(33)에 의한 풍압에 의하여 상기 도포된 페이스트상의 전극재(32)의 두께가 균일히 하게 도포된다는 것이다(32b→32a). 이는 페이스트상의 전극재의 도포 및 건조 공정에 있어서 외부 전극의 형상을 단시간에 개선할 수 있고, 이것에 의해 외부 전극의 생산성의 향상을 도모할 수 있는 장점이 있지만, 이러한 방법 역시 대량 생산시 외부 단자를 고정한 플레이트 전체에 고르게 가스를 분사하는 것이 어렵고, 또한 추가적인 가스 사용으로 인해 제조비를 상승시키는 문제가 있다.

따라서 상기와 같은 문제를 방지할 수 있고, 외부 단자 전극을 균일하게 도포하는 방법이 당해 기술분야에서 요구되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 외부 단자의 전극 도포시 중앙 부분은 두껍고, 모서리 부분은 얇게 되는 현상을 해결하고, 아울러 도포 두께에 상관없이 적용 가능하며, 이물질이 잔류하여 전극 표면을 오염시키지 않도록 하는 외부 단자 전극 도포 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명은, 내부 전극이 인쇄된 세라믹 적층체와 상기 세라믹 적층체를 전기적으로 연결하는 외부 단자로 구성되는 MLCC 에 있어서, 상기 외부 단자 전극을 형성하기 위해, 페이스트상의 전극재를 상기 외부 단자 표면에 도포하는 제 1 단계; 및 상기 전극재가 도포된 외부 단자의 표면을 위로 향하게 하고, 소수성 테이프로 상기 외부 단자의 표면을 수평하게 누르는 제 2 단계; 를 포함하는 외부 단자 전극 도포 방법을 제공한다.

본 발명에서 상기 소수성 테이프로는 테프론 필름 또는 PET 필름을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제 2단계에서 소수성 테이프는 쌍롤형태로 구비되고, 일측의 롤로부터 풀려져 나와 외부 단자 전극에 접촉되고 다시 타측의 롤로 감겨 들어가도록 할 수 있다.

여기서, 상기 소수성 테이프는 전극재가 도포된 외부 단자가 정렬된 디핑 플레이트의 양측 또는 모서리측에 구비된 지지봉에 의해 지지되고, 상기 소수성 테이프는 상기 지지봉이 수평하게 하강함으로써 외부 단자에 도포된 전극재를 수평하게 누르도록 마련될 수 있다. 이 때, 상기 디핑 플레이트는 그 하부에 구비된 수평판에 의해 수평하게 유지될 수 있다.

또한 본 발명은 상기 외부 단자 전극에 접촉되고 다시 감겨들어가는 측의 롤 전방에 스크레이퍼를 구비하여, 상기 외부 단자 전극에 접촉된 소수성 테이프의 표면에 잔류된 페이스트를 수거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 외부 단자 전극 도포 방법에 따른 장치의 측면을 도시하고, 도 6a 및 6b는 장치를 상세하게 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

종래의 디핑법으로 페이스트상 전극재(42)가 도포된 외부 단자(40)는 디핑 플레이트(43)위에 정렬되게 한다. 즉, 도 5와 같이 상기 페이스트상 전극재(42)가 도포된 다음 상기 외부 단자(40)와 디핑 플레이트(43)를 뒤집어 전극재가 도포된 외부 단자의 전극 부분을 위로 향하게 한다. 이때 상기 디핑 플레이트(43)는 그 수평도가 매우 중요하므로 하부에 수평판(45)을 설치하도록 한다.

소수성 테이프(41)는 쌍롤형태로 구비되고, 예를 들어 일측의 롤(41a)로부터 풀려져 나와 외부 단자 전극에 접촉되고 다시 타측의 롤(41b)로 감겨 들어가도록 하는 것이 바람직하다. 이 때 외부 단자에 도포된 페이스트상의 전극재(42)가 상기 테이프와 접촉할 때 테이프 표면에 부착되는 것을 방지하기 위해서 소수성 테이프를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 소수성 테이프(41)로는 예를 들어 테프론 필름 또는 PET 필름 등을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 디핑 플레이트(43)의 측면에 지지봉(44)을 구비하여, 이를 수평하게 하강시키면서 상기 소수성 테이프(41)가 외부 단자의 전극 부분(40)을 수평하게 누르도록 한다. 이때 상기 지지봉(44) 역시 편평도가 매우 중요하므로 예를 들어 스퀴즈 재질 등 가공성이 좋은 재질을 이용하여 편평하게 가공하여야 한다.

작업 후 상기 소수성 테이프(41)에 묻은 잔류 전극재를 수거하여 재사용할 수 있도록 외부 단자 전극에 접촉되고 다시 감겨들어가는 측의 롤(41b) 앞에 스크레이퍼(scraper, 46)를 더 구비할 수 있다.

도 7은 본 발명에 의한 외부 단자 전극 도포 장치를 건조로에 설치한 상태를 개략적으로 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

종래의 외부 단자 전극 도포 방법들은 완전히 새로운 설비를 제작하여야 하는 반면, 본 발명의 경우는 기존의 디핑 방식 설비의 디핑부분을 그대도 사용하며, 단지 건조로의 투입구 부분에 본 발명에 의한 장치만 덧붙이면 되므로 그 적용이 매우 용이하다. 즉, 도 7에서 도시된 바와 같이 기존의 건조로(100)에 본 발명에 의한 장치(200)를 악세사리 형식으로 간단하게 부착하여 사용할 수 있다. 따라서, 상기 소수성 테이프(41)가 페이스트상 전극재(42)가 도포된 외부 단자(40)를 수평하게 눌러서 두께가 균일해지면, 종래와 같은 방식으로 외부 단자(40)가 정렬된 디핑 플레이트(43)를 건조로(100) 안으로 투입시키면 된다.

도 8은 본 발명에 의한 외부 단자 전극 도포방법을 적용하고 그 전후의 형상을 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

일반 디핑법에 의하여 외부 단자(40)에 폐이스트상의 전극재(42)가 중앙부분이 두껍고 모서리가 얇게 형성된 상태(42b)에서, 본 발명에 의한 롤 형태의 소수성 테이프(41)를 이용하여 상기 전극재(42)가 도포된 외부 단자(40)를 수평하게 눌러주게 되면 편평도가 우수한 형태(42a)로 가공될 수 있다. 이는 소수성 테이프(41)에 의해 외부 단자의 페이스트상의 전극재가 살짝 눌러지면서 편평화되어 단자 전극의 도포 두께가 균일해지는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 외부 단자 전극을 균일하게 도포하는 방법에 대해 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 일반 디핑법으로 외부 단자(40)에 페이스트상의 전극재(42)를 도포한다. 이때 전기 전도도가 우수한 Cu, Ag, Ni 등을 도포하는 것이 바람직하며, 상기 페이스트는 유리원료 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

도포된 외부 단자(40)를 위로 향하도록 정렬시킨 디핑 플레이트(43)를 수평판(45)위에 위치시킨다. 그리고 나서 유연성이 있는 소수성 테이프(41)를 상기 디핑 플레이트(43)의 측면에 설치된 지지봉(44)을 이용하여 천천히 수평하게 하강시키면서 상기 소수성 테이프(41)가 도포된 외부 단자의 전극재 부분을 살짝 누르도록 한다.

상기 과정 후 외부 단자(40)가 정렬된 디핑 플레이트(43)를 종래의 방법과 같이 건조로로 투입하면 된다.

또한 외부 단자 전극에 접촉되고 다시 감겨들어가는 측의 롤(41b) 전방에 추가적으로 스크레이퍼(46)를 구비하여 상기 소수성 테이프(41)에 묻은 잔류 페이스트를 수거할 수 있으며, 이는 수거하여 이를 재사용할 수 있는 잇점이 있다.

실시예

본 발명에 의한 외부 단자 전극 도포 방법을 실시예를 통해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 장치를 준비한 후 적층칩 콘덴서 공정에 적용하였다. 적층칩 콘덴서(3.2 mm × 1.6 mm)를 준비하여 일반적인 디핑법으로 Cu(copper) 페이스트를 외부 단자에 도포하였다. 상기 페이스트는 Cu를 주성분으로 하고, 아크릴 수지, 터핀올과 접합용 유리원료 혼합물(frit)을 포함한 조성이다.

그리고 나서 상기 외부 단자가 정렬된 디핑 플레이트를 수평판위에 위치시키고, 지지봉을 하강시켜 소수성 테이프로 상기 외부 단자 전극을 눌러주었다. 소수성 테이프로는 일반적인 테프론 필름 및 PET 필름을 이용하였다.

도 8에 도시된 테이프와 외부 단자간의 거리(ℓ₁)를 아래 [표 1]과 같이 변화시키면서 실험하였다. 그 후 디핑 플레이트를 벨트 타입의 건조로에서 건조하고 다시 콘덴서의 다른 쪽을 동일한 방법으로 실시하였다. 도포 및 건조 작업이 완료된 외부 단자는 환원 전극 소성로를 이용하여 소부하였다.

상기와 같은 과정이 완료된 외부 단자는 에폭시 몰드액을 이용하여 외부 단자를 연마한 후 SEM (SEM은 미세한 전자선으로 x-y의 이차원 방향으로 주사하여 시료표면에서 발생하는 신호를 검출하여 음극선관 화면상에 확대 화상을 표시하여 시료의 형태, 미세구조 등을 분석하는 장치이다.)을 이용하여 외분 단자 전극의 도포 두께를 측정하였다. 이 때 단자 전극 두께는 도 9와 같이 중앙 부분 두께(ℓ₃)와 1/4 부분 두께(ℓ₂)를 측정하고, 외부 단자 전극의 편평도 지수를 아래 식을 사용하여 계산하였다

그 결과는 [표1]에 나타난 바와 같았다. 테이프와 외부 단자간의 거리(ℓ₁)의 최적 조건은 사용된 페이스트의 점도, 외부 단자의 크기 등에 따라 결정되며, 테이프와 외부 단자간의 거리(ℓ₁)가 80㎛ 정도가 최적의 결과 (편평도지수 ≒ 1)를 얻을 수 있었다.

또한 외부 단자 크기가 큰 경우(3.2 mm × 1.6 mm)에는 테프론 재질을 이용하는 것이 바람직하였고, 외부 단자의 크기가 작은 경우(1.0 mm × 0.5 mm 이하)는 세라믹 시트 성형에 사용되는 PET 필름을 이용하는 것이 더 바람직하다는 것을 알 수 있었다.

이상은 본 발명에 대하여 실시예를 통하여 상세히 설명한 것으로, 이는 예시이며 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다.

본 발명에 의한 외부 단자 전극 도포 방법은, 중앙 부분이 두껍고 모서리 부분은 얇게 되는 현상을 용이하게 해결하여 균일하게 도포시킬 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의하면 생산성이 증대 될 수 있고, 저렴한 비용으로 외부 단자에 전극을 균일하게 도포할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 도포 두께에 상관없이 적용 가능하며, 이물질이 잔류하여 전극 표면을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 디핑법에 의한 장치의 설명도.

도 2는 종래의 세라믹 전자 부품의 제조 방법에 의한 장치의 개략도.

도 3은 종래의 전자 부품 단면에의 도막 형성 방법에 의한 장치의 개략도.

도 4는 종래의 전자 부품의 외부 전극 제조 방법 설명도.

도 5는 본 발명에 의한 외부 단자 전극 도포 방법에 따른 장치의 측면도.

도 6a 및 6b는 도 5의 장치 사시도.

도 7은 본 발명에 의한 외부 단자 전극 도포 장치를 건조로에 설치한 개략도.

도 8은 본 발명에 의한 외부 단자 전극 도포방법 적용 설명도.

도 9는 편평도 지수 계산 예시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10... 세라믹 소자 11... 롤러

11a... 롤러의 외주면 12, 22, 32, 42... 페이스트상 전극

20... 세라믹 소결체 21... 고무판

211... 관통구 23... 스퀴즈

30... 내부 전극 30a... 내부 전극의 단면

31... 외부 전극 33... 가스

40... 외부 단자 41... 소수성 테이프

43... 디핑플레이트 44... 지지봉

45... 수평판 46... 스크레이퍼

ℓ₁... 테이프와 외부 단자 전극 간의 거리

ℓ₂... 외부 단자 전극 중앙 부분 두께

ℓ₃... 외부 단자 전극 1/4 부분 두께

Claims (8)

1. 내부 전극이 인쇄된 세라믹 적층체와 상기 세라믹 적층체를 전기적으로 연결하는 외부 단자로 구성되는 MLCC 에 있어서,

   상기 외부 단자 전극을 형성하기 위해, 페이스트상의 전극재를 상기 외부 단자 표면에 도포하는 제 1 단계; 및

   상기 전극재가 도포된 외부 단자의 표면을 위로 향하게 하고, 소수성 테이프로 상기 외부 단자의 표면을 수평하게 누르는 제 2 단계;

   를 포함하는 외부 단자 전극 도포 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2단계에서 소수성 테이프는 쌍롤형태로 구비되고, 일측의 롤로부터 풀려져 나와 외부 단자 전극에 접촉되고 다시 타측의 롤로 감겨 들어가는 것을 특징으로 하는 외부 단자 전극 도포 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 소수성 테이프는 전극재가 도포된 외부 단자가 정렬된 디핑 플레이트의 양측 또는 모서리측에 구비된 지지봉에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 외부 단자 전극 도포 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 소수성 테이프는 상기 지지봉이 수평하게 하강함으로써 외부 단자에 도포된 전극재를 수평하게 누르는 것을 특징으로 하는 외부 단자 전극 도포 방법.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 디핑 플레이트는 그 하부에 구비된 수평판에 의해 수평하게 유지되는 것을 특징으로 하는 외부 단자 전극 도포 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 외부 단자 전극에 접촉되고 다시 감겨들어가는 측의 롤 전방에 스크레이퍼를 구비하여, 상기 외부 단자 전극에 접촉된 소수성 테이프의 표면에 잔류된 페이스트를 수거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 단자 전극 도포 방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 소수성 테이프는 테프론 필름인 것을 특징으로 하는 외부 단자 전극 도포 방법.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 소수성 테이프는 PET 필름인 것을 특징으로 하는 외부 단자 전극 도포 방법.