KR20070092657A - 적층 세라믹 전자 부품 - Google Patents

Abstract

소형화·용량증가를 저해하지 않고, 상하면에서 좌우 측면에 이르는 크랙의 발생을 억제할 수 있는 적층 세라믹 전자 부품을 제공한다.

적층 세라믹 콘덴서(1)에 있어서는, 세라믹 기체(基體)(3)에 복수의 내부전극(5,7)이 매설되어 있으며, 내부 전극과 그 사이의 세라믹층에 의해서 구성되는 기능 영역(51)과 그 주위에 형성되는 환상(環狀) 단면의 보호영역(53)을 구비한다. 보호영역에 있어서의 상하 방향의 두께를 t로 하고, 좌우 방향의 두께를 Wg로 할 경우, 0<t/Wg≤O.80을 만족한다. 보다 바람직하게는, 0<t/Wg≤O.57을 만족한다.

Description

적층 세라믹 전자 부품{LAMINATED CERAMIC ELECTRONIC COMPONENT}

도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 사시도이다.

도 2는, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도이다.

도 3은, 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 단면도이다.

도 4는, 기능 영역에 이용하는 세라믹 그린 시트를 제조하는 공정을 예시하는 도면이다.

도 5는, 본 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 제조 프로세스중에서, 세라믹 그린 시트를 적층한 상태를 예시하는 도면이다.

본 발명은, 적층 세라믹 전자 부품에 관한 것이다.

적층 세라믹 전자 부품의 하나인 적층 세라믹 콘덴서는, 일반적으로, 다음과 같은 공정에 의해 제조되고 있다. 먼저, 세라믹 페이스트로 구성된 세라믹 그린 시트 상면에, 도전 페이스트로 구성된 내부 전극을 마련한다. 그리고, 이들 내부 전극이 상면에 형성된 세라믹 그린 시트를, 다수매 적층하여 기능 적층체를 구성하 고, 다시 그 기능 적층체의 상하에는, 실질적인 내부 전극을 갖지 않는 세라믹 그린 시트로 이루어진 보호 적층체를 겹쳐 쌓는다. 그리고, 이렇게 해서 기능 적층체 및 그 상하에 있는 보호 적층체로 이루어진 시트 적층체를 프레스하고, 하나의 콘덴서의 형상에 맞춘 크기로 절단하여, 직방체형상의 적층 칩체를 얻는다. 계속해서, 그 적층 칩체에 대해서, 바인더 등을 제거하는 탈바인더 처리를 실시하고, 소정 조건으로 소성한 후, 적층 칩체의 양단부에 외부 전극을 형성하여, 적층 세라믹 콘덴서를 얻는다(일본 특개평 10-22161호).

그러나, 상술한 바와 같이 부분적으로 내부 전극을 개재시키면서 세라믹 그린 시트를 적층하여 구성하는 적층 세라믹 전자 부품에서는, 적층 방향과 직교하는 상하면으로부터 적층 방향과 평행한 좌우 측면에 이르는 크랙이 발생하는 경우가 있다. 본 발명자의 지견에 의하면, 근래, 적층 세라믹 전자 부품에 있어서의 소형화·용량 증가에 따라서, 내부 전극 및 그 사이의 세라믹층의 체적 점유율이 증가함에 따라, 크랙 발생 경향이 현저해지고 있다.

본 발명은, 상술한 문제에 비추어 이루어진 것으로, 소형화·용량 증가를 저해하지 않고, 상하면으로부터 좌우 측면에 이르는 크랙의 발생을 억제할 수 있는, 적층 세라믹 전자 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 세라믹 기체(基體)에 복수의 도전층이 매설되어 있는 적층 세라믹 전자 부품으로서, 상기 복수의 도전층과 그 사 이의 세라믹층에 의해서 구성되는 기능 영역과, 상기 기능 영역의 주위에 형성되는 환상(環狀) 단면의 보호영역을 구비하여, 상기 보호영역에 있어서의 상하 방향의 두께를 t로 하고, 좌우 방향의 두께를 Wg로 할 경우, 0<t/Wg≤0.80을 만족한다.

0<t/Wg≤0.57을 만족하면 더 바람직하다.

또한, 상기 보호영역에 있어서의 좌우 방향의 전체 폭을 W로 할 경우, 0.24≤(2Wg/W)≤0.6을 만족하면 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 특징 및 그에 따른 작용 효과는, 첨부 도면을 참조하여, 실시형태에 의해서 더 상세하게 설명한다.

[발명의 실시형태]

이하에, 본 발명에 따른 적층 세라믹 전자 부품을, 적층 세라믹 콘덴서로 하여 실시한 경우의 실시형태를, 첨부한 도면에 기초하여 설명한다. 한편, 도면중의, 동일 부호는 동일 또는 대응 부분을 나타내는 것으로 한다.

도 1은, 본 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 간략적인 사시도이고, 도 2 및 도 3은 각각, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 및 Ⅲ-Ⅲ선에 의한 단면도이다. 적층 세라믹 콘덴서(1)는, 전체가 거의 직방체형상인 부품이다. 한편, 본원 명세서 및 본원 특허 청구의 범위에서는, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 적층 방향을 상하 방향 Y로 하고, 상하 방향과 직교하는 방향으로서 후술하는 단자 인출 방향을 길이 방향 Z로 하고, 또한 상하 방향 및 길이 방향과 직교하는 방향을 좌우 방향 X로 하여 기술한다.

적층 세라믹 콘덴서(1)는, 세라믹 기체(3)를 구비하고 있으며, 세라믹 기 체(3)가 대향하는 측면에는, 외부 전극으로서의 단자 전극(15,17)이 설치되어 있다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 세라믹 기체(3)의 내부에는, 복수의 내부 전극(도전층)(5,7)이 매설되어 있다. 세라믹 기체(3)는 후술하는 바와 같이 복수의 세라믹 그린 시트를 적층하는 것에 의해서 구성되어 있다.

도면중에서 상하로 서로 인접한 관계의 내부 전극(5,7)은, 특히 도 2에 나타낸 바와 같이, 단자 전극(15,17)에 이르는 연장 단부가 서로 어긋나게 되도록 배치되어 있다. 즉, 내부 전극(5)은, 단자 전극(15)에 도전(導電)이 가능하도록 접속하고 있으며, 내부 전극(7)은 단자 전극(17)에 도전(導電)이 가능하도록 접속하고 있다. 또한 도면중에서 상하로 서로 인접한 관계의 내부 전극(5,7)은, 세라믹 기체(3)를 구성하는 세라믹층을 개재하여 마주보고 있다. 내부 전극(5,7)의 층수는, 요구되는 정전 용량에 따라서 결정된다.

또한, 세라믹 기체(3)는, 내층 부분(9) 및 외층 부분(11,13)에 의해 구성되어 있다. 내부 전극(5,7)은, 엄밀하게는, 세라믹 기체(3)에 있어서의 내층 부분(9)에 매설되어 있다. 외층 부분(11,13)은 상하 한 쌍 설치되어 있으며, 즉, 내층 부분(9)의 위쪽에는 상부 외층 부분(11)이 적층되고, 내층 부분(9)의 아래쪽에는 하부 외층 부분(13)이 적층되어 있다.

한편, 외층 부분이란, 상부 외층 부분에 관해서는, 전자 부품으로서의 본래의 기능을 담당하는 내부 전극(도전층)중의 최상부에 있는 내부 전극보다 위쪽에 있는 부분을 가리키며, 하부 외층 부분에 관해서는, 동일 기능을 담당하는 내부 전 극(도전층) 중의 최하부에 있는 내부 전극이 형성된 시트보다 아래쪽에 있는 부분을 가리킨다.

또한, 적층 세라믹 콘덴서(1)는, 다음과 같은 영역으로 개념적으로 구분할 수 있는 구성으로서 인식된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 적층 세라믹 콘덴서(1)는, 내부 전극(5,7)과 그 사이에 개재하는 세라믹층에 의해서 구성되는 기능영역(51)과, 상기 기능 영역의 주위에 형성되는 보호영역(53)을 구비한다.

기능 영역(51)은, XY단면에서 거의 사각형의 단면을 가지며, 또한, Z방향으로 연장하고 있는 거의 직방체형상의 가상 영역이다. 한편, 보호영역(53)은, 마찬가지로 XY 단면에서 바깥 둘레 및 안둘레 가장자리가 모두 사각형인 환상의 단면을 가지며, 또한, 마찬가지로 Z방향으로 연장하고 있는 통모양의 가상 영역이다.

다른 관점에서 보다 상세하게 설명하면, 본 실시형태에서는, 기능 영역(51)은, 내층 부분(9) 중에서, 내부 전극(5,7)과 그들 사이에 개재한 세라믹층의 부분으로 구성되어 있다. 한편, 보호영역(53)은, 내층 부분(9) 중의 내부 전극(5,7)의 끝단부보다도 좌우 바깥측에 위치하는 세라믹층 부분과, 상부 외층 부분(11)과, 하부 외층 부분(13)으로 구성되어 있다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명으로서는, 보호영역(53)에 있어서의 환상(環狀)의 상하 방향의 두께를 t로 하고, 환상의 좌우 방향의 두께를 Wg로 할 경우, 0<t/Wg≤0.80을 만족하도록 구성되어 있다. 더 바람직한 예로서는, 0<t/Wg≤0.57을 만족하도록 구성된다. 또한, 본 실시형태에서는, 보호영역(53)에 있어서의 좌우 방향의 전체 폭을 W로 할 경우, 0.24≤(2Wg/W)≤0.6을 만족하도록 구성되 어 있다.

다음에, 본 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 제조 프로세스에 대해서 간단하게 설명한다. 먼저, 도 4를 참조하여, 내층 부분(9)을 구성하는 시트의 형성에 대하여 설명한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 가요성이 있는 PET 필름(21)의 상면에, 세라믹 분말, 바인더, 용제 및 가소제 등을 필요에 따라서 포함한 유전체 페이스트를 도포하고, 계속해서 그것을 건조하여, 세라믹 그린 시트(23)를 형성한다. 유전체 페이스트의 도포에는, 예를 들면, 닥터 블레이드 또는 압출 헤드 등을 이용할 수 있다. 세라믹 그린 시트(23)는, 최종적으로는 세라믹 기체(3)를 구성하는 세라믹층이 된다.

계속해서, 건조된 세라믹 그린 시트(23)의 상면에, 내부 전극(5,7)을 형성하기 위한 도전 페이스트(25)를 복수 부분으로 분리하여 배치한다. 도전 페이스트(25)는, 도전체 분말, 바인더 및 용제 등을 적어도 포함한다. 도전 페이스트(25)의 배치는, 예를 들면, 스크린 인쇄법이나 그라비아 인쇄법에 따라 실시할 수 있지만, 도 4에서는, 스크린 인쇄법을 예로 나타낸다. 스크린(27)의 면 위에서, 스퀴지(29)를 화살표 F의 방향으로 이동시켜, 도체 페이스트(25)를 세라믹 그린 시트(23)의 면 상에 압출함으로써 인쇄한다. 또한, 인쇄된 도전 페이스트의 건조를 실시하여, 내부 전극(5,7)을 얻는다.

다른 한편, 상술한 내층 부분용의 세라믹 그린 시트(23)의 제조와는 다른 공정에서, 외층 부분용 세라믹 그린 시트를 제조한다. 외층 부분용 세라믹 그린 시트도, 세라믹 분말, 바인더, 용제 및 가소제 등을 필요에 따라서 포함한 유전체 페 이스트를 도포하여, 건조시켜 얻어진 것이다. 또한, 마찬가지로 닥터 블레이드 또는 압출 헤드 등을 이용할 수 있다.

그리고, 이렇게 해서 준비된 세라믹 그린 시트를 도 5에 나타낸 바와 같이 적층한다. 먼저, 필요층수의 하부 외층 부분(13)용의 세라믹 그린 시트(43)를, 받침대(31) 위에 차례로 적층한 후, 그 위에, 필요층수의 내층 부분(9) 용의 세라믹 그린 시트(23)를, 차례로 적층한다. 또한, 내층 부분(9) 위에, 상부 외층 부분(11)용의 세라믹 그린 시트(41)를, 차례로 적층한다.

한편, 세라믹 그린 시트의 적층 방법에는 여러 가지 형태가 있을 수 있다. 예를 들면, 내층 부분용 세라믹 그린 시트를, 필요층수만큼 적층하여, 내층 부분용의 세라믹 그린 시트 적층체를 형성하는 한편, 다른 공정에서, 외층 부분용 세라믹 그린 시트를 필요수 적층하여, 그 후에 양자를 겹쳐 맞추어도 좋다. 혹은, 내층 부분이나 외층 부분과 같은 구분이 아니라, 몇매씩 모아 건조시킨 세라믹 그린 시트 적층체를 만들어서, 그것을 차례로 적층해 나가는 형태라도 좋다. 또한, 각 세라믹 그린 시트마다 형성, 건조, 적층을 반복하는 형태도 가능하다.

내층 부분용의 세라믹 그린 시트(23)의 적층에 있어서는, 인접하는 2매의 내층 부분용의 세라믹 그린 시트(23)에 있어서, 한쪽의 세라믹 그린 시트(23) 상의 내부 전극(5,7)이, 다른 쪽의 세라믹 그린 시트(23)의 내부 전극(5,7)의 일부와 겹치도록 하여, 차례로 적층한다.

이 다음은, 그린 시트 적층체를 프레스한 후, 재단하고, 그 그린 시트 적층체로부터 복수의 직방체형상의 그린 칩을 얻는다. 또한, 그린 칩에 대해서 탈바인 더 처리를 실시하고, 그린 칩으로부터 바인더 성분을 번아웃(burn out)시킨 후, 소성을 실시하여, 단자 전극(15,17)을 형성하고, 도 1에 나타낸 적층 세라믹 콘덴서(1)를 얻을 수 있다.

다음에, 본 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 작용에 대하여 설명한다.상술한 바와 같이, 적층 세라믹 콘덴서에서는, 그 상하면으로부터 좌우 측면에 이르는 크랙이 발생하는 경우가 있다. 본 발명자의 경험에 의하면, 적층 세라믹 콘덴서에 있어서의 기능 영역의 체적 점유율이 증가함에 따라, 크랙 발생 경향은 현저해진다. 보통이라면, 이러한 경향은, 보호영역의 두께가 얇아지기 때문에, 보호영역의 강도가 저하하는 것에 기인한다고 생각되며, 환상의 보호영역의 바깥둘레를 균등하게 지름확대하여 두께를 증가시키거나, 혹은, 보호영역의 안둘레를 균등하게 지름축소하여 두께를 증가시킴으로써 대처하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 전자에서는, 적층 세라믹 콘덴서 전체가 대형화하게 되기 때문에, 바람직하지 않다. 또한, 후자에 대해서는, 적층 세라믹 콘덴서에 있어서의 기능 영역의 체적 점유율이 감소하는 것을 의미하며, 용량의 확보·증가에 있어서 바람직하지 않다.

또한, 후자에 대해서는, 본 발명자의 검토에 의하면, 보호영역의 안둘레를 지름축소하여 두께를 증가시켜도, 거기에 걸맞는 크랙 발생 방지 효과를 얻을 수 없는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명자는, 보호영역(53)에 있어서의, 적층 방향에 평행한 두께 t와 적층 방향에 수직인 두께 Wg를 개별적으로 조작하는 사상에 이르렀다. 이에 대하여 이하의 표 1 및 표 2를 참조하면서 설명한다.

[표 1]

※전체 폭 W 및 전체 높이 T는 일정하고, W=T=500(㎛)

표 1에는, 크랙 발생에 관한 시험 결과가 나타나 있다. 시험 대상으로서는, 보호영역에 있어서의 좌우 방향의 전체 폭 W 및 상하 방향의 전체 높이 T가 모두 500[㎛]인 적층 세라믹 콘덴서를 이용하였다. 그리고, 보호영역에 있어서의 환상(環狀)의 좌우 방향의 두께 Wg가 60∼150[㎛]의 범위에 포함되고, 보호영역에 있어서의 환상의 상하 방향의 두께 t가 0∼150[㎛]의 범위에 포함되는 복수 타입의 샘 플을 준비하여, 크랙의 발생 상황에 대하여 조사하였다.

먼저, 표 1로부터 알 수 있는 것으로서, 샘플 번호 4, 14, 24를 비교하면, 좌우 방향의 두께 Wg 및 상하 방향의 두께 t를 균등하게 증가시켜도, 크랙 발생 상황은 생각 외로 개선되고 있지 않음을 알 수 있다. 또한, 좌우 방향의 두께 Wg를 일정하게 할 경우, 상하 방향의 두께 t가 증가할수록, 크랙 발생은 오히려 증가하는 것도 알 수 있다. 즉, 두께 Wg=60[㎛]로 일정한 샘플 번호 1∼8 내에서는, 두께 t가 증가할수록 크랙 발생도 증가한다. 두께 Wg=100[μm]로 일정한 샘플 번호 9∼16내, 및, 두께 Wg=150[㎛]로 일정한 샘플 번호 17∼24내에서도 동일한 경향을 보이고 있다.

따라서, 본 발명에서는, 적층 방향에 평행한 두께 t와 적층 방향에 수직인 두께 Wg와의 비 t/Wg에 착안하여, 상술한 문제의 해소를 도모하고 있다. 표 1의 결과로부터, 이러한 비 t/Wg 등을 추출한 것을 표 2에 나타낸다.

[표 2]

※전체 폭 W 및 전체 높이 T는 일정하고, W=T=500(㎛)

표 2로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예인, 0<t/Wg≤0.80을 만족하는 샘플 번호 2, 3, 10∼13 및 18∼23에서는, 크랙 발생을 3000[ppm]이하로 억제하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 보다 바람직한 실시예인, 0<t/Wg≤0.57을 만족하는 샘플 번호 2, 10∼12 및 18∼21에서는, 크랙 발생을 실질적으로 0[ppm]으로 하는 것이 가능해지고 있다.

이렇게 본 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서에 의하면, 소형화·용량 증가를 저해하지 않고, 상하면에서 좌우 측면에 이르는 크랙의 발생을 억제할 수 있다.

이상, 바람직한 실시형태를 참조하여 본 발명의 내용을 구체적으로 설명했지만, 본 발명의 기본적 기술 사상 및, 교시에 기초하여, 당업자라면, 여러 가지 개변 형태를 채택할 수 있는 것은 자명하다.

예를 들면, 본 발명의 대상 제품은, 적층 세라믹 콘덴서에 한정되는 것이 아니라, 도전층과 세라믹층을 가진 기능 영역을 구비하고, 또한 그 주위가 세라믹층으로 이루어진 보호영역에 의해 둘러싸여 있는 적층 세라믹 전자 부품이면 넓게 본 발명의 적용 대상이 될 수 있다. 적층 세라믹 콘덴서 이외의 예로서는, 인덕터, LC 필터, 어레이 부품 등을 들 수 있다.

상술한 본 발명에 의하면, 소형화·용량 증가를 저해하지 않고, 상하면으로부터 좌우 측면에 이르는 크랙의 발생을 억제할 수 있다.

Claims (3)

1. 세라믹 기체(基體)에 복수의 도전층이 매설되어 있는 적층 세라믹 전자 부품으로서,

   상기 복수의 도전층과 그 사이의 세라믹층에 의해서 구성되는 기능 영역과, 상기 기능 영역의 주위에 형성되는 환상(環狀) 단면의 보호영역을 구비하고,

   상기 보호영역에 있어서의 상하 방향의 두께를 t로 하고, 좌우 방향의 두께를 Wg로 할 경우,

   0<t/Wg≤0.80을 만족하는, 적층 세라믹 전자 부품.
2. 제 1 항에 있어서, 0<t/Wg≤0.57을 만족하는, 적층 세라믹 전자 부품.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 보호영역에 있어서의 좌우 방향의 전체 폭을 W로 한 경우, 0.24≤(2Wg/W)≤0.6을 만족하는, 적층 세라믹 전자 부품.

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