KR20120059128A - 내부전극용 도전성 페이스트 조성물, 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부전극용 도전성 페이스트 조성물, 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 내부전극용 도전성 페이스트 조성물은 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)의 B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물이 코팅된 금속 분말; 및 상기 페롭스카이트 구조 화합물의 A 사이트(site)에 해당하는 금속을 포함하는 금속염;을 포함한다. 본 발명에 따른 내부전극용 도전성 페이스트 조성물은 유전특성에 영향을 주지 않으면서 우수한 분산성 및 수축제어 효과가 있다.
Description
본 발명은 유전특성에 영향을 주지 않으면서 우수한 분산성 및 수축제어 효과가 있는 내부전극용 도전성 페이스트 조성물, 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 적층 세라믹 전자부품은 이동통신 단말기, 노트북, 컴퓨터, 개인 휴대용 단말기(PDA) 등의 여러 전자제품의 인쇄회로기판에 장착되며, 그 사용 용도 및 용량에 따라 다양한 크기 및 적층 형태를 취하고 있다.
일반적으로 적층 세라믹 전자부품의 내부 전극용 도체 페이스트의 도전성 파우더는 최근 팔라듐(palladium), 은 등의 귀금속 파우더 대신에 니켈(nickel), 동 등의 비금속 파우더를 이용하는 것이 주류가 되고 있다.
최근, 적층 세라믹 전자 부품의 소형화, 대용량화의 요구에 따라, 도전성 파우더로서 니켈 입자의 미세화도 요구되고 있다. 미세한 니켈 파우더는 활성이 높고 소결 개시 온도가 극히 낮다.
이러한 미세한 니켈 파우더는 소성 중 니켈의 산화, 환원 반응에 의해 낮은 온도에서 수축이 시작되므로 니켈 파우더의 전극층과 세라믹층의 수축 차이가 급격하게 커지는 문제가 있었다.
내부전극용 페이스트는 금속 분말의 소성에 따른 수축을 억제하기 위하여 다양한 크기의 공재가 첨가되고 상기 공재의 입성장 억제를 위해 다양한 첨가제가 동시에 분산되어 사용되고 있다.
그러나, 금속 분말의 미립화에 따라 비표면적이 증가하여 분산성 확보가 어려운 문제가 있고, 수축 거동이 저온화되는 문제점이 있었다.
본 발명은 유전특성에 영향을 주지 않으면서 우수한 분산성 및 수축제어 효과가 있는 내부전극용 도전성 페이스트 조성물, 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태는 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)의 B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물이 코팅된 금속 분말; 및 상기 페롭스카이트 구조 화합물의 A 사이트(site)에 해당하는 금속을 포함하는 금속염;을 포함하는 내부전극용 도전성 페이스트 조성물을 제공한다.
상기 금속 분말은 은(Ag), 납(Pb), 백금, 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 금속산화물은 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 산화물일 수 있다.
또한, 상기 금속산화물은 상기 금속 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부일 수 있다.
상기 금속염은 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 탄산염, 질산염 또는 황산염일 수 있다.
상기 금속염은 상기 금속 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부일 수 있다.
상기 금속 산화물과 상기 금속염이 반응하여 페롭스카이트 구조 화합물을 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 세라믹 소체; 상기 세라믹 소체 내부에 형성되며, 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)의 B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물이 코팅된 금속 분말 및 상기 페롭스카이트 구조 화합물의 A 사이트(site)에 해당하는 금속을 포함하는 금속염을 포함하는 내부전극층; 및 상기 세라믹 소체의 외측에 형성되며, 내부전극과 전기적으로 연결된 외부전극;을 포함하는 적층 세라믹 전자부품을 제공한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시형태는 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)의 B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물이 코팅된 금속 분말 및 상기 페롭스카이트 구조 화합물의 A 사이트(site)에 해당하는 금속을 포함하는 금속염을 포함하는 도전성 페이스트 조성물을 마련하는 단계; 복수 개의 그린시트에 상기 페이스트로 내부전극 층을 형성하는 단계; 상기 내부전극 층이 형성된 그린시트를 적층하여 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체를 압착 및 절단하여 그린 칩을 제조하는 단계; 및 상기 그린 칩을 소성하여 세라믹 소체를 제조하는 단계;를 포함하는 적층 세라믹 전자부품 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 본 도전성 페이스트 조성물은 유전특성에 영향을 주지 않으면서도 우수한 분산성 및 수축제어 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내부전극용 도전성 페이스트 조성물의 구성에 관한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 커패시터를 나타내는 사시도이다.
도 3는 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 전자부품 제조 공정에 관한 플로우 차트이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 커패시터를 나타내는 사시도이다.
도 3는 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 전자부품 제조 공정에 관한 플로우 차트이다.
본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내부전극용 도전성 페이스트 조성물의 구성에 관한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 내부전극용 페이스트 조성물은 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)의 B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물(12)이 코팅된 금속 분말(11); 및 상기 페롭스카이트 구조 화합물의 A 사이트(site)에 해당하는 금속을 포함하는 금속염(13);을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 내부전극용 페이스트 조성물은 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)의 B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물(12)이 코팅된 금속 분말(11)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속 분말(11)은 은(Ag), 납(Pb), 백금 등의 귀금속 재료 및 니켈(Ni), 구리(Cu) 중 하나의 물질로 형성되거나 적어도 2개의 물질을 혼합하여 형성될 수 있으며, 내부전극 페이스트로 이용될 수 있으면 특별히 제한되지 않는다.
상기 금속산화물(12)은 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 산화물일 수 있다.
본 실시예에서는 금속 산화물(12)이 균일하게 코팅된 금속 분말(11)을 사용한다.
종래 내부전극용 페이스트 조성물에서는 금속 분말의 소성에 따른 수축을 억제하기 위해 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3) 중 특히, 티탄산바륨(BaTiO3)이 공재로 첨가 되었다.
티탄산바륨을 공재로 사용할 경우 이종 금속 산화물을 첨가하므로, 금속 분말의 표면이 거칠고 불균일한 코팅이 된다는 문제가 있어 금속 분말의 분산성 및 수축 제어에 어려움이 있었다.
그러나, 본 실시예에서는 상기 금속 분말(11)에 대해 상기 금속 산화물(12)을 우선 코팅하게 되므로, 비표면적의 증가 없이 균일한 코팅이 가능하다.
상기 금속산화물(12)은 단일 금속산화물이며, 상기 금속 분말(11)의 코팅을 위해 금속 분말과 금속산화물을 혼합하여 반응시키며, 이 경우 상기 금속산화물(12)은 상기 금속 분말(11) 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 내부전극용 페이스트 조성물은 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)에서 A 사이트(site)에 해당하는 금속을 포함하는 금속염(13)도 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속염(13)은 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 탄산염, 질산염 또는 황산염일 수 있다.
상기 금속염(13)은 상기 금속 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부일 수 있다.
상기 금속염(13)은 내부전극용 페이스트 조성물의 유전 특성을 변화시키지 않기 위해 첨가되는 것이다.
즉, 상기 금속염(13)이 금속 산화물(12)이 균일하게 코팅된 금속 분말(11)에 첨가되면 상기 금속 산화물(12)과 상기 금속염(13)이 반응하여 페롭스카이트 구조 화합물을 생성할 수 있다.
상기와 같이 페롭스카이트 구조 화합물이 생성되므로, 본 실시예에 따라 형성되는 내부 전극층은 유전체층과의 접합 양호 및 우수한 유전 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 상기와 같이 금속 산화물(12)이 균일하게 코팅된 금속 분말(11)과 금속염(13)이 반응하여 페롭스카이트 구조 화합물이 형성되므로, 기존 내부전극 페이스트 및 티탄산바륨 코팅 페이스트와 비교하여 우수한 분산성 및 수축 제어 효과를 가진다.
금속염을 제외한 첨가제는 일반적으로 내부전극용 페이스트 제조시 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 소결시 공재의 입성장을 억제시키는 첨가제 등이 해당될 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 커패시터를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 커패시터는 세라믹 소체(110); 상기 세라믹 소체(110) 내부에 형성되며, 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)의 B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물이 코팅된 금속 분말 및 상기 페롭스카이트 구조 화합물의 A 사이트(site)에 해당하는 금속을 포함하는 금속염을 포함하는 내부전극층(130a, 130b); 및 상기 세라믹 소체(110)의 외측에 형성되며, 내부전극과 전기적으로 연결된 외부전극(120a, 120b);을 포함한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 전자부품 제조 공정에 관한 플로우 차트이다.
이하 적층 세라믹 전자부품 제조 공정에 관해 설명하며 상기 내부전극용 페이스트 조성물에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 전자부품 제조방법은 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)에서, B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물이 코팅된 금속 분말을 마련하는 단계(S1); 상기 금속 분말에 상기 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)에서 A 사이트(site)에 해당하는 금속을 포함하는 염을 첨가하여 내부전극용 페이스트를 마련하는 단계(S2); 복수 개의 그린시트에 상기 페이스트로 내부전극 층을 형성하는 단계(S3); 상기 내부전극 층이 형성된 그린시트를 적층하여 적층체를 형성하는 단계(S4); 상기 적층체를 압착 및 절단하여 그린 칩을 제조하는 단계(S5); 및 상기 그린 칩을 소성하여 세라믹 소체를 제조하는 단계(S6);를 포함한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 전자부품 제조방법은 우선 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)에서, B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물이 코팅된 금속 분말을 마련한다(S1).
상기 금속 분말에 대해 상기 금속 산화물을 우선 코팅하게 되므로, 금속 분말 입자의 비표면적의 증가 없이 균일한 코팅이 가능하다.
상기 금속산화물은 상기 금속 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부일 수 있다.
상기 금속산화물은 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 산화물일 수 있다.
다음으로, 상기 금속 분말에 상기 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)에서 A 사이트(site)에 해당하는 금속염을 포함한 첨가제를 첨가하여 내부전극용 페이스트를 마련한다(S2).
상기 금속염은 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 탄산염, 질산염 또는 황산염일 수 있다.
상기 금속염은 상기 금속 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부일 수 있다.
상기 금속염은 내부전극용 페이스트 조성물의 유전 특성을 변화시키지 않기 위해 첨가되는 것이다.
즉, 상기 금속 분말에 금속염을 첨가하면 금속 분말에 균일하게 코팅된 금속 산화물과 상기 금속염이 반응하여 페롭스카이트 구조 화합물을 생성할 수 있다.
상기 페롭스카이트 구조 화합물로 인해, 본 실시예에 따라 형성되는 내부 전극층은 유전체층과의 접합 양호 및 우수한 유전 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 기존 내부전극 페이스트 및 티탄산바륨 코팅 페이스트와 비교하여 우수한 분산성 및 수축 제어 효과를 가진다.
그런 다음, 상기 전극 형성용 페이스트를 이용하여 적층 세라믹 전자부품을 제조하게 되는데, 본 공정은 아래와 같이 통상의 제조 방법을 따르며, 특히 적층 세라믹 커패시터(100)의 제조공정에 따라 설명하도록 한다.
우선, 복수 개의 그린시트를 마련하는데, 그린시트는 세라믹 그린시트로서 티탄산바륨(BaTiO3) 등의 파우더를 세라믹 첨가제, 유기용제, 가소제, 결합제, 분산제와 배합하여 바스킷 밀(Basket Mill)을 이용하여 형성된 슬러리를 캐리어 필름(carrier film)상에 도포 및 건조하여 수 ㎛의 두께로 제조되며 유전체 층(111)을 형성하게 된다.
그리고, 그린시트 상에 상기 내부전극용 페이스트를 디스펜싱(dispensing)하고, 스퀴지(squeegee)를 일측 방향으로 진행시키면서 도전성 페이스트에 의한 내부전극 층(130a, 130b)을 형성하게 된다(S3).
이와 같이 내부전극 층(130a, 130b)이 형성된 후 그린시트를 캐리어 필름으로부터 분리시킨 후 복수의 그린시트 각각을 서로 겹쳐서 적층하여 적층체를 형성한다 (S4).
이어 그린시트 적층체를 고온, 고압으로 압착시킨 후, 압착된 시트 적층체를 절단공정을 통해 소정의 크기로 절단하여 그린 칩(green chip)을 제조하게 된다(S5).
이후 가소, 소성, 연마하여 세라믹 소체(110)를 제조하고(S6), 외부전극(120a, 120b) 및 도금 공정 등을 거쳐 적층 세라믹 전자부품 특히, 적층 세라믹 커패시터(100)가 완성되게 된다.
따라서, 본 실시예에 따라 금속 산화물이 코팅된 금속 분말에 금속염을 첨가하여 마련된 내부전극용 페이스트로 내부전극 층이 형성되므로, 우수한 분산성 및 수축 제어 효과를 가진다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 금속 분말 20: 금속 산화물
30: 금속염 100: 적층 세라믹 커패시터 110: 세라믹 소체 111: 유전체층 120a, 120b: 제1 및 제2 외부전극 130a, 130b: 제1 및 제2 내부전극
30: 금속염 100: 적층 세라믹 커패시터 110: 세라믹 소체 111: 유전체층 120a, 120b: 제1 및 제2 외부전극 130a, 130b: 제1 및 제2 내부전극
Claims (21)
- 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)의 B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물이 코팅된 금속 분말; 및
상기 페롭스카이트 구조 화합물의 A 사이트(site)에 해당하는 금속을 포함하는 금속염;
을 포함하는 내부전극용 도전성 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 금속 분말은 은(Ag), 납(Pb), 백금, 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 내부전극용 도전성 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 금속산화물은 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 산화물인 내부전극용 도전성 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 금속산화물은 상기 금속 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부인 내부전극용 도전성 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 금속염은 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 탄산염, 질산염 또는 황산염인 내부전극용 도전성 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 금속염은 상기 금속 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부인 내부전극용 도전성 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 금속 산화물과 상기 금속염이 반응하여 페롭스카이트 구조 화합물을 생성하는 내부전극용 도전성 페이스트 조성물.
- 세라믹 소체;
상기 세라믹 소체 내부에 형성되며, 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)의 B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물이 코팅된 금속 분말 및 상기 페롭스카이트 구조 화합물의 A 사이트(site)에 해당하는 금속을 포함하는 금속염을 포함하는 내부전극층; 및
상기 세라믹 소체의 외측에 형성되며, 내부전극과 전기적으로 연결된 외부전극;
을 포함하는 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 금속 분말은 은(Ag), 납(Pb), 백금, 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 금속산화물은 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 산화물인 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 금속산화물은 상기 금속 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부인 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 금속염은 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 탄산염, 질산염 또는 황산염인 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 금속염은 상기 금속 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부인 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 금속 산화물과 상기 금속염이 반응하여 페롭스카이트 구조 화합물을 생성하는 적층 세라믹 전자부품.
- 페롭스카이트 구조 화합물(ABO3)의 B 사이트(site)에 해당하는 금속 산화물이 코팅된 금속 분말 및 상기 페롭스카이트 구조 화합물의 A 사이트(site)에 해당하는 금속을 포함하는 금속염을 포함하는 도전성 페이스트 조성물을 마련하는 단계;
복수 개의 그린시트에 상기 도전성 페이스트로 내부전극 층을 형성하는 단계;
상기 내부전극 층이 형성된 그린시트를 적층하여 적층체를 형성하는 단계;
상기 적층체를 압착 및 절단하여 그린 칩을 제조하는 단계; 및
상기 그린 칩을 소성하여 세라믹 소체를 제조하는 단계;
를 포함하는 적층 세라믹 전자부품 제조방법.
- 제15항에 있어서,
상기 금속 분말은 상기 금속 분말은 은(Ag), 납(Pb), 백금, 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 적층 세라믹 전자부품 제조방법.
- 제15항에 있어서,
상기 금속산화물은 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 산화물인 적층 세라믹 전자부품 제조방법.
- 제15항에 있어서,
상기 금속산화물은 상기 금속 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부인 적층 세라믹 전자부품 제조방법.
- 제15항에 있어서,
상기 금속염은 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 탄산염, 질산염 또는 황산염인 적층 세라믹 전자부품 제조방법.
- 제15항에 있어서,
상기 금속염은 상기 금속 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부인 적층 세라믹 전자부품 제조방법.
- 제15항에 있어서,
상기 금속 산화물과 상기 금속염이 반응하여 페롭스카이트 구조 화합물을 생성하는 적층 세라믹 전자부품 제조방법.
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