KR20120129441A - 적층형 세라믹 전자부품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박층이면서 고신뢰성(hermetic sealing)을 구현할 수 있는 적층형 세라믹 전자부품에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 외부전극을 2개의 층으로 구성하고 제1층과 제2층에 포함되는 글래스의 조성을 달리함으로써 외부전극과 내부전극과의 접착력이 우수하고, 글래스 용출을 방지할 수 있는 등 신뢰성이 우수한 적층형 세라믹 전자부품을 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 적층형 세라믹 전자부품에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 박층이면서 고신뢰성(hermetic sealing)을 구현할 수 있는 적층형 세라믹 전자부품에 관한 것이다.
내부전극으로 니켈이 사용되는 최근 MLCC(Multilayered ceramic capacitor)에서 외부전극은 구리를 베이스 메탈로 사용하는 것이 일반적이며, 여기에 글래스가 첨가되는 형태를 띈다.
외부전극 페이스트에서 글래스의 역할은 구리 소결을 촉진시키는 것 뿐만 아니라 세라믹 소체와 외부 전극과의 접착제 역할을 하고, 또한 구리 금속이 채우지 못한 빈 공간을 글래스가 채움으로써 완벽하게 밀봉시키는 역할을 한다.
일반적으로 외부전극 페이스트에는 1종 또는 2~3 종의 다른 글래스가 포함된다. 하지만 일반적인 글래스의 특성상 내산성이 우수하거나 용량 접촉성이 양호한 글래스의 경우 연화점이 높아 구리 젖음성이 떨어지고, 구리 젖음성이 우수한 글래스의 경우 내산성이 약하거나 용량 접촉성이 취약하다는 문제점이 있다.
종래 구리 외부전극 페이스트는 1종 또는 다른 특성을 가지는 2~3종의 글래스가 포함된 구리 페이스트를 도포하고 건조 및 소성하여 외부전극을 형성한다. 이러한 1회 도포 및 소성의 방법에 의하는 경우 구리 페이스트 내에 들어 있는 글래스는 내부전극 및 외부전극의 접착성, 외부전극의 실링(sealing), 구리와의 젖음성, 내산성 등의 기능을 모두 만족시키기 어렵다.
즉 구리 페이스트 내 글래스 성분 중 산화규소의 함량이 증가하게 되는 경우 내산성은 우수하나 구리와의 젖음성이 저하되고, 연화점이 높아져 글래스가 계면과 구리 금속의 빈 공간을 충분하게 채우지 못할 수 있다.
또한, 반대의 경우 글래스의 구리 젖음성 및 계면 이동은 충분히 이루어지나, 글래스의 계면 이동이 너무 빨라 구리-니켈 합금이 잘 형성되지 않을 수도 있다.
또한, 글래스의 구리 젖음성이 부족하여 전극 소성 후 글래스가 표면으로 용출될 수도 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 외부전극 페이스트 제조시 각각의 문제점을 해결하는 2~3종의 글래스를 함께 넣어 페이스트를 제조하기도 한다. 하지만, 각 글래스가 원하는 기능을 적절하게 수행하기 위하여는 외부전극 내에서 각 글래스가 원하는 위치에 존재하여야 하지만, 글래스의 고온 특성상 실제로는 각 글래스가 원하는 위치에 자리잡기 어렵다.
박층이면서 고신뢰성(hermetic sealing)을 구현할 수 있는 적층형 세라믹 전자부품을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 실시형태인 적층형 세라믹 전자부품은 세라믹층과 내부전극층이 교대로 적층되어 형성된 본체; 상기 본체의 일면에 형성되는 외부전극;을 포함하고, 상기 외부전극은 상기 본체의 일면에 상기 내부전극과 접촉하도록 형성되며, 도전성 금속 및 aSiO2-bB2O3-cAEMO 의 조성식(몰부로 a+b+c=100, a는 20 내지 60, b는 5 내지 40, c는 1 내지 30, AEM은 바륨, 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 알카리토류 금속)으로 표현되는 제1 글라스 프릿을 함유하는 제1 층; 및 상기 제1 층 상에 형성되며, 표면에 도금층이 형성되고, 도전성 금속 및 aSiO2-bB2O3-cAEMO 의 조성식(몰부로 a+b+c=100, a는 5 내지 19, b는 10 내지 40, c는 5 내지 40, AEM은 바륨, 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 알카리토류 금속)으로 표현되는 제2 글라스 프릿을 함유하는 제2층;을 포함할 수 있다.
상기 제1 글래스 프릿은 추가적으로 10 몰부 이하의 Al2O3, 30 몰부 이하의 TMxOy 및 40 몰부 이하의 AM2O 로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 (TM은 바나듐, 아연으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 전이금속, x 및 y는 전이금속 산화물의 전이금속과 산소의 원자비, AM은 리튬, 나트륨, 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속)을 포함하고, 상기 제2 글래스 프릿은 추가적으로 10 몰부 이하의 Al2O3, 10 몰부 이하의 TMxOy 및 20 몰부 이하의 AM2O 로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 (TM은 바나듐, 아연으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 전이금속, x 및 y는 전이금속 산화물에서 상기 전이금속과 산소의 원자비, AM은 리튬, 나트륨, 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속)을 포함할 수 있다.
상기 제1층은 상기 도전성 금속 100 중량부 및 상기 제1 글래스 프릿 5 내지 15 중량부를 포함하는 도전성 페이스트로 형성되고, 상기 제2 층은 상기 도전성 금속 100 중량부 및 상기 제2 글라스 프릿 10 내지 20 중량부를 포함하는 도전성 페이스트로 형성될 수 있다.
상기 도전성 금속은 구리일 수 있다.
상기 세라믹층은 유전체층일 수 있다.
상기 내부전극의 재료는 니켈일 수 있다.
본 발명에 따른 적층형 세라믹 전자부품은 내부전극과 외부전극 간의 접착성이 우수하고, 또한 도금 용액에 대한 내산성이 우수하여 글래스의 용출을 방지할 수 있고, 또한 외부와의 밀폐성이 우수하여 내습성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 세라믹 전자부품의 사시도(a) 및 A-A' 선을 따른 단면도(b)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 세라믹 전자부품의 외부전극 구조를 나타내는 모식도이다.
도 3은 실시예 및 비교예에 대한 절연저항 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 세라믹 전자부품의 외부전극 단면 구조를 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 세라믹 전자부품의 외부전극 구조를 나타내는 모식도이다.
도 3은 실시예 및 비교예에 대한 절연저항 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 세라믹 전자부품의 외부전극 단면 구조를 나타내는 사진이다.
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 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 세라믹 전자부품은 세라믹층과 내부전극층이 교대로 적층되어 형성된 본체; 상기 본체의 일면에 형성되는 외부전극;을 포함하고, 상기 외부전극은 상기 본체의 일면에 상기 내부전극과 접촉하도록 형성되며, 도전성 금속 및 aSiO2-bB2O3-cAEMO 의 조성식(몰부로 a+b+c=100, a는 20 내지 60, b는 5 내지 40, c는 1 내지 30, AEM은 바륨, 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 알카리토류 금속)으로 표현되는 제1 글라스 프릿을 함유하는 제1 층; 및 상기 제1 층 상에 형성되며, 표면에 도금층이 형성되고, 도전성 금속 및 aSiO2-bB2O3-cAEMO 의 조성식(몰부로 a+b+c=100, a는 5 내지 19, b는 10 내지 40, c는 5 내지 40, AEM은 바륨, 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 알카리토류 금속)으로 표현되는 제2 글라스 프릿을 함유하는 제2층;을 포함할 수 있다.
상기 제1 글래스 프릿은 추가적으로 10 몰부 이하의 Al2O3, 30 몰부 이하의 TMxOy 및 40 몰부 이하의 AM2O 로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 (TM은 바나듐, 아연으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 전이금속, x 및 y는 전이금속 산화물의 전이금속과 산소의 원자비, AM은 리튬, 나트륨, 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속)을 포함하고, 상기 제2 글래스 프릿은 추가적으로 10 몰부 이하의 Al2O3, 10 몰부 이하의 TMxOy 및 20 몰부 이하의 AM2O 로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 (TM은 바나듐, 아연으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 전이금속, x 및 y는 전이금속 산화물에서 상기 전이금속과 산소의 원자비, AM은 리튬, 나트륨, 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속)을 포함할 수 있다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 세라믹 전자부품에 관하여 설명한다. 적층형 세라믹 전자부품에는 적층형 세라믹 캐패시터, 적층형 칩 인덕터, 칩 비즈 등이 있는데 적층형 세라믹 캐패시터를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 세라믹 전자부품의 사시도(a) 및 A-A' 선을 따른 단면도(b)이다.
도 1의 (b)를 참조하면, 적층형 세라믹 캐패시터에는 외부전극(20)이 형성되어 있으며, 상기 외부전극(20)은 2개의 층으로 구성될 수 있다.
즉 본체(10) 상에 형성된 제1층(21), 상기 제1층(21) 상에 형성된 제2층(22)으로 구성될 수 있다.
외부전극(20)은 그 안쪽으로는 내부전극(30)과 접속되고 바깥쪽으로는 도금층(미도시)이 형성되는 것이 일반적이다. 따라서 외부전극은 내부전극과의 접착성이 우수하고, 바깥쪽으로는 도금액에 대한 내성이 요구된다.
일반적으로 내부전극(30)으로는 니켈을 주재료로 사용하고, 외부전극(20)으로는 구리를 주재료로 사용하는데, 외부전극 페이스트에 글래스를 첨가하면 글래스의 유동성에 편승하여 외부전극(20) 중에 존재하는 구리가 내부전극(30) 쪽으로 용이하게 이동할 수 있다. 내부전극(30) 쪽으로 이동된 구리는 내부전극(30)을 구성하는 원소인 니켈과 만나 소결 과정을 거치면서 구리-니켈 합금을 형성할 수 있다. 이와 같이 구리-니켈 합금이 형성됨으로 인하여 외부전극(20)과 내부전극(30) 사이의 전기적 연결이 이루어질 수 있다.
이러한 특성을 구현하기 위하여 제1층(21)을 형성할 수 있다.
또한, 글래스의 구리 젖음성이 좋은 경우에는 글래스가 외부전극(20) 내에 고르게 분산되어 있을 수 있고, 이 경우 주석 도금층이 용이하게 형성될 수 있다.
글래스의 구리 젖음성이 좋다는 것은 글래스가 외부전극(20) 내에서 글래스끼리 뭉치거나 분리되어 있지 아니하고 외부전극(20) 전체에 걸쳐 고르게 분포되어 있어, 외부전극(20)의 표면에 글래스가 용출되지 않는다는 것을 의미한다.
글래스의 구리젖음성이 나쁘면 글래스는 외부전극(20)의 주재료인 구리와 고르게 섞여서 존재하지 못하고 글래스는 글래스끼리 뭉치려는 경향을 보이고, 결국 글래는 외부전극의 표면에 용출되며, 이로 인하여 주석 도금층(미도시)이 형성되기 어렵게 될 수 있다.
이러한 특성을 구현하기 위하여 제1층(21) 상에 제2층(22)을 형성하여, 2층 구조의 외부전극을 설계할 수 있다.
제품의 소형화 및 대용량화 경향에 따라 외부전극 두께가 얇아지면서 외부전극 소성 후 도금 공정에서 도금액이 전극 내부로 침투함으로써 칩의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
외부전극 내에 존재하는 글래스가 도금액에 대한 내식성이 우수하지 못하기 때문에 도금액에 의하여 글래스가 침식되면서 도금액이 전극 내부로 침투하게 되는 것인데, 외부전극 내 글래스의 도금액에 대한 내식성을 강화함으로써 도금 공정에서 일어날 수 있는 도금액의 전극 내 침투를 막아 칩의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
외부전극의 제1 층은 제1 글래스 프릿을 함유하고, 제2 층은 제2 글래스 프릿을 함유할 수 있다.
제1 글라스 프릿은 aSiO2-bB2O3-cAEMO 의 조성식(몰부로 a+b+c=100, a는 20 내지 60, b는 5 내지 40, c는 1 내지 30, AEM은 바륨, 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 알카리토류 금속)으로 표현되며, 추가적으로 10 몰부 이하의 Al2O3, 30 몰부 이하의 TMxOy 및 40 몰부 이하의 AM2O 로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 (TM은 바나듐, 아연으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 전이금속, x 및 y는 전이금속 산화물의 전이금속과 산소의 원자비, AM은 리튬, 나트륨, 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속)을 포함할 수 있다.
제2 글라스 프릿은 aSiO2-bB2O3-cAEMO 의 조성식(몰부로 a+b+c=100, a는 5 내지 19, b는 10 내지 40, c는 5 내지 40, AEM은 바륨, 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 알카리토류 금속)으로 표현되며, 추가적으로 10 몰부 이하의 Al2O3, 10 몰부 이하의 TMxOy 및 20 몰부 이하의 AM2O 로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 (TM은 바나듐, 아연으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 전이금속, x 및 y는 전이금속 산화물에서 상기 전이금속과 산소의 원자비, AM은 리튬, 나트륨, 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속)을 포함할 수 있다.
이하, 글래스 프릿의 구성 성분에 관하여 설명한다.
글래스 프릿의 구성물질은 각각이 모여서 글래스 프릿으로서 하나의 특성을 발휘한다.
즉 비록 어느 하나의 구성 물질의 함량에 있어 대소가 차이가 나더라도 다른 구성물질로 인하여 글래스의 물성은 변화될 수 있는 것이다.
따라서 단순히 구성물질의 함량의 대소를 비교하여 전체 글래스 프릿의 물성을 예측 비교하는 것은 바람직하지 않음을 유념해야 할 것이다.
산화규소는 유리 망목구조 형성 산화물(glass network former)로서 규소 원자가 그 주위를 둘러싼 4 개의 산소 원자를 사이에 두고 인접하는 4 개의 규소 원자와 결합하는 구조를 가지고 있다.
산화규소는 유리의 연화 온도 및 내산성을 결정하는 가장 큰 인자로 작용하는데, 산화규소의 함량이 작은 경우에는 유리의 망목 구조가 약하여 연화 온도가 낮고 내산성이 약하며, 산화 규소의 함량이 큰 경우에는 유리의 망목 구조가 강하여 연화 온도가 높고 내산성이 강하다.
제1 글래스 프릿은 산화규소의 함량이 20 내지 60 몰부일 수 있고, 제2 글래스 프릿은 산화규소의 함량이 5 내지 19 몰부일 수 있다.
산화규소는 도금액에 대한 내식성을 향상시키는 기능을 할 수 있으며, 산화규소의 함량이 작은 경우에는 도금액에 대한 내식성 향상의 효과가 미미하고, 산화규소의 함량이 큰 경우에는 구리와의 젖음성이 좋지 않을 수 있다.
산화붕소는 글래스 망목 형성물로서 도금액에 대한 내식성 향상시킬 수 있다.
산화붕소는 제1 글래스 프릿의 경우 5 내지 40 몰부일 수 있고, 제2 글래스 프릿의 경우에는 10 내지 40 몰부일 수 있다.
산화붕소의 함량이 작은 경우에는 도금액에 대한 내식성 향상의 효과가 미미하고, 산화붕소의 함량이 큰 경우에는 글래스 프릿과 외부전극을 구성성분인 구리와의 젖음성이 좋지 않을 수 있다.
산화바륨은 알카리토금속 산화물 중 글래스의 연화점 및 융점을 가장 크게 저하시킬 수 있는 성분으로서, 특히 글래스의 장화(長化)(고온에서의 점도 변화가 완만한 특성)을 유도하여 고온 작업성을 향상시킬 수 있다.
제1 글래스 프릿은 산화바륨의 함량이 1 내지 30 몰부일 수 있으며, 제2 글래스 프릿은 산화바륨의 함량이 5 내지 40 몰부일 수 있다.
산화바륨의 함량이 작은 경우에는 융점 및 연화점이 높아질 수 있으며, 함량이 큰 경우에는 글래스의 형성이 어려워지거나 화학적 내구성이 취약해 질 수 있다.
산화칼슘은 유리 제조에 있어 가장 중요한 알칼리토류금속산화물로서 유리용융물에서의 점도에 영향을 미치고 화학적 내수성을 향상시키며, 유리의 장유리(long glass)화에 따른 작업온도 범위를 넓게 할 수 있다.
산화칼슘의 함량이 작은 경우에는 점도가 너무 낮고, 산화칼슘의 함량이 높은 경우에는 점도가 높을 수 있다.
본 실시형태에서 상기 글래스 프릿은 추가적으로 산화알루미늄, 전이금속산화물, 알칼리금속산화물을 포함할 수 있다.
산화알루미늄은 유리의 망목구조 내 양이온의 산소결합력 크기에 따라 중간산화물로서 분류된다. 특히 글래스의 구조를 안정화시키는 범용 성분으로 알려져 있다. 산화알루미늄은 유리의 장화(長化), 즉 작업온도의 범위를 넓게 할 수 있고, 화학적 내구성 증가 및 결정화 방지의 기능을 가질 수 있다.
제1 및 제2 글래스 모두 10 몰부 이하의 산화알루미늄을 추가적으로 더 포함할 수 있다.
산화알루미늄의 함량이 높으면 결정화의 가능성이 있고 글래스의 형성이 어려워지거나 연화점 및 융점의 급격히 높아질 수 있으며, 산화알루미늄의 함량이 작으면 점도가 너무 높을 수 있고 화학적 내구성이 취약해 질 수 있다.
전이금속으로는 아연, 바나듐 등이 사용될 수 있고, 이들은 단독 또는 2이상 혼합하여 사용될 수도 있다.
x, y는 전이금속의 산화수 상태에 따라 다양한 값을 가질 수 있다.
제1 글래스 프릿은 전이금속산화물을 30 몰부 이하를 포함할 수 있고, 제2 글래스 프릿은 전이금속산화물을 10 몰부 이하 포함할 수 있다.
특히, 산화아연은 유리의 융점 및 연화온도를 낮추는 역할을 하며, 환원제로서 작용하여 니켈과 구리의 접촉성을 향상시킨다.
산화아연의 함량이 큰 경우에는 유리가 결정화될 수 있으므로 유리의 열적특성이 변할 수 있으며, 글래스의 형성이 어려워지거나 화학적 내구성이 취약해 질 수 있다.
알칼리금속으로는 리튬, 나트륨, 칼륨 등이 있고, 이들은 단독 또는 2 이상 혼합되어 사용될 수도 있다.
알칼리금속산화물은 제1 글래스 프릿의 경우 40 몰부 이하를 포함할 수 있으며, 제2 글래스 프릿의 경우 20 몰부 이하를 포함할 수 있다.
알칼리금속산화물은 유리망목수식산화물(glass network-modifier)로서 산화규소의 네트워크를 끊어 용융도를 향상시키는 융제(flux) 역할을 하는데, 글래스 제조시 융제(flux)로서 도입되어 유리망목구조 내의 강한 망목결합을 끊어 줌으로써 전체 망목구조를 약화시킬 수 있다. 따라서 연화점이나 융점 등을 떨어뜨리고자 할 때 매우 효과적이지만, 동시에 화학적 내구성을 저하시키는 요인이 되기도 한다.
알칼리금속산화물의 함량이 작은 경우에는 융제로서의 역할이 부족하고, 함량이 높은 경우에는 화학적 내구성이 저하될 수 있다.
글래스 프릿은 다음과 같이 제조할 수 있다.
제1 또는 제2 글래스 프릿의 조성을 만족하도록 원료를 칭량하여 혼합한다. 원료의 혼합방법은 특별히 제한되지 않는다.
혼합원료를 용융시킨 다음 급냉시켜 글래스 플레이크(flake)를 제조한다. 혼합원료의 용융은 통상 전기로에서 1400 ~ 1450℃ 에서 행할 수 있다.
글래스 플레이크를 건식분쇄한 다음 습식분쇄한다. 건식분쇄와 습식분쇄를 연속적으로 행하는 경우 분쇄 시간 및 입도 편차를 줄일 수 있다.
분쇄는 볼밀 등을 통하여 글래스 프릿을 얻을 수 있다.
상기 외부전극의 제1 층은 상기 도전성 금속 100 중량부 및 상기 제1 글래스 프릿 5 내지 15 중량부를 포함하는 도전성 페이스트로 형성될 수 있다.
글래스 프릿의 함량이 5 중량부 이하인 경우에는 세라믹 몸체와 외부전극 계면에서의 글래스 부존재 및 치밀도 저하로 인한 신뢰성 불량이 발생할 수 있으며, 15 중량부 이상인 경우에는 글래스가 세라믹 몸체와 외부전극 계면으로 과잉으로 이동하여 구리-니켈 접촉을 방해하여 용량 접촉성 불량이 발생할 수 있다.
상기 외부전극의 제2 층은 상기 도전성 금속 100 중량부 및 상기 제2 글라스 프릿 10 내지 20 중량부를 포함하는 도전성 페이스트로 형성될 수 있다.
글래스 함량이 10 중량부보다 작은 경우에는 치밀도 저하로 인한 신뢰성 불량이 발생할 수 있고, 20 중량부보다 더 큰 경우에는 과잉 글래스로 인하여 글래스가 표면으로 이동하여 납땜 불량이 발생할 수 있다.
상기 도전성 페이스트에는 통상의 페이스트와 마찬가지로 바인더와 용제를 포함할 수 있으며, 바인더로는 에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로스, 아크릴계 수지 등이 있으며, 필요에 따라서 분산제나 활성제 등을 포함할 수도 있다.
상기 도전성 금속은, 이에 제한되는 것은 아니나, 구리일 수 있다.
상기 세라믹층(11)은 유전체층일 수 있다.
유전체층은 티탄산바륨계 유전체 재료와 유기 바인더를 혼합한 후 닥터 블레이드 방법, 립 캐스팅 방법 등에 의하여 제조될 수 있다.
상기 내부전극(30)의 재료는 니켈일 수 있다.
내부전극(30)에는 은, 팔라디윰, 백금, 은-팔라듐 합금 등이 적용될 수 있으며 최근에는 경제성을 고려하여 니켈, 구리 등이 적용된다. 이러한 내부전극을 형성 시 일반적으로 스크린 인쇄방법이 적용되며, 스크린 인쇄방법으로 내부전극을 형성하기 위해 내부전극은 페이스트의 형태가 적용된다.
도 2에는 적층형 세라믹 캐패시터의 외부전극 구조의 형성예를 나타내었다.
도 2의 (a)를 참조하면, 제1층을 적층형 세라믹 캐패시터의 길이 방향의 양면 및 이와 인접하는 면으로 연장하여 형성하고, 제2층은 제1층 상에 형성하되 길이 방향의 양면을 커버하도록 형성할 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 제1층을 길이 방향의 양면에 형성하고, 제2층을 길이 방향의 양면 및 이와 인접하는 면으로 연장되도록 형성할 수 있다.
본 발명이 상기 외부전극의 구조에 한정되는 것은 아니며, 외부전극이 내부전극을 완전히 밀폐하기만 한다면 기타 여러 가지로 변형하여 형성할 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 적층형 세라믹 캐패시터는 다음과 같이 제조될 수 있다.
티탄산바륨 등을 주성분으로 하는 세라믹 분말을 바인더, 분산제 등과 함께 유기용제에 혼합하고, 이 혼합물을 볼밀링 등을 통하여 고르게 분산시킨 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 닥터 블레이드 등의 방법을 통하여 세라믹시트를 제조할 수 있다.
니켈 등의 도전성 금속을 바인더, 분산제 등과 함께 혼합하여 내부전극용 니켈 페이스트를 준비하고, 상기 니켈 페이스트로 상기 세라믹 시트 상에 스크린 인쇄 등의 방법을 통하여 내부전극 패턴을 형성한다.
내부전극 패턴이 형성된 세라믹 시트를 적층, 가압, 절단한 후 외부전극을 형성한다. 외부전극은 구리를 주성분으로 하는 페이스트를 딥핑 방식 등을 통하여 형성할 수 있다.
특히 본 실시형태에서는 외부전극을 2개의 층, 즉 제1층 및 제2층으로 형성할 수 있다.
제1층과 제2층은 글래스 프릿의 조성만이 다를 뿐 나머지 사항은 동일하다.
[실시예]
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 설명한다.
글래스 프릿의 출발원소를 표 1과 같은 조성을 만족하도록 칭량 및 혼합한 후, 분당 10℃의 승온 속도로 1,450℃에서 용융시킨 후, 트윈롤러(twin roller)를 이용하여 급냉시킴으로써 글래스 플레이크(flake)를 제조하였다.
다음으로 건식분쇄 및 알콜을 이용한 습식분쇄를 행하여 글래스 프릿을 제조하였다.
표 1에는 글래스 프릿의 조성을 나타내었다.
| 외부전극 | 제2층 | 제1층 | ||
| 글래스조성 | SiO2 | 7 | 49 | |
| B2O3 | 24 | 19 | ||
| Al2O3 | 5 | 0 | ||
| TMxOy |
ZnO | 28 | 1 | |
| V2O5 | 0 | 6 | ||
| AM2O |
Li2O | 0 | 15 | |
| K2O | 0 | 6 | ||
| Na2O | 0 | 0 | ||
| AEMO |
BaO | 28 | 3 | |
| CaO | 8 | 1 | ||
표 2에는 제1층 또는 제2층 외부전극 페이스트를 각각 1회 도포하여 외부전극을 형성한 경우를 비교예로 하고, 제1층 및 제2층 외부전극 페이스트를 2회 도포하여 외부전극을 형성한 경우를 실시예로 하여 글래스 용출 불량 및 접촉성 불량의 발생 빈도를 나타내었다.
| 비교예 1 | 비교예 2 | 실시예 | |
| 도포 방식 | 1회 도포 | 1회 도포 | 2회 도포 |
| 페이스트 | 제1층 페이스트 | 제2층 페이스트 | 제1층 및 제2층 페이스트 |
| 글래스 용출 불량 빈도 | 13/10 | 0/100 | 0/100 |
| 접촉불량 빈도 | 1/100 | 23/100 | 0/100 |
표 2의 비교예 1를 참조하면, 제1층 페이스트를 1회 도포하여 외부전극을 형성한 경우 글래스 용출 불량은 100개 중 13개가 발생하였으나, 접촉 불량은 전혀 발생하지 않았다.
표 2의 비교예 2를 참조하면, 제2층 페이스트를 1회 도포하여 외부전극을 형성한 경우에는 글래스 용출 불량은 발생하지 않았으나, 접촉 불량은 100개 중 23개가 발생하였다.
표 2의 실시예 1을 참조하면, 제1층 페이스트를 먼저 도포한 후, 그 위에 제2층 페이스트를 도포하여 외부전극을 형성한 경우에는 글래스 용출 불량 및 접촉 불량 모두 발생하지 않았다.
이로써 외부전극을 제1층 및 제2층으로 구분하여 형성함으로써 글래스 용출 및 접촉불량을 방지할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 3의 (a) 및 (b)에 각각 실시예 및 비교예에 대하여 절연저항을 측정한 결과를 나타내었다.
도 3의 (a)을 참조하면, 실시예의 경우 시간이 지남에 따라 절연저항이 다소 감소하는 경향을 보이긴 하지만 대체로 양호한 상태이다.
도 3의 (b)를 참조하면, 비교예의 경우는 절연저항의 감소폭이 실시예와 비교하여 다소 컸으며, a, b, c, d로 나타내고 있는 바와 같이 갑자기 절연저항이 감소하는 경우가 발생하였는데 이는 절연파괴로 인하여 제품 불량에 해당된다.
도 4에는 실시예에 따라 제조된 외부전극의 단면 사진이다. '가' 부분은 제2층, '나' 부분은 제1층, '다' 부분은 본체이다.
도 4를 참조하면, 외부전극에 글래스가 고르게 분포되어 있고, 본체와의 경계 부분에는 세라믹과 글래스의 반응층이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
즉 외부전극에 글래스가 고르게 분포되어 있으므로 글래스 용출의 문제가 발생하지 않고, 세라믹과 글래스의 반응층이 형성되어 있으므로 내부전극과 외부전극의 접착력도 우수하다고 유추할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 확정된다. 따라서 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변경 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
10: 본체 11: 세라믹층
20: 외부전극 21: 제1층
22: 제2층 30: 내부전극
가: 제2층 나: 외부전극
다: 본체
20: 외부전극 21: 제1층
22: 제2층 30: 내부전극
가: 제2층 나: 외부전극
다: 본체
Claims (6)
- 세라믹층과 내부전극층이 교대로 적층되어 형성된 본체; 및
상기 본체의 일면에 형성되는 외부전극;을 포함하고,
상기 외부전극은
상기 본체의 일면에 상기 내부전극과 접촉하도록 형성되며, 도전성 금속 및 aSiO2-bB2O3-cAEMO 의 조성식(몰부로 a+b+c=100, a는 20 내지 60, b는 5 내지 40, c는 1 내지 30, AEM은 바륨, 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 알카리토류 금속)으로 표현되는 제1 글라스 프릿을 함유하는 제1 층; 및
상기 제1 층 상에 형성되며, 표면에 도금층이 형성되고, 도전성 금속 및 aSiO2-bB2O3-cAEMO 의 조성식(몰부로 a+b+c=100, a는 5 내지 19, b는 10 내지 40, c는 5 내지 40, AEM은 바륨, 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 알카리토류 금속)으로 표현되는 제2 글라스 프릿을 함유하는 제2층;
을 포함하는 적층형 세라믹 전자부품.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 글래스 프릿은 추가적으로 10 몰부 이하의 Al2O3, 30 몰부 이하의 TMxOy 및 40 몰부 이하의 AM2O 로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 (TM은 바나듐, 아연으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 전이금속, x 및 y는 전이금속 산화물의 전이금속과 산소의 원자비, AM은 리튬, 나트륨, 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속)을 포함하고,
상기 제2 글래스 프릿은 추가적으로 10 몰부 이하의 Al2O3, 10 몰부 이하의 TMxOy 및 20 몰부 이하의 AM2O 로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 (TM은 바나듐, 아연으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 전이금속, x 및 y는 전이금속 산화물에서 상기 전이금속과 산소의 원자비, AM은 리튬, 나트륨, 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속)을 포함하는 적층형 세라믹 전자부품.
- 제1항에 있어서,
상기 제1층은 상기 도전성 금속 100 중량부 및 상기 제1 글래스 프릿 5 내지 15 중량부를 포함하는 도전성 페이스트로 형성되고,
상기 제2 층은 상기 도전성 금속 100 중량부 및 상기 제2 글라스 프릿 10 내지 20 중량부를 포함하는 도전성 페이스트로 형성된 적층형 세라믹 전자부품.
- 제1항에 있어서,
상기 도전성 금속은 구리인 적층형 세라믹 전자부품.
- 제1항에 있어서,
상기 세라믹층은 유전체층인 적층형 세라믹 전자부품.
- 제1항에 있어서,
상기 내부전극의 재료는 니켈인 적층형 세라믹 전자부품.
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