KR20160013823A - 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
수분 등의 불순물이 내부에 들어감으로 인한 특성 열화를 방지하는 것이 가능함과 동시에 체적당 특성 저하를 억제할 수 있는 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공한다.
적층 코일(10)은 세라믹 소자(1)와 세라믹 소자(1) 표면에 마련된 외부 전극(6a, 6b)을 포함하고 있다. 세라믹 소자(1)의 공극(1a) 및 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면의 공극(3a, 3b)에는 수지 조성물(8)이 충전되어 있다. 수지 조성물(8)은 세라믹 소자(1)의 표면을 에칭하여 세라믹 소자(1)의 구성 원소를 이온화하는 기능을 가진 수지 함유 용액을 적층 코일(10)에 부여하여 형성되어 있다. 수지 조성물(8)은 수지와 세라믹 소자(1)로부터 이온화되어 석출한 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소를 포함한다.
적층 코일(10)은 세라믹 소자(1)와 세라믹 소자(1) 표면에 마련된 외부 전극(6a, 6b)을 포함하고 있다. 세라믹 소자(1)의 공극(1a) 및 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면의 공극(3a, 3b)에는 수지 조성물(8)이 충전되어 있다. 수지 조성물(8)은 세라믹 소자(1)의 표면을 에칭하여 세라믹 소자(1)의 구성 원소를 이온화하는 기능을 가진 수지 함유 용액을 적층 코일(10)에 부여하여 형성되어 있다. 수지 조성물(8)은 수지와 세라믹 소자(1)로부터 이온화되어 석출한 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소를 포함한다.
Description
본 발명은 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 세라믹 소자와 세라믹 소자 표면에 마련된 전극을 포함한, 예를 들면, 적층 코일, 적층 세라믹 콘덴서, 서미스터, 바리스터(varistor), 다층 기판 등의 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
세라믹 전자 부품은 세라믹 소자에 크랙(공극)이 생기는 것이 있다. 또한, 세라믹 소자와 그 표면에 마련된 전극과 같은 이종(異種)재료의 접합 계면에 틈(공극)이 생기기 쉽다. 이러한 세라믹 소자의 공극이나 세라믹 소자와 전극의 계면 공극을 통해 세라믹 전자 부품 내부에 수분 등의 불순물이 들어가서 특성 열화(절연 열화)를 일으키는 경우가 있다.
그러므로 이 대책으로서 세라믹 전자 부품의 세라믹 소자 표면을 특허문헌 1에 나타낸 바와 같이 수지로 코팅하는 기술이 제안되고 있다.
세라믹 전자 부품의 세라믹 소자 표면을 코팅함으로써 도금 처리 시의 도금액이나 실장 시의 플럭스(flux)에 의한 세라믹 소자에 대한 화학적 침식의 영향을 경감할 수 있다. 그리고 세라믹 소자 표면을 코팅함으로써 도금 처리 시, 세라믹 소자 표면에 대한 도금 성장이 억제되어 전자 부품의 도전성 불량을 저감할 수 있다.
또한, 세라믹 소자 표면을 코팅함으로써 전자 부품 내부에 수분, 도금액, 플럭스 등이 침입하는 것을 방지할 수 있고, 전자 부품 신뢰성의 열화 또는 내부 전극에 대한 도금 석출에 의한 전기 특성 열화를 방지할 수 있다.
그러나 특허문헌 1과 같이 세라믹 전자 부품의 세라믹 소자 표면을 수지로 코팅할 경우에는 세라믹 소자의 공극 이외의 세라믹 전자 부품 표면에 수지가 부착되어 세라믹 전자 부품의 사이즈가 커진다. 이로 인해 세라믹 전자 부품의 체적당 특성이 저하된다.
한편, 특허문헌 1의 선행기술에 따른 수지 코팅에서는 수지가 세라믹 소자에 강고하게 부착되어 있기 때문에 배럴 연마로 수지(막)를 박리시킬 수 없다. 또한, 특허문헌 1의 선행기술에서는 수지를 제거하는 공정이 있으나, 세라믹 소자나 세라믹 소자와 전극 계면의 공극에 부착된 수지만을 남기고 세라믹 소자 표면에 부착된 수지를 선택적으로 제거하는 것은 어렵다.
그러므로 본 발명의 목적은 수분 등의 불순물이 내부로 들어옴으로 인한 특성 열화를 방지할 수 있음과 동시에 체적당 특성 저하를 억제할 수 있는 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은,
세라믹 소자와, 세라믹 소자 표면에 마련된 전극을 포함한 세라믹 전자 부품으로서,
세라믹 소자 및 세라믹 소자와 전극 계면 공극의 적어도 일부에, 수지와 세라믹 소자의 구성 원소 중, 양이온성 원소 등을 포함하는 수지 조성물을 충전한 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품이다.
세라믹 소자의 구성 원소 중, 양이온성 원소는 세라믹 소자로부터 용출되어 석출된 상태로 수지 조성물에 포함되어 있다. 그리고 세라믹 소자의 구성 원소는 Ba, Ti, Ca, Zr, Fe, Ni, Cu, Zn, Mn, Co, Si 중, 적어도 1종을 포함한다. 또한, 세라믹 소자 표면에 마련된 전극에는 도금 피막이 형성되어 있어도 좋다.
본 발명의 세라믹 전자 부품은 수지 열분해 온도가 240℃ 이상인 것이 바람직하다. 그리고 수지는 에폭시계 수지, 폴리이미드계 수지, 실리콘계 수지, 폴리아미드이미드계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지, 불소계 수지 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 이로써 세라믹 전자 부품은 내열성이 향상된다.
또한, 본 발명의 세라믹 전자 부품은 수지 조성물이 가열에 의해 가교된 것이 바람직하다. 이로 인해 단시간에 수지 조성물을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은,
세라믹 소자와 세라믹 소자 표면에 마련된 전극과, 세라믹 소자 및 세라믹 소자와 전극 계면의 공극의 적어도 일부에 충전된 수지 조성물을 포함한 세라믹 전자 부품의 제조 방법으로서,
세라믹 소자 표면을 에칭(etching)하여 세라믹 소자의 구성 원소를 이온화하는 기능을 가진 수지 함유 용액을 세라믹 소자 표면에 부여하는 공정과,
수지와 세라믹 소자로부터 이온화되어 석출한 세라믹 소자의 구성 원소 중, 양이온성 원소를 포함하는 수지 조성물을 세라믹 소자 및 세라믹 소자와 전극 계면 공극의 적어도 일부에 형성하는 공정을 가진 세라믹 전자 부품의 제조 방법이다.
수지 함유 용액을 세라믹 소자 표면에 부여하는 방법으로는 침지나 도포 등의 방법이 있으나, 바람직하게는 세라믹 소자를 수지 함유 용액 안에 넣은 상태에서 수지 함유 용액 및 세라믹 소자를 교반하거나, 공극에 대한 수지 함유 용액을 진공/가압 함침(含浸)시킨다. 또한, 수지란, 카르복실기나 아미노기 등의 극성기를 가진 상태로 조정된 것으로, 유기물 또는 유기물과 무기물의 복합물로서 수계의 용매 중에 용해 가능 또는 분산 가능한 것을 의미한다.
본 발명의 수지 함유 용액은 수지를 수계의 용매에 분산시킨 것으로, 세라믹을 에칭(용해)하는 성분과, 용해한 세라믹 이온과 수지 성분을 반응시키는 성분을 가진다.
본 발명에서는 수지 함유 용액이 세라믹 소자 표면을 에칭시켜(용해시켜) 세라믹 소자의 구성 원소를 이온화한다. 그리고 수지 함유 용액에 용해(분산)하고 있는 수지 성분이 이온화된 세라믹 소자의 구성 원소 중, 양이온성 원소와 반응함에 따라 수지 성분의 전하가 중화된다. 그 결과, 수지 성분이 세라믹 소자의 구성 원소 중, 양이온성 원소와 함께 침강한다.
구체적으로는 수계 용매에 안정적으로 분산하고 있는 음이온성의 수지 성분이 세라믹 소자의 구성 원소 중, 양이온성의 원소와 반응함으로써 불안정화되어 세라믹 소자 표면에 침강한다.
이온화한 세라믹 소자의 구성 원소와 수지 함유 용액과의 반응은 세라믹 소자 표면에서 발생되기 쉽기 때문에 반응물이 세라믹 소자 표면에 고정화되는 것이라 생각된다. 이에 비해, 세라믹 소자 표면에 형성된 전극에서는 에칭 반응이 거의 일어나지 않기 때문에 이온화된 세라믹 소자의 구성 원소가 적어서 수지 함유 용액과의 반응은 일어나지 않는다. 그래서 수지 조성물은 세라믹 소자 표면에서만 선택적으로 석출된다.
본 발명에서 형성되는 수지 조성물은 전구체로서 에멀션이 응집된 겔 상태를 거친다. 그 때문에 이 겔 상태 단계에서 세라믹 소자 표면의 세라믹 소자 및 세라믹 소자와 전극 계면의 공극 이외의 부분에 석출된 반응물을, 예를 들면, 배럴 연마 등으로 용이하게 제거할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 수지 조성물을 세라믹 소자 및 세라믹 소자와 전극 계면의 공극에 부분적으로 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면 수지 조성물이 세라믹 소자 및 세라믹 소자와 전극 계면의 공극의 적어도 일부에 형성된다. 그 때문에 수분 등의 불순물의 내부에 들어가 특성 열화를 방지할 수 있는 세라믹 전자 부품을 얻을 수 있다. 또한, 화학적 작용에 의해 수지 조성물이 형성되기 때문에 복잡한 형상의 공극이나 전극을 가진 세라믹 전자 부품에도 적합할 수 있다.
게다가 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품에서는 세라믹 소자 및 세라믹 소자와 전극 계면의 공극에 부분적으로 수지 조성물이 형성되기 때문에 세라믹 전자 부품의 사이즈가 거의 커지지 않는다. 그 때문에 체적당 특성의 저하를 억제할 수 있는 세라믹 전자 부품을 얻을 수 있다.
이 발명의 상술 목적, 그 외의 목적, 특징 및 이점은 도면을 참조하여 실시하는 이하의 발명을 실시하기 위한 형태의 설명으로부터 한 층 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품의 한 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품의 제조 방법의 실시형태를 나타내는 플로 차트이다.
도 3은 외부 전극의 확대 단면도이다.
도 4는 다른 외부 전극의 확대 단면도이다.
도 5는 또 다른 외부 전극의 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품의 다른 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품의 제조 방법의 실시형태를 나타내는 플로 차트이다.
도 3은 외부 전극의 확대 단면도이다.
도 4는 다른 외부 전극의 확대 단면도이다.
도 5는 또 다른 외부 전극의 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품의 다른 실시형태를 나타내는 단면도이다.
본 발명에 따른 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법의 한 실시형태를 설명한다.
본 발명에 따른 전자 부품에 대해 적층 코일을 예로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품인 적층 코일(10)을 나타내는 단면도이다. 적층 코일(10)은 대략 직육면체의 세라믹 소자(1)와, 세라믹 소자(1)의 좌우 끝 부분에 형성된 외부 전극(6a, 6b)을 포함하고 있다.
세라믹 소자(1)는 두께 방향에 있어서 복수의 세라믹 층(2)과 복수의 내부 전극(4a, 4b, 4c)을 겹친 적층체이다.
세라믹층(2)은 Cu-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트 등의 자성 세라믹 재료로 이루어진다.
내부 전극(4a)은 예를 들면, 평면적으로 봤을 때 J자 형상으로 형성되어 그 끝 부분이 세라믹 소자(1)의 왼쪽 끝 면으로 인출되어, 외부 전극(6a)에 전기적으로 접속되어 있다. 내부 전극(4b)은 예를 들면, 평면적으로 봤을 때 J자 형상으로 형성되어 그 끝 부분이 세라믹 소자(1)의 오른쪽 끝 면으로 인출되어 외부 전극(6b)에 전기적으로 접속되어 있다. 복수의 내부 전극(4c)은 내부 전극(4a, 4b) 사이에서 각 세라믹층(2) 사이에, 예를 들면, 평면적으로 봤을 때 C자 형상으로 형성되어 있다. 또한, 내부 전극(4a)과 복수의 내부 전극(4c)과 내부 전극(4b)은, 각 세라믹층(2)을 관통하는 각 스루 홀(through hole) 전극에 의해 코일 형상이면서 직렬로 접속되어 있다. 그리고 외부 전극(6a, 6b) 사이에서 코일 기능이 발휘된다. 내부 전극(4a, 4b, 4c) 및 스루 홀 전극은 Ag, Cu, Ni, Pd 또는 이들 금속의 합금 등으로 이루어진다.
외부 전극(6a, 6b)은 각각 그 표면에 도금 피막(7a, 7b)이 형성되어 있다. 도금 피막(7a, 7b)은 외부 전극(6a, 6b)을 보호하면서 외부 전극(6a, 6b)의 솔더링성을 양호하게 한다.
이 적층 코일(10)에서는 예를 들면, 세라믹 소자(1)의 표면에 공극(1a)을 가짐과 함께 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면에 공극(3a, 3b)을 가진다. 그렇기 때문에 세라믹 소자(1)의 공극(1a)과, 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면 공극(3a, 3b)에는 각각 수지 조성물(8)이 충전되어 있다. 수지 조성물(8)은 수지와 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소를 포함하고 있다.
수지 조성물(8)에 포함되어 있는 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소는 세라믹 소자(1)의 세라믹층(2)의 일부가 용출되어 석출된 것이다. 보다 구체적으로는 세라믹 소자의 구성 원소 중, 양이온성의 원소는 세라믹층(2)의 Cu-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트 등으로부터 각각 용출되어 석출된 Sr, Sn, Fe, Ni, Cu, Zn, Mn, Co 등이다.
수지 조성물(8)에 포함되어 있는 수지는 폴리 염화 비닐리덴계 수지, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드계 수지, 실리콘계 수지, 폴리아미드이미드계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지, 불소계 수지 등이다. 적층 코일(10)은 통상 솔더에 의한 실장 공정을 거치기 때문에, 수지 조성물(8)은 고내열성(240℃ 이상)을 가지는 것이 바람직하다. 따라서 열분해 온도가 240℃ 이상인 수지가 바람직하다. 여기서 내열성은, (폴리 염화 비닐리덴계 수지, 아크릴계 수지)<에폭시계 수지<(폴리이미드계 수지, 폴리아미드이미드계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지, 실리콘계 수지, 불소계 수지)의 관계가 된다.
이상의 구성으로 형성된 적층 코일(10)은 수지 조성물(8)이 수지와 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소를 포함하고 있고, 적층 코일(10)의 세라믹 소자(1)의 공극(1a) 및 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면 공극(3a, 3b)에 수지 조성물(8)이 형성된다. 그 때문에 수분 등의 불순물이 적층 코일(10)의 내부에 들어감으로 인해 특성 열화를 방지할 수 있다. 이렇게 신뢰성 개선을 도모할 수 있는 적층 코일(10)을 얻을 수 있다. 또한, 화학적 작용에 의해 수지 조성물(8)이 형성되기 때문에 복잡한 형상의 공극이나 전극을 가진 적층 코일(10)에도 적합할 수 있다.
또한, 이 적층 코일(10)에서는 세라믹 소자(1)의 공극(1a) 및 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면 공극(3a, 3b)에 부분적으로 수지 조성물(8)이 형성되기 때문에 적층 코일(10)의 사이즈가 거의 커지지 않는다. 그래서 체적당 특성의 저하를 억제할 수 있는 적층 코일(10)을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품의 제조 방법을, 적층 코일(10)을 예로 들어 설명한다. 도 2는 적층 코일(10)의 제조 방법을 나타내는 플로 차트이다.
공정 S1에서 Cu-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트 등의 자성 세라믹 재료에 유기 바인더, 분산제 및 가소제 등이 첨가되어 시트 성형용 슬러리가 제작된다.
다음으로, 공정 S2에서 시트 성형용 슬러리는 닥터 블레이드법에 의해 시트 형상으로 성형되고, 직사각형의 세라믹 그린 시트가 된다.
다음으로, 공정 S3에서 세라믹 그린 시트가 두께 방향으로 관통되도록 Ag를 함유하는 스루 홀 전극 페이스트가 주지의 방법으로 도포되고, 스루 홀 전극이 될 전극 페이스트 기둥이 형성된 후에 세라믹 그린 시트 상에 Ag를 함유하는 내부 전극 페이스트가 스크린 인쇄법으로 도포되고, 내부 전극(4a, 4b, 4c)이 될 전극 페이스트막이 형성된다.
다음으로, 공정 S4에서 전극 페이스트막이나 전극 페이스트 기둥이 형성된 세라믹 그린 시트는 전극 페이스트막 및 전극 페이스트 기둥이 소정의 위치에 위치하도록 여러 장 적층하여 압착된다. 이 적층 세라믹 그린 시트는 개개의 세라믹 소자(1)가 될 치수로 절단되어 복수의 미(未)소성 세라믹 소자(1)가 된다.
다음으로, 공정 S5에서 미소성 세라믹 소자(1)는 400~500℃의 온도에서 탈 바인더 처리된다. 그 후, 미소성 세라믹 소자(1)는 900~1000℃의 온도에서 2시간 소성되어 소결된 세라믹 소자(1)가 된다. 세라믹 그린 시트와 전극 페이스트막 및 전극 페이스트 기둥과는 동시 소성되어 세라믹 그린 시트는 세라믹층(2)이 되고, 전극 페이스트막은 내부 전극(4a, 4b, 4c)이 되며, 전극 페이스트 기둥은 스루 홀 전극이 된다.
그리고 이후의 공정에서는 [방법 1]~[방법 3] 3종류의 제조 방법이 나타나 있다.
(a) [방법 1]의 경우
[방법 1]의 제조 방법의 경우, 공정 S6에서 소결한 세라믹 소자(1)의 양 끝 부분에 외부 전극 페이스트(AgPd 합금 페이스트)가 도포된다. 그 후, 소결된 세라믹 소자(1)는 900℃의 온도에서 외부 전극 페이스트가 베이킹되어 내부 전극(4a, 4b)에 각각 전기적으로 접속된 외부 전극(6a, 6b)이 형성된다.
다음으로, 공정 S7에서 세라믹 소자(1)에는 수지 함유 용액이 침지법으로 부여되거나 또는 스핀 코팅으로 도포된다. 수지 함유 용액이 세라믹 소자(1)의 공극(1a) 및 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면 공극(3a, 3b)에 들어가기 쉽게 하기 위해 세라믹 소자(1)를 수지 함유 용액 안에 넣은 상태로 수지 함유 용액 및 세라믹 소자(1)를 교반하거나 공극(1a, 3a, 3b)에 대한 수지 함유 용액의 진공/가압 함침을 실시하는 것이 바람직하다.
수지 함유 용액은 세라믹 소자(1)의 표면을 에칭하여 세라믹 소자(1)의 구성 원소를 이온화하는 기능을 가지면서 수계의 용매에 용해 또는 분산한 수지 성분을 포함한다. 게다가 수지 함유 용액은 수지 성분을 용해 또는 분산하기 위한 중화제 및 필요에 따라 용해한 세라믹 소자의 구성 원소 중, 양이온성 원소와 반응시키기 위한 계면 활성제 등을 포함한다.
따라서 수지 함유 용액은 세라믹 소자(1)의 표면을 에칭하여(용해하여) 세라믹 소자(1)의 구성 원소를 이온화한다. 수지 함유 용액의 에칭(용해)작용은 적층 코일(10)의 경우, 이온성이 높은 금속 원소를 포함하기 때문에 에칭 촉진 성분을 첨가하지 않아도 수지 함유 용액의 구성 성분만으로 에칭(용해)반응을 일으킬 수 있다. 즉, 수지 함유 용액의 pH가, 이온성이 높은 금속 원소가 이온으로서 안정적으로 존재하는 pH영역(pH<5, pH>11)으로 설정됨에 따라 에칭(용해)반응은 진행된다.
그리고 수지 함유 용액에 용해(분산)되어 있는 수지 성분이, 이온화된 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소와 반응함에 따라 수지 성분의 전하가 중화된다. 그 결과, 수지 성분이 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소와 함께 침하되고, 세라믹 소자 표면에 석출된다. 따라서 석출된 수지 성분에는 용해되어 이온화된 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소가 혼합되어 있다.
형성된 수지 조성물(8)은 전구체로서 에멀션이 응집된 겔 상태를 거친다. 그 때문에 이 겔 상태의 단계에서 세라믹 소자 표면의 세라믹 소자(1)의 공극(1a) 및 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면 공극(3a, 3b) 이외의 부분에 석출된 반응물을, 예를 들면, 배럴 연마 등으로 용이하게 제거할 수 있다. 따라서 수지 조성물(8)을 세라믹 소자(1)의 공극(1a) 및 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면 공극(3a, 3b)에 부분적으로 형성할 수 있다. 또한, 그 후, 세라믹 소자(1)는 필요에 따라 순수(pure water) 등의 극성 용매로 세정되어도 좋다.
수지 함유 용액에 포함된 수지는 폴리 염화 비닐리덴계 수지, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드계 수지, 실리콘계 수지, 폴리아미드이미드계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지, 불소계 수지 등이지만, 기본적으로는 본 처리에 따라 석출한 수지라면 괜찮고, 그 종류는 불문한다.
이렇게 세라믹 소자(1)에서 이온화되어 석출한 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소와 수지를 포함한 수지 조성물(8)이, 세라믹 소자(1)의 공극(1a) 및 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면 공극(3a, 3b)에 형성된다. 그 후, 수지 조성물(8)은 가열 처리된다. 가열 처리는 석출한 수지 함유 용액의 수지 성분끼리 가교 반응을 촉진시키기 때문이고, 수지 성분의 종류에 따라 가열 조건은 다르다. 일반적으로 가교 반응은 고온에서 진행되기 쉽다. 그러나 너무 고온이 되면 수지 성분의 분해 반응이 커진다. 따라서 수지 성분에 맞춰 적절한 온도와 시간을 설정할 필요가 있다.
다음으로, 공정 S8에서 도금 피막(7a, 7b)이 전해 또는 무전해 도금법으로 외부 전극(6a, 6b) 위에 형성된다. 도금 피막(7a, 7b)은 예를 들면, 하층의 Ni 도금막과 상층의 Sn 도금막으로 구성된 이중 구조를 채용하고 있다. 도 3은 [방법 1]의 제조 방법에 따라 외부 전극(6b)이 형성된 부분의 확대 단면도이다.
(b) [방법 2]의 경우
[방법 2]의 제조 방법의 경우, 공정 S9에서 세라믹 소자(1)에는 수지 함유 용액이 침지법으로 부여되거나 스핀 코팅으로 도포되고, 바람직하게는 교반하거나 진공/가압 함침을 실시하여 부여 내지는 도포된다. 수지 함유 용액은 세라믹 소자(1)의 표면을 에칭하여(용해하여) 세라믹 소자(1)의 구성 원소를 이온화한다. 그리고 수지 함유 용액에 용해(분산)한 수지 성분이 이온화된 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소와 반응함으로써 수지 성분의 전하가 중화된다. 그 결과, 수지 성분이 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소와 함께 침하되고, 세라믹 소자(1)의 대략 전 표면에 석출된다. 따라서 석출된 수지 성분에는 용해하여 이온화한 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소가 혼합되어 있다. 또한, 수지 함유 용액이 부여된 후, 세라믹 소자(1)는 필요에 따라 순수 등의 극성 용매로 세정 되어도 좋다.
이렇게 세라믹 소자(1)에서 이온화되어 석출된 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소와 수지를 포함한 수지 조성물(8)이 세라믹 소자(1)의 공극(1a)에 형성된다. 그 후, 수지 조성물(8)은 가열 처리된다.
다음으로, 공정 S10에서 세라믹 소자(1)의 양 끝 부분에 외부 전극 페이스트가 도포된다. 그 후, 세라믹 소자(1)는 수지 조성물(8)이 열 분해되지 않는 온도에서 내부 전극(4a, 4b)에 각각 전기적으로 접속된 외부 전극(6a, 6b)이 형성된다.
다음으로, 공정 S11에서 도금 피막(7a, 7b)이 전해 또는 무전해 도금법으로 외부 전극(6a, 6b) 위에 형성된다. 도 4는 [방법 2]의 제조 방법에 따라 외부 전극(6b)이 형성되어 있는 부분의 확대 단면도이다.
(c) [방법 3]의 경우
[방법 3]의 제조 방법의 경우, 공정 S12에서 세라믹 소자(1)의 양 끝 부분에 외부 전극 페이스트가 도포된다. 그 후, 세라믹 소자(1)는 900℃의 온도에서 외부 전극 페이스트가 베이킹되어 내부 전극(4a, 4b)에 각각 전기적으로 접속된 외부 전극(6a, 6b)이 형성된다.
다음으로, 공정 S13에서 도금 피막(7a, 7b)이 전해 또는 무전해 도금법으로 외부 전극(6a, 6b) 위에 형성된다.
다음으로, 공정 S14에서 세라믹 소자(1)는 수지 함유 용액이 침지법으로 부여되거나 스핀 코팅으로 도포되고, 바람직하게는 교반하거나 진공/가압 함침하여 부여 내지는 도포된다. 수지 함유 용액은 세라믹 소자(1)의 표면을 에칭하여(용해하여) 세라믹 소자(1)의 구성 원소를 이온화한다. 그리고 수지 함유 용액에 용해(분산)된 수지 성분이 이온화한 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소와 반응하여 수지 성분의 전하가 중화된다. 그 결과, 수지 성분이 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소와 함께 침하되어 세라믹 소자 표면에 석출된다. 따라서 석출된 수지 성분에는 용해되어 이온화된 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소가 포함되어 있다. 또한, 수지 함유 용액이 부여된 후, 세라믹 소자(1)는 필요에 따라 순수 등의 극성 용매로 세정되어도 좋다.
이렇게 세라믹 소자(1)에서 이온화되어 석출된 세라믹 소자(1)의 구성 원소 중, 양이온성의 원소와 수지를 포함한 수지 조성물(8)이 세라믹 소자(1)의 공극(1a) 및 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면 공극(3a, 3b)에 형성된다. 그 후, 수지 조성물(8)은 가열 처리된다. 도 5는 [방법 3]의 제조 방법에 따라 외부 전극(6b)이 형성되어 있는 부분의 확대 단면도이다.
다음으로, 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품에 대해 적층 코일 이외의 예로서 적층 세라믹 콘덴서를 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품인 적층 세라믹 콘덴서(30)를 나타낸 단면도이다. 적층 세라믹 콘덴서(30)는 대략 직육면체인 세라믹 소자(21)와 세라믹 소자(21) 좌우 끝 부분에 형성된 외부 전극(26a, 26b)을 포함하고 있다.
세라믹 소자(21)는 두께 방향에서 복수의 세라믹층(22)과 세라믹층(22)을 통해 서로 대향하는 복수쌍의 내부 전극(24a, 24b)을 겹친 적층체이다.
세라믹층(22)은 주성분인 Pb(Mg, Nb)O3-PbTiO3Pb(Cu, W)-ZnO-MnO2에 환원 방지제 Li2O-BaO-B2O3-SiO2를 혼합한 세라믹 재료나 CaZrO3-CaTiO3를 주성분으로 하는 세라믹 재료 등으로 이루어진다.
내부 전극(24a)은 예를 들면, 평면적으로 보아 대략 직사각형으로 형성되고, 그 끝 부분이 세라믹 소자(21)의 왼쪽 끝 부분으로 인출되어 외부 전극(26a)에 전기적으로 접속되어 있다. 내부 전극(24b)은 예를 들면, 평면적으로 보아 대략 직사각형으로 형성되고, 그 끝 부분이 세라믹 소자(21)의 오른쪽 끝 부분으로 인출되어 외부 전극(26a)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고 내부 전극(24a, 24b)에 대항하는 부분에서 콘덴서 기능이 발휘된다. 내부 전극(24a, 24b)은 Ag, Cu, Ni, Pd 또는 이들 금속의 합금 등으로 이루어진다.
외부 전극(26a, 26b)은 각각 그 표면에 도금 피막(27a, 27b)이 형성되어 있다. 도금 피막(27a, 27b)은 외부 전극(26a, 26b)을 보호하면서, 외부 전극(26a, 26b)의 솔더링성을 양호하게 한다.
이 적층 세라믹 콘덴서(30)에서는 예를 들면, 세라믹 소자(21)의 표면측에 공극(21a)을 가짐과 함께 세라믹 소자(21)와 외부 전극(26a, 26b)의 계면에 공극(23a, 23b)을 가진다. 그 때문에 세라믹 소자(21)의 공극(21a)과 세라믹 소자(21)와 외부 전극(26a, 26b)의 계면 공극(23a, 23b)에는 각각 적층 코일(10)인 경우와 마찬가지로, 수지 조성물(28)이 충전되어 있다. 수지 조성물(28)은 수지와 세라믹 소자(21)의 구성 원소 중, 양이온성 원소를 포함하고 있다.
수지 조성물(28)에 포함되어 있는 세라믹 소자(21)의 구성 원소 중, 양이온성 원소는 세라믹 소자(21)의 세라믹층(22)의 일부가 용출되어 석출된 것이다. 보다 구체적으로는 세라믹 소자(21)의 구성 원소 중, 양이온성 원소는 세라믹층의 Pb(Mg, Nb)O3-PbTiO3-Pb(Cu, W)-ZnO-MnO2, Li2O-BaO-B2O3-SiO2, CaZrO3-CaTiO3 등으로부터 각각 용출되어 석출된 Pb, Mg, Nb, Ti, Ba, Li, Zn, Mn, Si, Ca, Zr 등이다.
[
실시예
]
1. 실시예 및 비교예
실시예 및 비교예의 각 세라믹 전자 부품(적층 코일, 적층 세라믹 콘덴서)이 제작되어 특성 평가되었다.
2. 실시예 및 비교예의 제작
(a) 실시예 1~실시예 3
표 1에 나타낸 바와 같이 상기 실시형태의 [방법 1]의 제조 방법에 따라 수지 조성물(8)을 세라믹 소자(1)의 공극(1a) 및 세라믹 소자(1)와 외부 전극(6a, 6b)의 계면 공극(3a, 3b)에 충전한 적층 코일(10)(도 1 참조)을 제작했다.
수지 함유 용액으로는 수지 성분이 수계 용매에 분산된 시판 라텍스에 에칭 촉진 성분과 계면 활성제를 첨가한 것이 사용되었다.
실시예 1의 수지 함유 용액은 수지 성분으로서의 아크릴계 수지(상품명: NipolLX814A(닛폰 제온 제품))에 에칭 촉진 성분으로서의 황산을 첨가하여 pH를 3.0으로 조정한 것을 사용하였다. 이것에 계면 활성제로서 뉴렉스(등록 상표, 니치유 제품)를 1vol% 첨가하였다. 수지 함유 용액은 고형분 농도가 10wt%가 되도록 조정하였다.
실시예 2의 수지 함유 용액은 수지 성분으로서의 실리콘계 수지(상품명: POLON-MF-56(신에츠 카가쿠 코교 제품))에 에칭 촉진 성분으로서 황산을 첨가하여 pH를 3.0으로 조정한 것을 사용하였다. 이것에 계면 활성제로서 뉴렉스(등록 상표, 니치유 제품)를 1vol% 첨가하였다. 수지 함유 용액은 고형분 농도가 10wt%가 되도록 조정하였다.
실시예 3의 수지 함유 용액은 수지 성분으로서의 에폭시계 수지(상품명: 모데피쿠스302(아라카와 카가쿠 코교 제품))에 에칭 촉진 성분으로서 황산을 첨가하여 pH3.0으로 조정한 것을 사용하였다. 이것에 계면 활성제로서 뉴렉스(등록 상표, 니치유 제품)를 1vol% 첨가하였다. 수지 함유 용액은 고형분 농도가 10wt%가 되도록 조정하였다.
(b) 실시예 4
표 2에 나타낸 바와 같이 상기 실시형태의 [방법 1]의 제조 방법에 따라 수지 조성물(28)을 세라믹 소자(21)의 공극(21a) 및 세라믹 소자(21)와 외부 전극(26a, 26b)의 계면 공극(23a, 23b)에 충전한 적층 세라믹 콘덴서(30)(도 6 참조)가 제작되었다.
실시예 4의 수지 함유 용액은 수지 성분으로서의 아크릴계 수지(상품명: NipolLX814A(닛폰 제온 제품))에 에칭 촉진 성분으로서의 황산을 첨가하여 pH를 3.0으로 조정한 것을 사용하였다. 이것에 계면 활성제로서 뉴렉스(등록 상표, 니치유 제품)를 1vol% 첨가하였다. 수지 함유 용액은 고형분 농도가 10wt%가 되도록 조정하였다.
(c) 비교예 1, 2
표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 도 2에 나타낸 수지 조성물 형성 처리를 실시하지 않은 적층 코일(비교예 1) 및 적층 세라믹 콘덴서(비교예 2)가 제작되었다.
3. 실시예 및 비교예에서의 특성 평가 및 평가 방법
제작된 실시예 1~3 및 비교예 1의 적층 코일과 실시예 4 및 비교예 2의 적층 세라믹 콘덴서에 대해 이하의 항온항습 시험에 따른 특성 변화 평가가 이루어졌다.
(a) 항온항습 시험에 의한 임피던스의 변화
실시예 1~3 및 비교예 1의 적층 코일에 대해 각각 온도 85℃, 습도 85%에서 시료 20개를 정격 전류 2A로 100시간 동안 항온항습 시험에 의한 임피던스의 변화를 조사하였다. 이 경우, 특히 항온항습 시험 전의 임피던스를 기준으로 항온항습 시험 후의 임피던스 변화율을 조사하였다. 또한, 임피던스 변화율은 시료 20개의 평균값으로 하였다.
(b) 항온항습 시험에 의한 절연 저항 변화
실시예 4 및 비교예 2의 적층 세라믹 콘덴서에 대해 각각 온도 85℃, 습도 85%로 설정한 항온항습조(temperature/humidity test chamber)안에 시료 20개를 2000시간 방치한 후의 절연 저항을 측정하였다. 그리고 절연 저항이 107Ω(10MΩ) 이하인 것을 NG(불량)라 판정하고 절연 저항 불량 발생율을 조사하였다. 또한, 그러한 적층 세라믹 콘덴서들은, 각각 항온항습 시험 전에는 절연 저항이 107Ω(10MΩ)을 넘어서 불량은 아니었다.
4. 실시예 및 비교예의 특성 평가 결과
표 1은 실시예 1~3 및 비교예 1의 특성 평가 결과를 나타낸다.
표 2는 실시예 4 및 비교예 2의 특성 평가 결과를 나타낸다.
표 1의 결과로부터 임피던스의 변화는, 미처리품(비교예 1)에서는 마이그레이션의 발생으로 -50%였던 것에 비해 본 실시예의 구성(실시예 1~3)에서는 0%였다.
또한, 표 2의 결과에서 절연 저항의 불량 발생률은, 미처리품(비교예 2)에서는 10%였던 것에 비해 본 실시예의 구성(실시예 4)에서는 0%였다.
한편, 이 발명은 상기 실시형태에 한정된 것이 아닌, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지로 변형된다.
이 발명에 따른 세라믹 전자 부품은 특히 소형화나 경량화가 요구되는, 예를 들면, 휴대 통신 기기 등의 휴대용 기기의 부품 등으로 알맞게 사용된다.
1: 세라믹 소자
1a: 세라믹 소자의 공극
2: 세라믹층
3a, 3b: 세라믹 소자와 외부 전극 계면의 공극
4a, 4b, 4c: 내부 전극
6a, 6b: 외부 전극
7a, 7b: 도금 피막
8: 수지 조성물
10: 적층 코일
21: 세라믹 소자
21a: 세라믹 소자의 공극
22: 세라믹층
23a, 23b: 세라믹 소자와 외부 전극 계면의 공극
24a, 24b: 내부 전극
26a, 26b: 외부 전극
27a, 27b: 도금 피막
28: 수지 조성물
30: 적층 세라믹 콘덴서
1a: 세라믹 소자의 공극
2: 세라믹층
3a, 3b: 세라믹 소자와 외부 전극 계면의 공극
4a, 4b, 4c: 내부 전극
6a, 6b: 외부 전극
7a, 7b: 도금 피막
8: 수지 조성물
10: 적층 코일
21: 세라믹 소자
21a: 세라믹 소자의 공극
22: 세라믹층
23a, 23b: 세라믹 소자와 외부 전극 계면의 공극
24a, 24b: 내부 전극
26a, 26b: 외부 전극
27a, 27b: 도금 피막
28: 수지 조성물
30: 적층 세라믹 콘덴서
Claims (7)
- 세라믹 소자와, 상기 세라믹 소자 표면에 마련된 전극을 포함한 세라믹 전자 부품으로,
상기 세라믹 소자 및 상기 세라믹 소자와 상기 전극 계면의 공극의 적어도 일부에, 수지와 상기 세라믹 소자의 구성 원소 중, 양이온성 원소를 포함하는 수지 조성물을 충전한 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품. - 제1항에 있어서,
상기 세라믹 소자의 구성 원소는 Ba, Ti, Ca, Zr, Fe, Ni, Cu, Zn, Mn, Co, Si 중, 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수지의 열분해 온도가 240℃ 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수지가 에폭시계 수지, 폴리이미드계 수지, 실리콘계 수지, 폴리아미드이미드계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지, 불소계 수지 중, 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수지 조성물이 가열에 의해 가교된 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전극에 도금 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품. - 세라믹 소자와, 상기 세라믹 소자 표면에 마련된 전극과, 상기 세라믹 소자 및 상기 세라믹 소자와 상기 전극 계면의 공극의 적어도 일부에 충전된 수지 조성물을 포함한 세라믹 전자 부품의 제조 방법으로서,
상기 세라믹 소자 표면을 에칭하여 상기 세라믹 소자의 구성 원소를 이온화하는 기능을 가진 수지 함유 용액을 상기 세라믹 소자 표면에 부여하는 공정과,
수지와 상기 세라믹 소자로부터 이온화되어 석출한 세라믹 소자의 구성 원소 중, 양이온성 원소를 포함하는 수지 조성물을 상기 세라믹 소자 및 상기 세라믹 소자와 상기 전극 계면의 공극의 적어도 일부에 형성하는 공정을 가진 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
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