KR20160049244A - 외부전극용 페이스트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적층형 칩 부품의 외부전극용 페이스트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 외부전극용 페이스트는 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate, MA), 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA), 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate, BA), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate, 2-EHA) 또는 라우릴 메타크릴레이트(Lauryl Methacrylate, LMA) 중 어느 하나가 공중합된 공중합체를 포함한다.

Description

외부전극용 페이스트{Paste for External Electrode}
본 발명은 적층형 칩 부품의 외부전극용 페이스트에 관한 것이다.
일반적으로 적층세라믹커패시터(MLCC), 적층형 인덕터, 바리스터 등 세라믹 재료를 사용하여 제조되는 적층형 칩 부품들은 세라믹 몸체와 세라믹 몸체 내부에 형성된 내부전극 또는 코일 도체 및 상기 내부전극 또는 코일 도체와 전기적으로 연결되어 인쇄회로기판 또는 다른 전자 부품과 연결을 위한 외부전극의 구성을 갖는다.
특히, 적층세라믹커패시터(MLCC)는 고용량의 커패시턴스를 가지면서도 소형으로 제작할 수 있고, 몸체의 외층에 형성된 외부전극으로 인하여 실장이 용이하다는 장점이 있어 각종 전자기기, 특히 모바일 기기에서의 사용이 급증하고 있다.
그런데, 적층세라믹커패시터(MLCC)를 제조하는 공정에서 몸체의 외층에 외부전극용 페이스트를 이용하여 외부전극을 형성한 후 건조를 하는데, 외부전극의 건조 후 후속 공정을 진행하는 과정에서 적층세라믹커패시터(MLCC)가 충격을 받는 경우, 외부전극이 적층세라믹커패시터(MLCC)의 몸체로부터 쉽게 박리되는 불량이 많아 문제가 되고 있다.
종래의 외부전극용 페이스트에는 약 16%의 아크릴 바인더가 포함되는데, 상기 아크릴 바인더의 고분자에 의해 외부전극용 페이스트의 파우더들을 잡아주고 고정시킬 수 있어 외부전극의 형성 시 성형이 가능하게 된다.
외부전극용 페이스트를 적층세라믹커패시터(MLCC)의 몸체 외층에 도포한 뒤 건조하면, 외부전극용 페이스트 내에 존재하던 용매가 휘발 되면서 아크릴 고분자가 단단하게 굳는다. 이는 아크릴 고분자의 유리전이온도(Tg)가 53 ~ 67℃로 상온(25℃)보다 높기 때문에 유리질 상태(glassy state)에 있기 때문으로, 아크릴 고분자는 유리질 상태에서 부서지기 쉽기(brittle) 때문에 충격에 약하게 된다.
따라서, 상온(25℃)에서 외부전극의 박리 불량을 개선하기 위해서는 상온(25℃)보다 낮은 온도의 유리전이온도를 가지는 바인더를 포함하는 외부전극용 페이스트의 개발이 필요하다.
대한민국공개특허공보 제2012-0068622호
본 발명은 종래 외부전극용 페이스트에서 제기되는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 적층형 칩 부품의 제조 공정에서 외부전극용 페이스트 도포 및 건조 후의 외부전극 박리 불량을 감소시키기 위하여 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate) 단위 유닛에 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate, MA), 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA), 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate, BA), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate, 2-EHA) 또는 라우릴 메타크릴레이트(Lauryl Methacrylate, LMA) 중 어느 하나의 단위 유닛이 공중합된 공중합체를 포함하는 외부전극용 페이스트가 제공됨에 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate) 단위 유닛에 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate, MA), 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA), 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate, BA), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate, 2-EHA) 또는 라우릴 메타크릴레이트(Lauryl Methacrylate, LMA) 중 어느 하나의 단위 유닛을 공중합한 공중합체를 포함하는 외부전극용 페이스트가 제공됨에 의하여 달성될 수 있다.
이때, 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate) 단위 유닛과 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate, MA), 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA), 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate, BA), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate, 2-EHA) 또는 라우릴 메타크릴레이트(Lauryl Methacrylate, LMA) 중 어느 하나의 단위 유닛의 비율을 조절하는 방법으로 외부전극용 페이스트의 유리전이온도(Tg)를 조절할 수 있으며, 종래의 외부전극용 페이스트에 비하여 외부전극 박리불량을 감소시킬 수 있는 외부전극용 페이스트를 제조할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 외부전극용 페이스트는 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 공중합체를 형성하는 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate, MA), 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA), 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate, BA), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate, 2-EHA) 또는 라우릴 메타크릴레이트(Lauryl Methacrylate, LMA) 등의 비율을 증가시키는 방법으로 외부전극용 페이스트의 건조 후 탄성을 증가시킬 수 있고, 외부전극 박리 불량을 감소시킬 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 외부전극용 페이스트는 화학식 1로 표시되는 공중합체와 용매를 포함하는 바인더와 도전성 분말을 포함할 수 있는데, 용매는 디하이드로터피네올(dihydroterpineol, DHT) 일수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00001
상기 X는 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate, MA), 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA), 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate, BA), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate, 2-EHA) 또는 라우릴 메타크릴레이트(Lauryl Methacrylate, LMA) 중 어느 하나일 수 있다.
이때, n,m은 1 이상의 정수이고, n:m의 비율은 2:8 내지 8:2일 수 있으며, 상기 공중합체의 중량 평균 분자량은 10,000 내지 900,000일 수 있다.
외부전극용 페이스트에 포함되는 종래의 바인더 조성은 화학식 2로 표시되는 폴리이소부틸 메타크릴레이트(Poly Isobutyl Methacrylate, PiBMA)가 디하이드로터피네올(dihydroterpineol, DHT) 용매에 용해된 용액 형태인데, 폴리이소부틸 메타크릴레이트(Poly Isobutyl Methacrylate, PiBMA)의 유리전이온도(Tg)가 53~67℃로 상온(25℃)보다 높기 때문에, 외부전극용 페이스트를 적층세라믹커패시터(MLCC)의 몸체 외층에 도포한 뒤 건조하면, 외부전극용 페이스트 내에 존재하던 용매가 휘발 되면서 아크릴 고분자가 단단하게 굳게 된다. 따라서, 외부 충격 시 외부전극이 적층형 소자몸체에서 벗겨지는 이른바 박리 불량이 발생할 수 있다.
Figure pat00002
그런데, 본 발명의 실시예에의한 외부전극용 페이스트에 포함되는 공중합체의 경우는, 하기 표 1에 나타난 바와 같이 상온(25℃)보다 낮은 유리전이온도를 갖는 단위 유닛을 사용하여 종래의 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 공중합체를 형성하도록 하여 외부전극용 페이스트에 사용되는 바인더에 포함하기 때문에 외부전극용 페이스트의 전체 유리전이온도(Tg)를 상온(25℃) 이하로 낮출 수 있게 된다.
Figure pat00003
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 외부전극용 페이스트를 사용하면 적층형 세라믹 칩 부품의 외부전극 도포 및 건조 후 외부전극에 탄성이 부여될 수 있어, 외부 충격으로 인한 외부전극의 박리 불량을 줄일 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 외부전극용 페이스트에 포함되는 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate, MA)의 공중합체는 화학식 3으로 표시된다.
Figure pat00004
이때, n과 m의 비율은 2:8 내지 8:2의 범위를 가지며, n의 비율이 8을 넘어가면 유리전이온도(Tg)가 낮은 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate, MA)의 비율이 줄어들기 때문에 외부전극용 페이스트의 유리전이온도를 상온(25℃) 이하로 낮출 수 없게 될 수 있으며, n의 비율이 2보다 낮은 경우에는 외부전극용 페이스트의 성형성이 나빠질 수 있다.
상기 공중합체는 용액중합법, 유화중합법, 현탁중화법 등을 사용하여 합성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 외부전극용 페이스트는 금속파우더, 분산제, 첨가제 및 상기 공중합체와 용매를 포함하는 바인더를 혼합하여 교반하는 방법으로 제조할 수 있으며, 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate, MA)의 비율을 조절하는 방법을 통하여 상기 바인더 및 상기 외부전극용 페이스트의 유리전이온도(Tg)를 조절할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 외부전극용 페이스트에 포함되는 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA)의 공중합체는 화학식 4로 표시된다.
Figure pat00005
이때, n과 m의 비율은 2:8 내지 8:2의 범위를 가지며, n의 비율이 8을 넘어가면 유리전이온도(Tg)가 낮은 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA)의 비율이 줄어들기 때문에 외부전극용 페이스트의 유리전이온도를 상온(25℃) 이하로 낮출 수 없게 될 수 있으며, n의 비율이 2보다 낮은 경우에는 외부전극용 페이스트의 성형성이 나빠질 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 외부전극용 페이스트에 포함되는 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate, BA)의 공중합체는 화학식 5로 표시된다.
Figure pat00006
이때, n과 m의 비율은 2:8 내지 8:2의 범위를 가지며, n의 비율이 8을 넘어가면 유리전이온도(Tg)가 낮은 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate, BA)의 비율이 줄어들기 때문에 외부전극용 페이스트의 유리전이온도를 상온(25℃) 이하로 낮출 수 없게 될 수 있으며, n의 비율이 2보다 낮은 경우에는 외부전극용 페이스트의 성형성이 나빠질 수 있다.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 외부전극용 페이스트에 포함되는 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate, 2-EHA)의 공중합체는 화학식 6으로 표시된다.
Figure pat00007
이때, n과 m의 비율은 2:8 내지 8:2의 범위를 가지며, n의 비율이 8을 넘어가면 유리전이온도(Tg)가 낮은 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate, 2-EHA)의 비율이 줄어들기 때문에 외부전극용 페이스트의 유리전이온도를 상온(25℃) 이하로 낮출 수 없게 될 수 있으며, n의 비율이 2보다 낮은 경우에는 외부전극용 페이스트의 성형성이 나빠질 수 있다.
본 발명의 제 5 실시예에 따른 외부전극용 페이스트에 포함되는 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 라우릴 메타크릴레이트(Lauryl Methacrylate, LMA)의 공중합체는 화학식 7로 표시된다.
Figure pat00008
이때, n과 m의 비율은 2:8 내지 8:2의 범위를 가지며, n의 비율이 8을 넘어가면 유리전이온도(Tg)가 낮은 라우릴 메타크릴레이트(Lauryl Methacrylate, LMA)의 비율이 줄어들기 때문에 외부전극용 페이스트의 유리전이온도를 상온(25℃) 이하로 낮출 수 없게 될 수 있으며, n의 비율이 2보다 낮은 경우에는 외부전극용 페이스트의 성형성이 나빠질 수 있다.
표 2는 외부전극용 페이스트에 포함되는 중합체의 단위 유닛인 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA)의 비율에 따른 외부전극 박리 불량 발생빈도의 데이터인데, 각각의 비율에 따라 50개씩의 적층세라믹커패시터(MLCC)을 제조한 뒤, 외부전극용 페이스트 건조 후 외부 충격을 주어 박리 불량이 생긴 적층세라믹커패시터(MLCC)의 수를 측정하였다.
Figure pat00009
표 2에 기재된 바와 같이, 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA)의 비율이 10:0인 경우, 즉, 종래의 외부전극용 페이스트와 같이 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)만의 중합체를 사용한 외부전극용 페이스트의 경우 총 50개 중 27개에서 불량이 발생한 것에 반하여, 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA)의 비율이 8:2인 경우는 19개, 7:3인 경우는 13개의 불량이 발생한 것을 볼 수 있다.
이는, 유리전이온도(Tg)가 53 ~ 67℃로 상온(25℃)보다 높은 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)의 공중합체 내의 비율이 줄어들수록, 즉, 유리전이온도(Tg)가 고분자상태에서 -24℃로 상온(25℃)보다 낮은 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA)의 비율이 늘수록 전체 외부전극용 페이스트의 유리전이온도(Tg)가 낮아지기 때문에 외부전극용 페이스트의 도포와 건조 후에 외부전극에 탄성이 부여되기 때문에 외부전극 박리 불량이 감소하는 것으로 판단된다.
따라서, 이소부틸 메타크릴레이트(Isobutyl Methacrylate)와 공중합체를 형성하는 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate, MA), 에틸 아크릴레이트(Ethyl Acrylate, EA), 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate, BA), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate, 2-EHA) 또는 라우릴 메타크릴레이트(Lauryl Methacrylate, LMA) 등의 비율을 증가시키는 방법으로 외부전극용 페이스트의 건조 후 탄성을 증가시킬 수 있고, 외부전극 박리 불량을 감소시킬 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명을 실시함에 있어서 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. 다음 화학식으로 표시되는 공중합체를 포함하는 외부전극용 페이스트.
    (화학식)
    Figure pat00010

    단, n,m은 1 이상의 정수이고, n:m의 비율은 2:8 내지 8:2임.
  2. 다음 화학식으로 표시되는 공중합체를 포함하는 외부전극용 페이스트.
    (화학식)
    Figure pat00011

    단, n,m은 1 이상의 정수이고, n:m의 비율은 2:8 내지 8:2임.
  3. 다음 화학식으로 표시되는 공중합체를 포함하는 외부전극용 페이스트.
    (화학식)
    Figure pat00012

    단, n,m은 1 이상의 정수이고, n:m의 비율은 2:8 내지 8:2임.
  4. 다음 화학식으로 표시되는 공중합체를 포함하는 외부전극용 페이스트.
    (화학식)
    Figure pat00013

    단, n,m은 1 이상의 정수이고, n:m의 비율은 2:8 내지 8:2임.
  5. 다음 화학식으로 표시되는 공중합체를 포함하는 외부전극용 페이스트.
    (화학식)
    Figure pat00014

    단, n,m은 1 이상의 정수이고, n:m의 비율은 2:8 내지 8:2임.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부전극용 페이스트는 디하이드로터피네올(dihydroterpineol, DHT)을 상기 공중합체의 용매로 포함하는 외부전극용 페이스트.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공중합체의 중량 평균 분자량은 10,000 내지 900,000인 외부전극용 페이스트.
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