KR20160110123A - Multilayer ceramic capacitor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 세라믹 콘덴서 및 그 제조방법에 관한 것이고, 자세한 내용은 내부전극을 포함한 세라믹 소체에 상기 내부전극과 도통하도록 외부전극이 배설된 구조를 가지는 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a ceramic capacitor and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a multilayer ceramic capacitor having a structure in which an external electrode is disposed so as to be electrically connected to a ceramic body including an internal electrode, and a method of manufacturing the same.
대표적인 세라믹 전자부품의 하나에, 예를 들면, 일본국 공개특허공보 2006-213946호에 개시되어 있는 것과 같은 적층 세라믹 콘덴서가 있다. As one of typical ceramic electronic components, there is a multilayer ceramic capacitor as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-213946.
이 적층 세라믹 콘덴서는 도 4에 나타내는 바와 같이, 유전체층인 세라믹층(101)을 통해서 복수의 내부전극(102(102a, 102b))이 적층된 세라믹 적층체(세라믹 소체)(110)와, 이 세라믹 적층체(110)의 한 쌍의 단면(103(103a, 103b))에 각각 마련된 한 쌍의 외부전극(104(104a, 104b))을 포함하고 있고, 해당 한 쌍의 외부전극(104(104a, 104b))이 내부전극(102(102a, 102b)과 도통하도록 배설된 구조를 가지고 있다.As shown in Fig. 4, this multilayer ceramic capacitor includes a ceramic laminate (ceramic body) 110 in which a plurality of internal electrodes 102 (102a and 102b) are laminated via a
그리고 외부전극(104(104a, 104b))은 예를 들면, Cu분말을 도전성분으로 하는 도전성 페이스트를 베이킹함으로써 형성됨과 함께 세라믹 소체(110)의 단면(103)으로부터 그 주면(主面)이나 측면을 감싸도록 형성된 소결 금속층(105(105a, 105b))과, 그 표면을 덮도록 형성된 도금막(106(106a, 106b))으로 부터 형성되어 있다.The external electrodes 104 (104a and 104b) are formed, for example, by baking an electroconductive paste containing Cu powder as a conductive component. The external electrodes 104 (104a and 104b) And a plating film 106 (106a, 106b) formed to cover the surface of the sintered metal layer 105 (105a, 105b).
한편, 도금막(106(106a, 106b))은 소결 금속층(105(105a, 105b))의 표면에 형성된 Ni 도금막(107(107a, 107b))과, Ni 도금막(107(107a, 107b))의 위에 형성된 Sn 도금막(108(108a, 108b))을 포함하고 있다. On the other hand, the plated films 106 (106a and 106b) are formed of Ni plating films 107 (107a and 107b) formed on the surfaces of the sintered metal layers 105 (105a and 105b), Ni plating films 107 (107a and 107b) And a Sn plating film 108 (108a, 108b) formed on the
그리고 상기 공보에는 해당 공보에 개시된 발명에 의하면, Ni 도금막 등이 세라믹 적층체(110)의 표면에 성장할 일이 없으면서 솔더 젖음성이 뛰어난 외부전극을 포함한 적층 세라믹 콘덴서가 얻어진다고 기재되어 있다. In this publication, it is described that a multilayer ceramic capacitor including an external electrode having excellent solder wettability can be obtained without the Ni plating film or the like being grown on the surface of the
그러나 도전성 페이스트를 베이킹하는 과정에서 도전성 페이스트를 구성하는 금속재료가 내부전극측에 확산함으로써 내부전극이 팽창하고, 예를 들면, 단면측으로부터 보아 최상층 및 최하층의 내부전극의 양단부로부터 세라믹 소체의 4개의 각부를 향하는 크랙이 생긴다는 문제점이 있다. 또한, 확산을 억제하기 위해서 도전성 페이스트를 베이킹하는 온도를 낮게 한 경우에는, 내부전극과 외부전극의 접합 신뢰성이 저하한다는 문제점이 있다. However, in the course of baking the conductive paste, the metal material constituting the conductive paste is diffused to the inner electrode side and the inner electrode expands. For example, from the both end portions of the uppermost and lowermost internal electrodes as viewed from the end face side, There is a problem that cracks are generated toward each corner. In addition, when the temperature for baking the conductive paste is lowered in order to suppress the diffusion, there is a problem that reliability of bonding between the internal electrode and the external electrode is lowered.
본 발명은 상기 과제를 해결하는 것이며, 외부전극을 구성하는 금속의 내부전극에 대한 확산에 기인해서 세라믹 소체에 크랙이 발생하는 것을 억제 또는 방지하는 것이 가능한 신뢰성이 높은 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention solves the above problems and provides a highly reliable multilayer ceramic capacitor capable of suppressing or preventing generation of cracks in a ceramic body due to diffusion of a metal constituting the external electrode into internal electrodes and a manufacturing method thereof The purpose is to provide.
본 발명에 기초하는 적층 세라믹 콘덴서는 세라믹 소체와, 한 쌍의 외부전극을 포함하고 있다. 상기 세라믹 소체는 유전체 세라믹으로 이루어지는 복수의 유전체층과, 상기 복수의 유전체층의 각각을 통해서 적층된 복수의 내부전극을 포함하고 있다. 상기 세라믹 소체는 제1 주면 및 상기 제1 주면에 대향하는 제2 주면과, 상기 제1 주면에 직교하는 제1 단면 및 상기 제1 단면에 대향하는 제2 단면과, 상기 제1 주면 및 상기 제1 단면에 직교하는 제1 측면 및 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 포함하는 직육면체 형상을 가지고 있다. 상기 제1 주면으로부터 상기 제2 주면을 향하는 방향을 두께방향으로 하고, 상기 제1 단면으로부터 상기 제2 단면을 향하는 방향을 길이방향으로 하면서 상기 제1 측면으로부터 상기 제2 측면을 향하는 방향을 폭방향으로 한 경우에, 상기 두께방향은 상기 유전체층 및 상기 내부전극의 적층방향과 합치하고 있다. 상기 복수의 내부전극은 상기 두께방향에 있어서 교대로 상기 제1 단면 및 상기 제2 단면에 인출되어 있다. 상기 한 쌍의 외부전극은 각각 상기 제1 단면 및 상기 제2 단면에 인출된 상기 내부전극과 도통하도록 상기 세라믹 소체에 배설되어 있다. 상기 내부전극은 Ni를 포함하고 있다. 상기 외부전극은 상기 세라믹 소체상에 형성되어 있고, 상기 내부전극에 도통하는 Cu를 포함하는 소결 금속층을 포함하고 있다. 상기 내부전극과 상기 외부전극과의 접합부에는 Cu 및 Ni의 상호 확산층이 상기 내부전극과 상기 외부전극에 걸쳐서 존재하고 있다. 상기 상호 확산층은 상기 내부전극측에 있어서, 상기 제1 단면 또는 상기 제2 단면부터 상기 길이방향의 안쪽 선단까지의 치수인 두께(깊이)가 0.5㎛ 이상 5㎛ 이하가 되도록 존재하고 있다. 상기 상호 확산층은 상기 외부전극측에 있어서, 상기 제1 단면 또는 상기 제2 단면부터 상기 길이방향의 외측 선단까지의 치수인 두께(깊이)가 상기 소결 금속층의 두께의 2.5% 이상 33.3% 이하가 되도록 존재하고 있다. A multilayer ceramic capacitor according to the present invention includes a ceramic body and a pair of external electrodes. The ceramic body includes a plurality of dielectric layers made of dielectric ceramics and a plurality of internal electrodes stacked through each of the plurality of dielectric layers. Wherein the ceramic body has a first main surface and a second main surface facing the first main surface, a first end surface perpendicular to the first main surface, and a second end surface opposed to the first end surface, And has a rectangular parallelepiped shape including a first side face perpendicular to one end face and a second side face opposite to the first side face. Wherein a direction from the first main surface to the second main surface is a thickness direction and a direction from the first side surface to the second side surface is a width direction The thickness direction coincides with the stacking direction of the dielectric layer and the internal electrode. And the plurality of internal electrodes are drawn out to the first end face and the second end face alternately in the thickness direction. And the pair of external electrodes are arranged on the ceramic body so as to be electrically connected to the internal electrode drawn out to the first end face and the second end face, respectively. The internal electrode contains Ni. The external electrode includes a sintered metal layer formed on the ceramic body and containing Cu which is in electrical continuity with the internal electrode. And an interdiffusion layer of Cu and Ni is present between the inner electrode and the outer electrode at the junction between the inner electrode and the outer electrode. The interdiffusion layer exists on the side of the internal electrode so that the thickness (depth), which is a dimension from the first end face or the second end face to the inner end in the longitudinal direction, is 0.5 占 퐉 or more and 5 占 퐉 or less. Wherein the interdiffusion layer has a thickness (depth) in a range from the first end face or the second end face to the outer end in the longitudinal direction of the interdiffusion layer at least 2.5% to 33.3% of the thickness of the sintered metal layer .
상기 구성을 채용함으로써 외부전극을 구성하는 금속의 내부전극에 대한 확산에 기인해서 세라믹 소체에 크랙이 발생하는 것을 억제 또는 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것이 가능해진다. By employing the above-described structure, it is possible to suppress or prevent cracks from occurring in the ceramic body due to diffusion of the metal constituting the external electrode into the internal electrodes, and it becomes possible to provide a multilayer ceramic capacitor having high reliability.
상기 본 발명에 기초하는 적층 세라믹 콘덴서에 있어서는, 상기 내부전극과 상기 외부전극과의 접합부를, 상기 길이방향 및 상기 두께방향을 포함하는 절단면에서 본 경우에, 상기 외부전극에 접합하고 있는 상기 내부전극의 수의, 상기 내부전극의 전체 수에 대한 비율인 접합율이 70% 이상인 것이 바람직하다. In the multilayer ceramic capacitor according to the present invention, when the junction between the internal electrode and the external electrode is viewed from a cut surface including the longitudinal direction and the thickness direction, the internal electrode Of the number of the internal electrodes to the total number of the internal electrodes is 70% or more.
내부전극과 외부전극과의 상술한 접합율을 70% 이상으로 함으로써 내부전극과 외부전극과의 접속 신뢰성이 높은 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것이 가능해진다. 한편, 소정의 절단면에 있어서 상술한 "접합율이 70% 이상"이라는 것은, 어느 절단면에 있어서는 외부전극에 접합하지 않는 30% 이하의 내부전극이, 다른 어느 쪽의 절단면에 있어서는 외부전극에 접합하고 있을 가능성이 높고, 내부전극과 외부전극이 실용상 문제가 없는 높은 확률로 접합하고 있다고 추측할 수 있는 것과 같은 상황이라는 것이다. It is possible to provide a multilayer ceramic capacitor having high reliability of connection between the internal electrode and the external electrode by setting the above-mentioned bonding ratio between the internal electrode and the external electrode to 70% or more. On the other hand, the above-mentioned "bonding ratio of not less than 70%" on the predetermined cut surface means that not more than 30% of the internal electrodes which do not bond to the external electrodes on any of the cut surfaces are bonded to the external electrodes on the other cut surfaces And it can be assumed that the inner electrode and the outer electrode are bonded with a high probability of practically no problem.
상기 본 발명에 기초하는 적층 세라믹 콘덴서에 있어서는, 상기 외부전극측에 존재하는 상기 상호 확산층에서의 Cu의 비율이, 상기 내부전극측에 존재하는 상기 상호 확산층에서의 Cu의 비율보다도 높은 것이 바람직하고, 또한, 상기 내부전극측에 존재하는 상기 상호 확산층에서의 Ni의 비율이, 상기 외부전극측에 존재하는 상기 상호 확산층에서의 Ni의 비율보다도 높은 것이 바람직하다. In the multilayer ceramic capacitor according to the present invention, the ratio of Cu in the interdiffusion layer present on the external electrode side is preferably higher than that in the interdiffusion layer present on the internal electrode side, It is preferable that a ratio of Ni in the interdiffusion layer existing on the side of the internal electrode is higher than a ratio of Ni in the interdiffusion layer present on the side of the external electrode.
상호 확산층에서의 Cu의 비율 및 Ni의 비율이 상기 관계를 만족하도록 함으로써 내부전극과 외부전극과의 접속 신뢰성이 높은 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것이 가능해진다. It is possible to provide a multilayer ceramic capacitor having high reliability of connection between the internal electrode and the external electrode by making the ratio of Cu and the ratio of Ni in the interdiffusion layer satisfy the above relationship.
상기 본 발명에 기초하는 적층 세라믹 콘덴서에 있어서는, 상기 상호 확산층과 상기 내부전극과의 사이에 산화물층이 존재하고 있는 것이 바람직하다. In the multilayer ceramic capacitor according to the present invention, it is preferable that an oxide layer exists between the interdiffusion layer and the internal electrode.
상호 확산층과 내부전극과의 사이에 존재하는 산화물층은 외부전극의 구성 재료(즉 Cu)가 세라믹 소체의 단면으로부터 내부전극의 안쪽을 향해서 5㎛을 넘게 진행하지 않도록 하는 작용을 다한다. 그 결과, 상호 확산층이 내부전극의 안쪽 깊숙이까지 지나치게 형성되어버리는 것을 억제 또는 방지할 수 있는 것이 되고, 특성이 양호한 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것이 가능해진다. The oxide layer existing between the interdiffusion layer and the internal electrode functions to prevent the constituent material of the external electrode (that is, Cu) from advancing from the end face of the ceramic body toward the inside of the internal electrode by more than 5 mu m. As a result, it is possible to suppress or prevent the interdiffusion layer from being excessively formed deep inside the internal electrode, and it becomes possible to provide a multilayer ceramic capacitor having good characteristics.
상기 본 발명에 기초하는 적층 세라믹 콘덴서에 있어서는 상기 외부전극이, 상기 소결 금속층상에 형성된 Ni 도금막과, 상기 Ni 도금막상에 형성된 Sn 도금막을 포함하고 있는 것이 바람직하다. In the multilayer ceramic capacitor according to the present invention, it is preferable that the external electrode includes a Ni plating film formed on the sintered metal layer and a Sn plating film formed on the Ni plating film.
외부전극이 상기의 구성으로 Ni 도금막과 Sn 도금막을 포함하고 있는 경우에는, Ni 도금막이 내열성에 뛰어난 하지층으로서, Sn 도금막이 솔더 젖음성을 향상시키는 표면층으로서 각각 기능한다. 그 때문에 예를 들면, 회로기판상의 랜드전극상에 솔더링의 방법으로 탑재하는 경우에 있어서, 솔더링성이 양호하면서 접속 신뢰성이 높은 적층 세라믹 콘덴서로 할 수 있다. In the case where the external electrode includes the Ni plating film and the Sn plating film in the above-described configuration, the Ni plating film functions as a ground layer superior in heat resistance, and the Sn plating film functions as a surface layer improving the solder wettability. Therefore, for example, in the case of mounting on the land electrode on the circuit board by the soldering method, a multilayer ceramic capacitor having good solderability and high connection reliability can be obtained.
본 발명에 기초하는 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법은 세라믹 소체와, 한 쌍의 외부전극을 포함한 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법으로서, 이하의 (A)부터 (F)의 공정을 포함하고 있다. A manufacturing method of a multilayer ceramic capacitor based on the present invention is a manufacturing method of a multilayer ceramic capacitor including a ceramic body and a pair of external electrodes, and includes the following steps (A) to (F).
(A) 세라믹 그린시트상에 소성 후에 있어서 내부전극이 되는 내부전극 패턴을 형성하는 공정. (A) A step of forming an internal electrode pattern to be an internal electrode after firing on a ceramic green sheet.
(B) 상기 내부전극 패턴이 인쇄된 상기 세라믹 그린시트와, 상기 내부전극 패턴이 형성되어 있지 않은 세라믹 그린시트를 적층해서 프레스함으로써 머더 적층체를 제작하는 공정. (B) A step of producing a mother laminate by laminating the ceramic green sheet on which the internal electrode pattern is printed and the ceramic green sheet on which the internal electrode pattern is not formed.
(C) 상기 머더 적층체를 자름으로써 미소성의 세라믹 적층체를 얻는 공정. (C) a step of cutting the mother laminates to obtain an unfired ceramic laminate.
(D) 미소성의 상기 세라믹 적층체를 900℃ 이상 1300℃ 이하의 온도조건에서 소성하는 공정. (D) A step of firing the uncured ceramic laminate at a temperature of 900 ° C or more and 1,300 ° C or less.
(E) 소성 후의 상기 세라믹 적층체를 1000℃ 이상 1200℃ 이하의 최고 도달온도에서 환원 분위기하에 있어서 0.5시간 이상 1.5시간 이하에 걸쳐서 유지한 후, 질소 분위기하에 있어서 온도 강하시키는 조건으로 아닐 처리하고, 이에 의해 상기 내부전극의 내부에 산화물층을 형성하는 공정. (E) subjecting the ceramic laminate after baking to a temperature of 1000 ° C or higher and 1200 ° C or lower at a maximum attainable temperature for 0.5 hour or more and 1.5 hours or less in a reducing atmosphere, followed by annealing under a nitrogen reducing atmosphere, Thereby forming an oxide layer in the internal electrode.
(F) 상기 세라믹 소체인 소성 후의 상기 세라믹 적층체의 양단면에 도전성 페이스트를 도포함과 함께 이것을 베이킹함으로써 상기 외부전극의 하지층이 되는 외부전극 본체를 형성하는 공정. (F) A step of applying an electroconductive paste to both end faces of the ceramic laminate after firing, which is the ceramic body, and baking it to form an external electrode body to be a ground layer of the external electrode.
상기 제조방법을 채용함으로써 외부전극을 구성하는 금속의 내부전극에 대한 확산에 기인해서 세라믹 소체에 크랙이 발생하는 것을 억제 또는 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것이 가능해진다. By employing the above-described manufacturing method, generation of cracks in the ceramic body due to diffusion of the metal constituting the external electrode into the internal electrodes can be suppressed or prevented, and it becomes possible to provide a multilayer ceramic capacitor having high reliability.
또한, 상기 본 발명에 기초하는 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법에 의하면, 1000℃ 이상 1200℃ 이하의 최고 도달온도에서 환원 분위기하에 있어서 0.5시간 이상 1.5시간 이하에 걸쳐서 유지한 후, 질소 분위기하에 있어서 온도 강하시키는 조건으로 아닐 처리하도록 하고 있으므로, 상기 본 발명에 기초하는 적층 세라믹 콘덴서를 효율적으로 제조하는 것이 가능해진다. Further, according to the method for producing a multilayer ceramic capacitor according to the present invention, after maintaining at a maximum attained temperature of 1000 ° C or higher and 1200 ° C or lower for 0.5 hour or more and 1.5 hours or less in a reducing atmosphere, Therefore, it is possible to efficiently produce the multilayer ceramic capacitor based on the present invention.
즉, 상기 아닐 처리를 실시함으로써 상기 본 발명에 기초한 적층 세라믹 콘덴서와 같은 Cu 및 Ni의 상호 확산층을 포함한 적층 세라믹 콘덴서나, 또한, 상호 확산층과 내부전극과의 사이에 산화물층이 존재하는 구성의 적층 세라믹 콘덴서를 효율적으로 제조하는 것이 가능해진다. That is, by performing the annealing process, a multilayer ceramic capacitor including an interdiffusion layer of Cu and Ni, such as the multilayer ceramic capacitor based on the present invention, and a multilayer ceramic capacitor including an oxide layer between the interdiffusion layer and the internal electrode It becomes possible to efficiently manufacture the ceramic capacitor.
이 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은 첨부한 도면과 관련하여 이해되는 이 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. These and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the invention, which is to be understood in connection with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 구성을 나타내는 정면단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 외관 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 주요부 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 종래의 적층 세라믹 콘덴서의 외부전극의 구성을 나타내는 정면단면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a front sectional view showing the structure of a multilayer ceramic capacitor according to one embodiment of the present invention. Fig.
2 is a perspective view showing the external structure of a multilayer ceramic capacitor according to one embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a configuration of main parts of a multilayer ceramic capacitor according to one embodiment of the present invention.
4 is a front sectional view showing the structure of an external electrode of a conventional multilayer ceramic capacitor.
이하에 있어서 본 발명의 실시형태를 나타내고, 본 발명의 특징으로 하는 곳을 더 자세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, and the features of the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 한 실시형태(실시형태 1)에 따른 적층 세라믹 콘덴서(50)의 구성을 나타내는 정면단면도이며, 도 2는 적층 세라믹 콘덴서(50)의 외관 구성을 나타내는 사시도이다. 또한, 도 3은 적층 세라믹 콘덴서(50)의 주요부 구성을 나타내는 단면도이다. Fig. 1 is a front sectional view showing the configuration of a multilayer
이 적층 세라믹 콘덴서(50)는 도 1 및 도 2에 있어서 나타내는 바와 같이, 유전체 세라믹으로 이루어지는 복수의 유전체층(1) 및 복수의 유전체층(1) 사이에 위치하는 복수의 계면에 배설된 복수의 내부전극(2(2a, 2b))을 포함하는 세라믹 소체(10)와, 세라믹 소체(10)의 외표면에 내부전극(2(2a, 2b))과 도통하도록 배설된 한 쌍의 외부전극(5(5a, 5b))을 포함하고 있다. 1 and 2, the multilayer
세라믹 소체(10)는 제1 주면(11a) 및 제1 주면(11a)과 대향하는 제2 주면(11b)과, 제1 주면(11a)에 직교하는 제1 단면(21a) 및 제1 단면(21a)과 대향하는 제2 단면(21b)과, 제1 주면(11a) 및 제1 단면(21a)에 직교하는 제1 측면(31a) 및 제1 측면(31a)과 대향하는 제2 측면(31b)을 포함하는 직육면체 형상을 가지고 있다. The
한편, 세라믹 소체(10)의 제1 주면(11a)으로부터 제2 주면(11b)을 향하는 방향이 유전체층(1) 및 내부전극(2(2a, 2b))의 적층방향으로서 두께(T)방향이 되고, 세라믹 소체(10)의 제1 단면(21a)으로부터 제2 단면(21b)을 향하는 방향이 길이(L)방향이 되고, 세라믹 소체(10)의 제1 측면(31a)으로부터 제2 측면(31b)을 향하는 방향이 폭(W)방향이 된다(도 2 참조). On the other hand, when the direction from the first
내부전극(2(2a, 2b))은 각각 세라믹 소체(10)의 제1 단면(21a) 및 제2 단면( 21b)에 교대로 노출하도록 형성되어 있다. 내부전극(2(2a, 2b))을 구성하는 도전 재료로서는, Ni를 주성분으로 하는 재료가 이용되고 있다. The internal electrodes 2 (2a and 2b) are formed so as to be alternately exposed to the
또한, 외부전극(5(5a, 5b))은 각각 세라믹 소체(10)의 제1 단면(21a) 및 제2 단면(21b)으로부터 제1 주면(11a) 및 제2 주면(11b) 및 제1 측면(31a) 및 제2 측면(31b)을 감싸도록 형성되어 있고, 각각 제1 단면(21a) 및 제2 단면(21b)에 노출된 내부전극(2(2a, 2b))과 도통하고 있다. The
또한, 외부전극(5(5a, 5b))은 세라믹 소체(10)상에 형성된 Cu를 포함하는 소결 금속층(외부전극 본체)(13a)과, 외부전극 본체(13a)상에 형성된 도금막(13b, 13c)을 가지고 있다. 외부전극 본체(13a)는 금속분말과 유리를 포함하는 도전성 페이스트를 세라믹 소체(11)의 제1 단면(21a) 및 제2 단면(21b)에 도포해서 소성함으로써 형성되어 있다. 외부전극 본체(13a)를 구성하는 재료로서는 Cu를 주성분으로 하는 금속이 이용되고 있다. The outer electrodes 5 (5a and 5b) include a sintered metal layer (outer electrode body) 13a containing Cu formed on the
도금막(13b)은 외부전극 본체(13a)의 표면을 덮도록 형성되어 있고, 도금막(13b)을 구성하는 재료로서는 Ni가 이용되고 있다. The
또한, 도금막(13c)은 상기 도금막(13b)의 표면을 덮도록 형성되어 있고, 도금막(13c)을 구성하는 재료로서는 Sn이 이용되고 있다. The plated
최외층의 도금막(13c)으로서는 그 밖에도 Pd, Cu, Au 등의 금속을 이용할 수 있다. 각각의 도금막(13b, 13c)의 두께는 예를 들면, 0.1㎛ 이상 20㎛ 이하로 할 수 있다. As the
이 실시형태에서는 도금막(13b, 13c)을 전해도금의 방법으로 형성했다. In this embodiment, the plating
한편, 이 실시형태에서는 도금막이 Ni 도금막 및 Sn 도금막의 2종류(2층)의 도금막으로부터 형성되어 있지만, 도금막은 단층 구조로 하는 것도 가능하고, 또한, 3층 이상의 복수층 구조로 하는 것도 가능하다. On the other hand, in this embodiment, the plated film is formed from two types (two layers) of plated films of Ni plated film and Sn plated film, but the plated film may have a single layer structure, It is possible.
그리고 이 적층 세라믹 콘덴서(50)에 있어서, 내부전극(2(2a, 2b))과 외부전극(5(5a, 5b))과의 접합부에는 도 3에 나타내는 바와 같이 Cu 및 Ni의 상호 확산층(40)이 내부전극(2)과 외부전극(5)에 걸쳐서 존재하고 있다. As shown in FIG. 3, at the junction between the internal electrodes 2 (2a and 2b) and the external electrodes 5 (5a and 5b) in the multilayer
내부전극(2)측에는 제1 단면(21a) 또는 제2 단면(21b)으로부터 길이방향의 안쪽을 향해서 0.5㎛ 이상 5㎛ 이하의 두께(깊이)의 상호 확산층(40a)이 존재하고 있다. On the side of the
또한, 외부전극(5)측에는 제1 단면(21a) 또는 제2 단면(21b)으로부터 길이방향의 외측선단까지의 치수인 두께(깊이)가 소결 금속층(외부전극 본체)(13a)의 두께의 2.5% 이상 33.3% 이하의 상호 확산층(40b)이 존재하고 있다. On the
한편, 상호 확산층(40(40a, 40b))의 존재나, 내부전극(2)측의 상호 확산층(40a)의 두께(t1) 및 외부전극(5)측의 상호 확산층(40b)의 두께(t2)는 이하의 방법으로 확인했다. On the other hand, the presence of the interdiffusion layers 40 (40a, 40b), the thickness t1 of the
적층 세라믹 콘덴서(50)를 세라믹 소체(10)의 제1 단면(21a) 및 제1 주면(11a)과 직교하는 방향을 따라 칩 치수의 1/2까지 연마하고, 내부전극(2)의 연마 처짐(polishing sag)을 밀링 처리함으로써 시료를 제작했다. 그리고 상술한 바와 같이 하여 제작한 시료를 WDX에 의해 이하의 조건으로 분석하고, 원소의 농도를 측정했다. The multilayer
관찰 전 처리: 플랫 밀링 3㎸/5min/60°처리 후, C 코팅 처리 Pre-observation treatment: Flat milling After 3 kV / 5 min / 60 ° treatment, C coating treatment
가속 전압: 15.0㎸Acceleration voltage: 15.0 kV
조사 전류: 5×10-8A Survey current: 5 × 10 -8 A
배율: 3000배 Magnification: 3000 times
Dwell Time(1개의 화소에서의 획득 시간): 40㎳Dwell Time (acquisition time in one pixel): 40 ms
분석 깊이(참고): 1㎛~2㎛ Analysis depth (reference): 1 ㎛ to 2 ㎛
그리고 내부전극측의 상호 확산층(40a)에 대해서는 세라믹 소체(10)의 제1 단면(21a) 또는 제2 단면(21b) 측으로부터 내부전극(2)측을 향해서 세라믹 소체(10)의 길이(L)방향을 따라 검사를 실시하고, Cu의 원소가 검출되지 않게 된 점까지의 거리를 내부전극(2)측의 상호 확산층(40a)의 두께(t1)로 했다. The
또한, 외부전극(5)측의 상호 확산층(40b)에 대해서는, 세라믹 소체(10)의 제1 단면(21a) 또는 제2 단면(21b)측으로부터 외부전극(5)측을 향해서 외부전극(5)의 두께방향(세라믹 소체(10)의 길이(L)방향)을 따라 검사를 실시하고, Ni의 원소가 검출되지 않게 된 점까지의 거리를 외부전극(5)측의 상호 확산층(40b)의 두께(t2)로 했다. The
여기서 분석방향은 단면에 대하여 법선방향이 된다. Here, the analysis direction is normal to the section.
상술한 바와 같이, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에 있어서는, 내부전극측의 상호 확산층(40a)의 두께(t1)가 0.5㎛ 이상 5㎛ 이하로 되어 있고, 외부전극측의 상호 확산층(40b)의 두께(t2)가 소결 금속층(외부전극 본체)(13a)의 두께(t0)의 2.5% 이상 33.3% 이하로 되어 있다. As described above, in the multilayer ceramic capacitor of the present invention, the thickness t1 of the
내부전극(2)측의 상호 확산층(40a)의 두께(t1)가 0.5㎛ 미만의 경우, 또는, 외부전극(5)측의 상호 확산층(40b)의 두께(t2)가 소결 금속층(외부전극 본체)(13a)의 두께(t0)의 2.5% 미만의 경우에는, 내부전극(2)과 외부전극(5)과의 도통 신뢰성이 저하하고, 전압 인가 및 방전이 반복되면 내부전극(2)과 외부전극(5)의 접속이 끊어져, 정전용량의 저하(용량 불량)를 야기한다. When the thickness t1 of the
또한, 내부전극(2)측의 상호 확산층(40a)의 두께(t1)가 5㎛을 넘으면, 상호 확산층(40a)에 의해 내부전극(2)의 두께가 증가하기 때문에, 내부전극(2)이 노출하고 있는 세라믹 소체(10)의 제1 단면(21a) 또는 제2 단면(21b)측으로부터 보아, 적층방향의 최상층 및 최하층의 내부전극(2)의 양단부로부터 세라믹 소체(10)의 4개의 각부를 향하는 크랙이 생기기 쉬워진다. When the thickness t1 of the
또한, 상술의 도금막(13b, 13c)을 형성하기 위한 도금 공정에서의 화학반응에 의해 수소이온이 발생하고, 이 수소이온이 내부전극(2)에 흡장되고, 주위의 유전체층(1)을 서서히 환원해서 절연저항을 열화시키는 등의 문제를 일으킬 우려가 있다. 이에 대해 외부전극(5)측에 상호 확산층(40b)을 포함하면서 외부전극(5)측의 상호 확산층(40b)의 두께(t2)를 소결 금속층(13a)의 두께(t0)의 33.3% 이하로 억제함으로써 수소의 세라믹 소체(10)에 대한 침입을 방지하는 것이 가능해진다. In addition, hydrogen ions are generated by the chemical reaction in the plating process for forming the plating
한편, 외부전극(5)측의 상호 확산층(40b)의 두께가 소결 금속층(13a)의 두께(t0)의 33.3%를 넘으면, 상호 확산층(40)에 포함되는 Ni가 전달되어 수소가 침입하기 쉬워진다. On the other hand, when the thickness of the
또한, 이 실시형태의 적층 세라믹 콘덴서는 상호 확산층의 내부전극측에 산화물층을 포함하고 있다. 단, 산화물층은 반드시 상호 확산층에 인접해서 존재하고 있을 필요는 없고, 상호 확산층과는 간격을 두고 존재하고 있어도 된다. 이 산화물층은 외부전극의 구성 재료의 확산이 내부전극의 안쪽을 향해서 5㎛을 넘어서 진행되지 않도록 하는 작용효과를 발휘한다. 한편, 산화물층의 존재는 상호 확산층의 존재 및 두께를 조사한 방법과 같은 방법으로 WDX에 의해 확인할 수 있다. Further, the multilayer ceramic capacitor of this embodiment includes an oxide layer on the inner electrode side of the interdiffusion layer. However, the oxide layer does not necessarily exist adjacent to the interdiffusion layer, but may be spaced apart from the interdiffusion layer. This oxide layer exerts the function of preventing the diffusion of the constituent material of the external electrode from progressing beyond 5 mu m toward the inside of the internal electrode. On the other hand, the presence of the oxide layer can be confirmed by WDX in the same manner as the method of examining the existence and thickness of the interdiffusion layer.
또한, 이 실시형태의 적층 세라믹 콘덴서에 있어서는, 외부전극 본체의 표면에 형성된 도금층(13b, 13c)(도 1) 중 최외층의 도금층(13c)과, 세라믹 소체(10)를 구성하는 세라믹층(최외층)(2)과의 사이에, 수소와 공유결합형 수소화물을 형성하는 원소(단, 비점이 125℃ 미만의 수소화물을 생성하는 원소는 제외함) 및 수소와 경계 영역의 수소화물을 형성하는 원소의 적어도 1종을 함유시키도록 하는 것이 바람직하다. In the multilayer ceramic capacitor of the present embodiment, the outermost layer of the
한편, 수소와 공유결합형 수소화물(covalent hydride)을 형성하는 원소(단, 비점이 125℃ 미만의 수소화물을 생성하는 원소는 제외함)란, 장주기형 주기율표의 In, Tl을 제외하는 붕소족(B, Al, Ga), 탄소족(C, Si, Ge, Sn, Pb), 질소족(N, P, As, Sb, Bi), 산소족(O, S, Se, Te, Po), 할로겐(F, l, Br, I, At) 등의 수소와 화합물을 형성할 수 있는 원소를 말한다. 또한, 수소와 경계 영역의 수소화물을 형성하는 원소란, 공유결합형 수소화물과 금속결합형 수소화물(metal-like hydride)의 경계에 있는 원소로서, 장주기형 주기율표의 Al, Ga를 제외하는 붕소족(In, Tl), 제11족(Cu, Ag, Au), 제12족(Zn, Cd, Hg) 등의 수소와 화합물을 형성할 수 있는 원소를 말한다. 이들의 원소는 수소와 안정된 화합물을 형성한다. 즉, 일단 수소와 결합하면, 그 수소를 이탈시키기 위해서 에너지를 필요로 하고, 수소를 방출하기 어렵다는 성질이 있다. 이 성질을 이용하여, 도금 공정에서 발생한 수소를 외부전극으로부터 상호 확산층을 거쳐 내부전극에 이르는 경로에 있어서 유지시킴으로써 그 이상의 수소의 침입을 방지할 수 있다. On the other hand, an element forming a covalent hydride with hydrogen (except for an element which generates a hydride having a boiling point of less than 125 ° C) is a boron group excluding In and Tl in the long- (C, Si, Ge, Sn, Pb), nitrogen (N, P, As, Sb, Bi), oxygen (O, S, Se, Te, Po) F, l, Br, I, At), and the like. The element forming hydrogen and the hydride in the boundary region is an element at the boundary between the covalent bond hydride and the metal-like hydride, and is a boron atom except for Al and Ga in the long period periodic table, Refers to an element capable of forming a compound with hydrogen such as Group (In, Tl), Group 11 (Cu, Ag, Au), Group 12 (Zn, Cd, Hg) These elements form stable compounds with hydrogen. That is, once combined with hydrogen, energy is required to release the hydrogen, and it is difficult to release hydrogen. By using this property, the hydrogen generated in the plating process can be kept from the external electrode in the path from the external electrode to the internal electrode via the interdiffusion layer, thereby preventing entry of hydrogen therefrom.
한편, 상기 경로의 일부를 구성하는 외부전극 본체(13a)에 수소 유지 원소를 함유시키는 것을 목적으로, 이 실시형태에서는 외부전극 본체(13a)를 형성할 때의 도전성 페이스트 중에 금속 상태에 있는 상기 수소 유지 원소의 분말(수소 유지 금속 분말)을 배합했다. 도전성 페이스트에 배합하는 수소 유지 금속 분말의 비율은 고형분 비율로, 1vol% 이상 40vol% 이하로 하는 것이 바람직하다. On the other hand, in order to contain a hydrogen-retaining element in the external electrode
한편, 수소 유지 금속은 그 금속 단체로 외부전극 본체(13a)에 존재하고 있어도 되고, 또한, 경우에 따라서는 외부전극 본체(13a)의 다른 금속과 상호에 분산되어 있거나 합금화하고 있어도 된다. On the other hand, the hydrogen-retaining metal may be present in the outer electrode
<적층 세라믹 콘덴서의 제조방법> <Manufacturing Method of Multilayer Ceramic Capacitor>
다음으로, 상술의 본 발명의 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법에 대해서 설명한다. Next, a method of manufacturing the multilayer ceramic capacitor according to the embodiment of the present invention will be described.
(1) 우선, 세라믹 그린시트, 내부전극용의 도전성 페이스트, 외부전극 본체(소결 금속층) 형성용의 도전성 페이스트를 준비한다. (1) First, a ceramic green sheet, a conductive paste for an internal electrode, and a conductive paste for forming an external electrode body (sintered metal layer) are prepared.
세라믹 그린시트나 각종 도전성 페이스트에는, 바인더 및 용제가 포함되지만, 이들의 바인더 및 용제로서는, 공지의 유기 바인더나 유기용제를 이용할 수 있다. The ceramic green sheet and various conductive pastes include a binder and a solvent. As the binder and the solvent, a known organic binder or an organic solvent can be used.
(2) 상기 (1)에서 제작한 세라믹 그린시트상에 예를 들면, 스크린 인쇄 등에 의해 소정의 패턴으로 도전성 페이스트를 인쇄하고, 내부전극 패턴을 형성한다. (2) A conductive paste is printed on the ceramic green sheet prepared in the above (1) in a predetermined pattern, for example, by screen printing to form an internal electrode pattern.
(3) 상기 (1)에서 제작한 내부전극 패턴이 인쇄되어 있지 않은 세라믹 그린시트(외층용 세라믹 그린시트)를 소정 매수 적층하고, 그 위에, 상기 (2)에서 내부전극 패턴을 형성한 세라믹 그린시트를 순차 적층하고, 또한, 그 위에 내부전극 패턴이 인쇄되어 있지 않은 외층용 세라믹 그린시트를 소정 매수 적층하여, 머더 적층체를 제작한다.(3) A ceramic green sheet (ceramic green sheet for outer layer) on which the internal electrode pattern prepared in (1) above is not printed is laminated on a predetermined number of sheets, and ceramic green And a predetermined number of ceramic green sheets for an outer layer, on which an internal electrode pattern is not printed, are stacked in this order to prepare a mother laminate.
(4) 머더 적층체를 정수압 프레스 등의 수단에 의해 적층방향으로 프레스 한다. (4) The mother laminate is pressed in the lamination direction by means of an hydrostatic press or the like.
(5) 프레스한 머더 적층체를 소정의 사이즈에 자르고, 각각의 미소성의 세라믹 적층체로 분할한다. 이때, 배럴 연마 등에 의해 모따기를 실시하고, 각각의 미소성의 세라믹 적층체의 각부나 모서리부를 둥글게 하도록 해도 된다.(5) The pressed mother laminates are cut into a predetermined size, and are divided into individual unbaked ceramic laminated bodies. At this time, chamfering may be performed by barrel polishing or the like to round each corner or corner of each unfired ceramic laminate.
(6) 미소성의 세라믹 적층체를 소성한다. 소성온도는 세라믹이나 내부전극의 재료에도 따르지만, 통상은 900℃ 이상 1300℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. (6) The uncured ceramic multilayer body is fired. The sintering temperature depends on the material of the ceramics or the internal electrode, but it is usually preferably 900 占 폚 or more and 1300 占 폚 or less.
(7) 소성된 각각의 세라믹 적층체에 대해서 아닐 처리를 실시하고, 내부전극내에 산화물층을 형성한다. (7) Each of the fired ceramic laminated bodies is annealed to form an oxide layer in the internal electrode.
여기서 아닐 처리는 소성 후의 세라믹 적층체를 1000℃ 이상 1200℃ 이하의 최고 도달온도에서 환원 분위기하에 있어서 0.5시간 이상 1.5시간 이하에 걸쳐서 유지한 후, 질소 분위기하에 있어서 온도 하강시키는 조건으로 실시했다. Herein, the annealing was carried out under the condition that the ceramic laminated body after firing was maintained for at least 0.5 hour to less than 1.5 hour under a reducing atmosphere at a maximum attainable temperature of 1000 ° C or higher and 1200 ° C or lower, and then the temperature was lowered under a nitrogen atmosphere.
(8) 소성 후의 세라믹 적층체의 양단면에 외부전극 본체(소결 금속층) 형성용의 도전성 페이스트를 도포하고, 베이킹함으로써 외부전극의 하지층이 되는 외부전극 본체(소결 금속층)를 형성한다. 베이킹온도는, 통상은 700℃ 이상 900℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. (8) A conductive paste for forming an external electrode body (sintered metal layer) is applied to both end surfaces of the fired ceramic laminate and baked to form an external electrode body (sintered metal layer) to be a ground layer of the external electrode. The baking temperature is usually 700 ° C or higher and 900 ° C or lower.
이 공정에서 내부전극과 외부전극과의 접합부에 외부전극에 포함되는 Cu와 내부전극에 포함되는 Ni가 상호 확산한 상호 확산층이 이들 내부전극과 외부전극에 걸치도록 형성된다. In this process, Cu contained in the outer electrode and an interdiffusion layer in which Ni contained in the inner electrode are mutually diffused are formed so as to span the inner electrode and the outer electrode at the junction between the inner electrode and the outer electrode.
(9) 그리고 외부전극 본체(소결 금속층)상에 Ni 도금을 실시하고, 외부전극 본체(소결 금속층)를 덮는 Ni 도금막을 형성하고, 더 Sn 도금을 실시하여 Ni 도금막을 덮는 Sn 도금막을 형성한다. (9) Then, Ni plating is performed on the external electrode body (sintered metal layer) to form a Ni plating film covering the external electrode body (sintered metal layer), and Sn plating is further performed to form a Sn plating film covering the Ni plating film.
이에 의해 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같은 적층 세라믹 콘덴서가 얻어진다. As a result, a multilayer ceramic capacitor as shown in Figs. 1 and 2 is obtained.
<실험예 1> <Experimental Example 1>
이 실시형태의 적층 세라믹 콘덴서의 유의성을 확인하기 위해서, Cu 분말을 도전성분으로 하는 도전성 페이스트에 Sn이 첨가된 도전성 페이스트를 이용하고, 표 1의 시료번호 1~10의 시료(적층 세라믹 콘덴서)를 제작했다. In order to confirm the significance of the multilayer ceramic capacitor of this embodiment, a conductive paste to which Sn was added was used as a conductive paste containing Cu powder as a conductive component, and a sample (multilayer ceramic capacitor) of Sample Nos. 1 to 10 .
한편, 도전성 페이스트가 상세한 사양은 이하와 같이 했다. On the other hand, detailed specifications of the conductive paste were as follows.
고형분량: 25vol% Solid content: 25 vol%
고형분중의 Cu 분말의 비율: 70vol% The ratio of Cu powder in the solid content: 70 vol%
고형분중의 유리의 비율: 25vol% Ratio of glass in solid content: 25 vol%
고형분중의 Sn의 비율: 5vol% The ratio of Sn in the solid content: 5 vol%
Cu 분말의 입경: 3㎛ Particle size of Cu powder: 3 탆
유리의 입경: 2㎛Glass particle size: 2 탆
유리의 조성: BaO-SrO-B2O3-SiO2계 유리프릿(유리프릿이 산화물 환산으로, BaO: 10중량%~50중량%, B2O3: 3중량%~30중량%, SiO2: 3중량%~30중량%계의 유리) Composition of glass: BaO-SrO-B 2 O 3 -SiO 2 glass frit (glass frit containing 10% by weight to 50% by weight of BaO, 3% by weight to 30% by weight of B 2 O 3 , 2 : 3% by weight to 30% by weight glass)
그리고 표 1의 시료번호 1~10의 시료를 제작함에 있어서는, 이 도전성 페이스트를 세라믹 소체(10)의 제1 단면(21a) 및 제2 단면(21b)에 도포해서 소성하고, 외부전극 본체(소결 금속층)(13a)를 형성했다(도 1 참조). The samples of
그 후, 외부전극 본체(13a)의 외측에 전해도금에 의해 Ni로 이루어지는 도금막(13b)을 형성하고, 또한, 그 외측에 전해도금에 의해 Sn으로 이루어지는 도금막(13c)을 형성했다. Thereafter, a plated
이에 의해 표 1의 시료번호 1~10의 시료를 얻었다. As a result,
제작한 적층 세라믹 콘덴서는 대체로 용량이 10㎌, 정격 전압이 6.3V, 치수가 길이 1.0㎜, 폭 0.5㎜, 높이 0.5㎜이며, 도금막(13b)의 두께가 3㎛, 도금막(13c)의 두께가 3㎛인 것이다. The thickness of the plated
한편, 이 실시형태에서는 외부전극 본체(13a)의 두께가 10㎛의 시료(표 1의 시료번호 1~6의 시료)와 5㎛의 시료(표 1의 시료번호 7~10의 시료)를 제작했다. On the other hand, in this embodiment, a sample (samples of sample Nos. 1 to 6 of Table 1) and a sample of 5 占 퐉 (samples of sample Nos. 7 to 10 of Table 1) did.
또한, 표 1의 시료번호 1~10의 시료는 내부전극(2)측의 상호 확산층(40a)의 두께가 거의 3㎛이 되도록 하여, 본 발명의 요건을 충족하도록 했다. The samples of sample Nos. 1 to 10 in Table 1 were made to satisfy the requirements of the present invention such that the thickness of the
그리고 상술한 바와 같이 하여 제작한 표 1의 시료번호 1~10의 각 시료에 대해서 이하에 설명하는 방법으로 고온 부하 시험 및 0Ω 방전 시험을 실시했다. Each sample of the sample Nos. 1 to 10 of Table 1 produced as described above was subjected to a high-temperature load test and a 0? Discharge test by the method described below.
<고온 부하 시험> <High Temperature Load Test>
이하의 조건으로 온도와 전압을 설정하여 72시간 방치했다. The temperature and voltage were set under the following conditions and left for 72 hours.
온도: 125℃Temperature: 125 ° C
인가전압: 3.2V Applied voltage: 3.2V
그로부터, 절연저항 LogIR을 조사했다. 그리고 LogIR이 0.5보다 낮아진 시료를 불량으로서 계수했다. 한편, 시험에 제공한 시료 수는 20개로 했다. From there, the insulation resistance LogIR was investigated. And samples with LogIIR lower than 0.5 were counted as defective. Meanwhile, the number of samples provided to the test was 20.
<0Ω 방전 시험> <0? Discharge Test>
각 시료를 온도 150℃로 1시간 열처리하고, 24시간 방치했다. 그 후, 각 시료에 대해서 정전용량을 측정했다. Each sample was heat-treated at a temperature of 150 占 폚 for 1 hour and allowed to stand for 24 hours. Thereafter, the electrostatic capacity was measured for each sample.
그리고 각 시료에 20V, 5초간의 조건으로 전압을 인가한 후, 스테인리스 접시에 시료를 낙하시킴으로써 방전(0Ω 방전)시켜서, 이것을 5회 반복해서 실시했다. Then, a voltage was applied to each sample under conditions of 20 V for 5 seconds, and the sample was dropped into a stainless steel dish to discharge (0? Discharge), and this was repeated five times.
그 후, 온도 150℃로 1시간 열처리하고, 24시간 방치 후, 정전용량의 측정을 실시했다. 정전용량이 5% 이상 저하한 시료를 불량으로서 계수했다. 한편, 시험에 제공한 시료수는 20개로 했다. Thereafter, the substrate was heat-treated at a temperature of 150 占 폚 for 1 hour, left for 24 hours, and then the capacitance was measured. A sample whose electrostatic capacity decreased by 5% or more was counted as defective. Meanwhile, the number of samples provided to the test was 20.
상술한 바와 같이 실시한 고온 부하 시험 및 0Ω 방전 시험의 결과를 표 1에 맞춰서 나타낸다. 한편, 표 1에 있어서 시료번호에 *을 붙인 시료는 본 발명의 요건을 포함하지 않는 시료이다. The results of the high temperature load test and the 0? Discharge test conducted as described above are shown in Table 1. On the other hand, in Table 1, the sample to which * is affixed to the sample number is a sample which does not include the requirement of the present invention.
<평가> <Evaluation>
표 1로부터 외부전극측의 상호 확산층의 두께의, 외부전극 본체의 두께에 대한 비율이 2.5% 이상 33.3% 이하의 범위에 있는 시료번호 2~5, 8, 9의 시료에서는 고온 부하 시험 및 0Ω 방전 시험에 있어서, 불량의 발생은 인정되지 않았다. As shown in Table 1, in the samples Nos. 2 to 5, 8 and 9 in which the ratio of the thickness of the interdiffusion layer on the external electrode side to the thickness of the external electrode body is in the range of 2.5% to 33.3% In the test, the occurrence of defects was not recognized.
한편, 외부전극측의 상호 확산층의 두께의, 외부전극 본체의 두께에 대한 비율이 0.25% 및 1%인 본 발명의 범위를 밑도는 시료번호 1 및 시료번호 7의 시료에서는 0Ω 방전 시험에 있어서, 불량의 발생이 인정되었다. On the other hand, in the samples of Sample Nos. 1 and 7, in which the ratio of the thickness of the interdiffusion layer on the external electrode side to the thickness of the external electrode body was 0.25% and 1%, respectively, Was recognized.
또한, 외부전극측의 상호 확산층의 두께의, 외부전극 본체의 두께에 대한 비율이 50% 및 44.6%인, 본 발명의 범위를 웃도는 시료번호 6 및 시료번호 10의 시료에서는 고온부하 시험에 있어서, 불량의 발생이 인정되었다. In the samples of Sample Nos. 6 and 10, in which the ratio of the thickness of the interdiffusion layer on the external electrode side to the thickness of the external electrode body was 50% and 44.6%, which exceeded the range of the present invention, The occurrence of defects was recognized.
상기의 결과로부터 외부전극측의 상호 확산층의 두께에 대해서는, 외부전극 본체의 두께의 2.5% 이상 33.3% 이하의 범위로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. From the above results, it is understood that the thickness of the interdiffusion layer on the external electrode side is preferably set to a range of 2.5% or more and 33.3% or less of the thickness of the external electrode body.
또한, 외부전극측의 상호 확산층의 두께의, 외부전극 본체의 두께에 대한 비율이 2.5% 이상 33.3% 이하의 범위에 있는 시료번호 2~5, 8, 9의 시료(본 발명의 요건을 만족하는 시료)에 대해서 내부전극과 외부전극의 접합율을 조사했다. The samples of samples Nos. 2 to 5, 8 and 9 having the ratio of the thickness of the interdiffusion layer on the external electrode side to the thickness of the external electrode body in the range of 2.5% or more and 33.3% or less (satisfying the requirements of the present invention Sample) was examined for the bonding ratio between the internal electrode and the external electrode.
한편, 여기서 내부전극과 외부전극과의 접합율이란, 내부전극과 외부전극의 접합부를 세라믹 소체의 길이방향 및 두께방향을 포함하는 절단면에 있어서 WDX로 본 경우에서의 외부전극과 접합하고 있는 내부전극의 수의, 내부전극의 전체 수에 대한 비율을 말한다. Here, the bonding ratio between the inner electrode and the outer electrode is defined as a ratio between the inner electrode and the outer electrode, which is a junction between the inner electrode and the outer electrode in the longitudinal direction and the thickness direction of the ceramic body, To the total number of internal electrodes.
또한, 접합부를 WDX로 본 경우, Cu의 피크 강도가 12.5%를 넘을 경우에는, 외부전극과 내부전극이 접합하고 있다고 판정했다. Further, in the case where the junction is referred to as WDX, when the peak intensity of Cu exceeds 12.5%, it is judged that the external electrode and the internal electrode are bonded.
상술한 바와 같이 하여 내부전극과 외부전극과의 접합율을 조사한 결과, 본 발명의 요건을 만족하는 시료번호 2~5, 8, 9의 시료에 대해서는 접합율이 70% 이상인 것이 확인되었다. As a result of examining the bonding ratio between the internal electrode and the external electrode as described above, it was confirmed that the bonding ratio of the samples of Sample Nos. 2 to 5, 8 and 9 satisfying the requirements of the present invention was 70% or more.
또한, 외부전극측의 상호 확산층의 두께의, 외부전극본체의 두께에 대한 비율이 2.5% 이상 33.3% 이하의 범위에 있는 시료번호 2~5, 8, 9의 시료(본 발명의 요건을 만족하는 시료)에 있어서는, 외부전극측에 존재하는 상호 확산층에서의 Cu의 비율이 내부전극측에 존재하는 상호 확산층에서의 Cu의 비율보다 높은 것이 확인되어 있고, 또한, 내부전극측에 존재하는 상호 확산층에서의 Ni의 비율이 외부전극측에 존재하는 상호 확산층에서의 Ni의 비율보다 높은 것이 확인되어 있다. The samples of samples Nos. 2 to 5, 8 and 9 having the ratio of the thickness of the interdiffusion layer on the external electrode side to the thickness of the external electrode body in the range of 2.5% or more and 33.3% or less (satisfying the requirements of the present invention It is confirmed that the ratio of Cu in the interdiffusion layer existing on the side of the external electrode is higher than that of the interdiffusion layer existing on the side of the internal electrode in the interdiffusion layer on the side of the internal electrode, Of Ni is higher than the ratio of Ni in the interdiffusion layer existing on the external electrode side.
한편, 내부전극을 따라 외부전극을 통하는 선분을 긋고, 그 선분상의 상호 확산층의 두께를 측정함으로써 내부전극측의 상호 확산층의 두께를 측정할 수 있다. On the other hand, the thickness of the interdiffusion layer on the internal electrode side can be measured by drawing a line segment passing through the external electrode along the internal electrode and measuring the thickness of the interdiffusion layer on the line segment.
또한, 상호 확산층의 두께는 적층방향에 늘어서는 각 내부전극 중에서 균등하게 배치되어 있는 10층을 선택하고, 각 10층의 내부전극층에 대한 상호 확산층의 두께를 측정해서 얻은 값의 평균값이다. The thickness of the interdiffusion layer is an average value of values obtained by selecting 10 layers uniformly arranged among the internal electrodes arranged in the stacking direction and measuring the thickness of the interdiffusion layer with respect to each of the internal electrode layers of 10 layers.
또한, 외부전극측의 상호 확산층의 두께의, 외부전극 본체의 두께에 대한 비율이 2.5% 이상 33.3% 이하의 범위에 있는 시료번호 2~5, 8, 9의 시료(본 발명의 요건을 만족하는 시료)에 대해서는 상호 확산층과 내부전극과의 사이에 산화물층이 존재하고 있는 것이 확인되어 있다. The samples of samples Nos. 2 to 5, 8 and 9 having the ratio of the thickness of the interdiffusion layer on the external electrode side to the thickness of the external electrode body in the range of 2.5% or more and 33.3% or less (satisfying the requirements of the present invention It is confirmed that an oxide layer exists between the interdiffusion layer and the internal electrode.
<실험예 2> <Experimental Example 2>
또한, 외부전극 본체의 두께를 40㎛로 하고, 외부전극측의 상호 확산층의 두께를 외부전극 본체의 두께의 10%로 한 것 및 내부전극측의 상호 확산층의 두께를 0.2㎛~7㎛의 범위에서 변화시킨 것 이외에는 상기 실험예 1의 시료(표 1의 시료)의 경우와 동일하게 하고, 표 2의 시료번호 11~15의 시료를 제작했다. The thickness of the external electrode body is 40 占 퐉, the thickness of the interdiffusion layer on the external electrode side is 10% of the thickness of the external electrode body, and the thickness of the interdiffusion layer on the internal electrode side is in the range of 0.2 占 퐉 to 7 占 퐉 , The samples of Sample Nos. 11 to 15 of Table 2 were prepared in the same manner as the sample of Experimental Example 1 (the sample of Table 1).
그리고 제작한 각 시료에 대해서, 크랙 발생 수를 조사하는 시험과 0Ω 방전 시험을 실시했다. Then, for each sample produced, a test for examining the number of cracks and a 0? Discharge test were carried out.
한편, 크랙 발생 수는 각 시료(적층 세라믹 콘덴서)의 두께방향 및 폭방향을 포함하는 면(외부전극이 형성되어 있는 세라믹 소체의 단면)측으로부터 시료를 연마하고, 외부전극이 제거된 시점(연마 깊이)에서 연마를 정지하고, 마이크로스코프로 시료의 각부를 관찰함으로써 조사했다. On the other hand, the number of cracks was measured by polishing the sample from the side of the surface including the thickness direction and the width direction of each sample (multilayer ceramic capacitor) (the end face of the ceramic body where external electrodes are formed) Depth), and observing each part of the sample with a microscope.
구체적으로는 5개의 시료에 대해서, 단면측으로부터 보아 최상층 및 최하층의 내부전극의 양단부로부터 세라믹 소체의 4개의 각부를 향하는 크랙의 발생의 유무를 조사했다. Specifically, with respect to five samples, the presence or absence of occurrence of cracks from the end portions of the uppermost and lowermost internal electrodes toward the four corners of the ceramic body was examined from the cross-sectional side.
한편, 5개의 시료에 대해서, 상술한 바와 같은 4개의 각부를 향하는 크랙의 유무를 조사한 경우에는, 측정 대상 부분은 합계로 20군데가 된다. 그리고 표 2에서는 이 20군데 중, 크랙이 발생한 부분의 수를 크랙 발생 수로서 기재했다. On the other hand, in the case where the presence or absence of cracks directed to the four corners as described above is examined for five samples, the number of measurement target portions is 20 in total. In Table 2, the number of cracks in these 20 cracks is described as the number of cracks.
또한, 표 2의 0Ω 방전 시험에서의 불량의 발생 수는 표 1의 각 시료의 경우와 동일한 방법으로 조사한 것이다. The number of defects in the 0 Ω discharge test in Table 2 was measured in the same manner as in the case of each sample in Table 1.
한편, 표 1에 있어서 시료번호에 *을 붙인 시료는 본 발명의 요건을 포함하지 않는 시료이다. On the other hand, in Table 1, the sample to which * is affixed to the sample number is a sample which does not include the requirement of the present invention.
표 2에 나타내는 바와 같이, 내부전극측의 상호 확산층의 두께가 0.5㎛ 이상 5㎛ 이하의 범위에 있는 시료번호 12~14의 시료에 있어서는, 크랙의 발생이 인정되지 않고, 또한, 0Ω 방전 시험에서의 불량의 발생도 인정받을 수 없는 것이 확인되었다. As shown in Table 2, in the samples of sample Nos. 12 to 14 in which the thickness of the interdiffusion layer on the internal electrode side was in the range of 0.5 占 퐉 to 5 占 퐉, cracks were not observed, It was confirmed that the occurrence of defects of the product can not be recognized.
한편, 내부전극측의 상호 확산층의 두께가 0.2㎛와 본 발명의 범위를 밑도는 시료번호 11의 시료에서는 0Ω 방전 시험에서의 불량의 발생이 인정되었다. On the other hand, in the sample of the sample No. 11 in which the thickness of the interdiffusion layer on the internal electrode side was 0.2 탆 and the range of the present invention was below the range of the present invention, defects were observed in the 0 Ω discharge test.
또한, 내부전극측의 상호 확산층의 두께가 7㎛인 본 발명의 범위를 웃도는 시료번호 15의 시료에서는 크랙의 발생이 생긴 것이 확인되었다. In addition, it was confirmed that the sample of Sample No. 15 exceeding the range of the present invention in which the thickness of the interdiffusion layer on the internal electrode side was 7 mu m was cracked.
상기의 결과로부터, 내부전극측의 상호 확산층의 두께에 대해서는 0.5㎛ 이상 5㎛ 이하의 범위로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 또한, 내부전극을 따라 외부전극을 통하는 선분을 긋고, 그 선분상의 상호 확산층의 두께를 측정함으로써 내부전극측의 상호 확산층의 두께를 측정할 수 있다. 또한, 상호 확산층의 두께는 적층방향에 늘어서는 각 내부전극 중에서 균등하게 배치되어 있는 10층을 선택하고, 각 10층의 내부전극층에 대한 상호 확산층의 두께를 측정해서 얻은 값의 평균값이다. From the above results, it is understood that it is preferable that the thickness of the interdiffusion layer on the internal electrode side is in the range of 0.5 占 퐉 to 5 占 퐉. It is also possible to measure the thickness of the interdiffusion layer on the internal electrode side by drawing a line segment passing through the external electrode along the internal electrode and measuring the thickness of the interdiffusion layer on the line segment. The thickness of the interdiffusion layer is an average value of values obtained by selecting 10 layers uniformly arranged among the internal electrodes arranged in the stacking direction and measuring the thickness of the interdiffusion layer with respect to each of the internal electrode layers of 10 layers.
본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타내고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. Although the embodiments of the present invention have been described, it should be understood that the embodiments disclosed herein are by way of illustration and not by way of limitation in all respects. It is intended that the scope of the invention be represented by the claims and that all changes that come within the meaning and range of equivalency of the claims are intended to be embraced therein.
Claims (6)
상기 세라믹 소체는 유전체 세라믹으로 이루어지는 복수의 유전체층과, 상기복수의 유전체층의 각각을 통해서 적층된 복수의 내부전극을 포함하고,
상기 세라믹 소체는 제1 주면 및 상기 제1 주면에 대향하는 제2 주면과, 상기 제1 주면에 직교하는 제1 단면 및 상기 제1 단면에 대향하는 제2 단면과, 상기 제1 주면 및 상기 제1 단면에 직교하는 제1 측면 및 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 포함하는 직육면체 형상을 가지고,
상기 제1 주면으로부터 상기 제2 주면을 향하는 방향을 두께방향이라고 하고, 상기 제1 단면으로부터 상기 제2 단면을 향하는 방향을 길이방향이라고 하면서 상기 제1 측면으로부터 상기 제2 측면을 향하는 방향을 폭방향이라고 한 경우에, 상기 두께방향이 상기 유전체층 및 상기 내부전극의 적층방향과 합치하고,
상기 복수의 내부전극은 상기 두께방향에 있어서 교대로 상기 제1 단면 및 상기 제2 단면에 인출되고,
상기 한 쌍의 외부전극은 각각 상기 제1 단면 및 상기 제2 단면에 인출된 상기 내부전극과 도통하도록 상기 세라믹 소체에 배설되고,
상기 내부전극은 Ni를 포함하고,
상기 외부전극은 상기 세라믹 소체상에 형성되어, 상기 내부전극에 도통하는 Cu를 포함하는 소결 금속층을 포함하고,
상기 내부전극과 상기 외부전극과의 접합부에는 Cu 및 Ni의 상호 확산층이 상기 내부전극과 상기 외부전극에 걸쳐서 존재하고,
상기 상호 확산층은 상기 내부전극측에 있어서, 상기 제1 단면 또는 상기 제2 단면부터 상기 길이방향의 안쪽 선단까지의 치수인 두께가 0.5㎛ 이상 5㎛ 이하가 되도록 존재하고,
상기 상호 확산층은 상기 외부전극측에 있어서, 상기 제1 단면 또는 상기 제2 단면부터 상기 길이방향의 외측 선단까지의 치수인 두께가 상기 소결 금속층의 두께의 2.5% 이상 33.3% 이하가 되도록 존재하고 있는 적층 세라믹 콘덴서. 1. A multilayer ceramic capacitor including a ceramic body and a pair of external electrodes,
Wherein the ceramic body includes a plurality of dielectric layers made of dielectric ceramics and a plurality of internal electrodes stacked through each of the plurality of dielectric layers,
Wherein the ceramic body has a first main surface and a second main surface facing the first main surface, a first end surface perpendicular to the first main surface, and a second end surface opposed to the first end surface, A rectangular parallelepiped shape including a first side face perpendicular to one end face and a second side face opposite to the first side face,
Wherein a direction from the first main surface to the second main surface is referred to as a thickness direction and a direction from the first end surface to the second end surface is defined as a longitudinal direction, , The thickness direction is aligned with the lamination direction of the dielectric layer and the internal electrode,
The plurality of internal electrodes are drawn out to the first end face and the second end face alternately in the thickness direction,
The pair of external electrodes are arranged on the ceramic body so as to be electrically connected to the internal electrodes drawn out to the first end face and the second end face, respectively,
Wherein the internal electrode comprises Ni,
Wherein the external electrode comprises a sintered metal layer formed on the ceramic body and containing Cu that is in electrical continuity with the internal electrode,
Wherein an interdiffusion layer of Cu and Ni exists over the inner electrode and the outer electrode at the junction between the inner electrode and the outer electrode,
The interdiffusion layer is present on the internal electrode side so that the thickness from the first end face or the second end face to the inner front end in the longitudinal direction is 0.5 占 퐉 or more and 5 占 퐉 or less,
The interdiffusion layer is present on the external electrode side such that the thickness from the first end face or the second end face to the outer end in the longitudinal direction is 2.5% or more and 33.3% or less of the thickness of the sintered metal layer Multilayer Ceramic Capacitors.
상기 내부전극과 상기 외부전극과의 접합부를, 상기 길이방향 및 상기 두께방향을 포함하는 절단면에서 본 경우에, 상기 외부전극에 접합하고 있는 상기 내부전극의 수의, 상기 내부전극의 전체 수에 대한 비율인 접합율이 70% 이상인 적층 세라믹 콘덴서. The method according to claim 1,
Wherein when the junction between the internal electrode and the external electrode is viewed from a cut surface including the longitudinal direction and the thickness direction, the number of the internal electrodes connected to the external electrode, Layered ceramic capacitor having a ratio of at least 70%.
상기 외부전극측에 존재하는 상기 상호 확산층에서의 Cu의 비율이, 상기 내부전극측에 존재하는 상기 상호 확산층에서의 Cu의 비율보다도 높고,
상기 내부전극측에 존재하는 상기 상호 확산층에서의 Ni의 비율이, 상기 외부전극측에 존재하는 상기 상호 확산층에서의 Ni의 비율보다도 높은 적층 세라믹 콘덴서. 3. The method according to claim 1 or 2,
The ratio of Cu in the interdiffusion layer present on the side of the external electrode is higher than the proportion of Cu in the interdiffusion layer present on the side of the internal electrode,
Wherein a ratio of Ni in the interdiffusion layer existing on the side of the internal electrode is higher than a ratio of Ni in the interdiffusion layer existing on the side of the external electrode.
상기 상호 확산층과 상기 내부전극과의 사이에 산화물층이 존재하고 있는 적층 세라믹 콘덴서. 3. The method according to claim 1 or 2,
And an oxide layer is present between the interdiffusion layer and the internal electrode.
상기 외부전극이 상기 소결 금속층상에 형성된 Ni 도금막과, 상기 Ni 도금막상에 형성된 Sn 도금막을 포함하고 있는 적층 세라믹 콘덴서. 3. The method according to claim 1 or 2,
A Ni plating film having the external electrode formed on the sintered metal layer, and a Sn plating film formed on the Ni plating film.
세라믹 그린시트상에 소성 후에 있어서 내부전극이 되는 내부전극 패턴을 형성하는 공정과,
상기 내부전극 패턴이 인쇄된 상기 세라믹 그린시트와, 상기 내부전극 패턴이 형성되어 있지 않은 세라믹 그린시트를 적층해서 프레스함으로써 머더 적층체를 제작하는 공정과,
상기 머더 적층체를 자름으로써 미소성의 세라믹 적층체를 얻는 공정과,
미소성의 상기 세라믹 적층체를 900℃ 이상 1300℃ 이하의 온도 조건에서 소성하는 공정과,
소성 후의 상기 세라믹 적층체를 1000℃ 이상 1200℃ 이하의 최고 도달온도에서 환원 분위기하에 있어서 0.5시간 이상 1.5시간 이하에 걸쳐서 유지한 후, 질소 분위기하에 있어서 온도 하강시키는 조건에서 아닐 처리하고, 이에 의해 상기 내부전극의 내부에 산화물층을 형성하는 공정과,
상기 세라믹 소체인 소성 후의 상기 세라믹 적층체의 양단면에 도전성 페이스트를 도포함과 함께 이것을 베이킹함으로써 상기 외부전극의 하지층이 되는 외부전극 본체를 형성하는 공정을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법. A manufacturing method of a multilayer ceramic capacitor including a ceramic body and a pair of external electrodes,
A step of forming an internal electrode pattern to be an internal electrode after firing on the ceramic green sheet,
Forming a ceramic green sheet on which the internal electrode pattern is printed and a ceramic green sheet on which the internal electrode pattern is not formed,
A step of cutting the mother laminates to obtain an unfired ceramic laminate,
Baking the uncured ceramic laminate at a temperature of 900 ° C or higher and 1300 ° C or lower;
The ceramic laminate after firing is subjected to annealing under the condition that the ceramic laminated body is held at a maximum attained temperature of 1000 ° C or higher and 1200 ° C or lower for 0.5 hour to 1.5 hour or less in a reducing atmosphere and then the temperature is lowered under a nitrogen atmosphere, A step of forming an oxide layer in the internal electrode,
And a step of applying an electroconductive paste to both end faces of the ceramic laminate after firing which is the ceramic body and baking the same to form an external electrode body to be a ground layer of the external electrode.
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