KR20190121222A - 유전체 조성물 및 이를 이용한 커패시터 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물은 세라믹 분말; 고중합 바인더; 및 중합도가 100~1000인 저중합 바인더계 분산제; 를 포함한다.

Description

유전체 조성물 및 이를 이용한 커패시터 부품{DIELECTRIC COMPOSITION AND CAPACITOR COMPONENT BY USING THE SAME}
본 발명은 비인산계 분산제를 적용한 유전체 조성물 및 이를 이용한 커패시터 부품에 관한 것이다.
커패시터 부품의 하나인 적층 세라믹 커패시터(MLCC: Multi-Layered Ceramic Capacitor)는 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display) 및 플라즈마 표시 장치 패널(PDP: Plasma Display Panel) 등의 영상 기기, 컴퓨터, 스마트폰 및 휴대폰 등 여러 전자 제품의 인쇄회로기판에 장착되어 전기를 충전시키거나 또는 방전시키는 역할을 하는 칩 형태의 콘덴서이다.
이러한 적층 세라믹 커패시터는 소형이면서 고용량이 보장되고 실장이 용이하다는 장점을 인하여 다양한 전자 장치의 부품으로 사용될 수 있다. 컴퓨터, 모바일 기기 등 각종 전자 기기가 소형화, 고출력화되면서 적층 세라믹 커패시터에 대한 소형화 및 고용량화의 요구가 증대되고 있다.
또한, 최근 전장 부품에 대한 업계의 관심이 높아지면서 적층 세라믹 커패시터 역시 자동차 혹은 인포테인먼트 시스템에 사용되기 위하여 고신뢰성 및 고강도 특성이 요구되고 있다.
이를 위해서는 유전체 시트 내 포함된 그레인이 적절한 크기의 입경과 균일한 입도 분포를 가질 것이 요구된다.
이를 위해 종래에는 유전체 분말의 분산을 위해 인산을 포함하는 인산계 분산제를 주로 사용하였으나 소결 후 불순물로 작용하는 이차상이 다량 발생하며 비정상적인 입자성장이 촉진되는 문제가 있다. 따라서 인산을 포함하지 않으면서 충분한 분산력이 확보되는 비인산계 분산제가 필요한 실정이다.
본 발명의 일 목적 중 하나는 비인산계 분산제를 적용한 유전체 조성물 및 이를 이용한 커패시터 부품을 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 실시형태는 세라믹 분말; 고중합 바인더; 및 중합도가 100~1000인 저중합 바인더계 분산제; 를 포함하는 유전체 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시형태는 유전체층 및 상기 유전체층을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 제1 및 제2 내부 전극을 포함하는 바디; 및 상기 바디의 외측에 배치되고, 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하며, 상기 유전체층은 P 함량이 0.1 wt% 이하인 커패시터 부품을 제공한다.
본 발명의 여러 효과 중 일 효과로서, 비인산계 분산제를 적용함으로써, 비정상 입성장을 억제할 수 있으며, 이에 따라 균일한 미세구조를 가지는 유전체층을 확보할 수 있어 커패시터 부품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 폴리비닐 부틸랄계 분산제의 구조식이다.
도 2는 인산염(phosphate)계 분산제의 구조식이다.
도 3은 유전체층의 비정상 입성장을 나타낸 모식도이다.
도 4a 및 도 4b는 폴리비닐 부틸랄계 분산제를 이용하여 형성된 유전체층(발명예)을 분석한 사진이다.
도 5a 및 도 5b는 인산염(phosphate)계 분산제를 이용하여 형성된 유전체층(비교예)을 분석한 사진이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 커패시터 부품의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 I-I' 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8a는 제1 내부 전극이 인쇄된 세라믹 그린시트를 도시한 것이고, 도 8b는 제2 내부 전극이 인쇄된 세라믹 그린시트를 도시한 것이다.
도 9는 도 7의 P1 영역 확대도이다.
도 10은 도 7의 P2 영역 확대도이다.
이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다. 나아가, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도면에서, X 방향은 제2 방향, L 방향 또는 길이 방향, Y 방향은 제3 방향, W 방향 또는 폭 방향, Z 방향은 제1 방향, 적층 방향, T 방향 또는 두께 방향으로 정의될 수 있다.
유전체 조성물
본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물은 세라믹 분말; 고중합 바인더; 및 중합도가 100~1000인 저중합 바인더계 분산제; 를 포함한다.
상기 세라믹 분말은 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산바륨에 칼슘(Ca) 지르코늄(Zr) 또는 주석(Sn) 등과 같은 원소가 고용된 형태의 (Ba1-xCax)(Ti1-yCay)O3, (Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3, Ba(Ti1-yZry)O3, (Ba1-xCax)(Ti1-ySny)O3 분말 또는 이들의 혼합 분말일 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 중합도가 100~1000인 저중합 바인더계 분산제는 인산을 포함하지 않아 이차상의 생성과 비정상적인 입자성장이 억제된다. 비정상 입성장을 억제함에 따라 균일한 미세구조를 가진 유전체층의 제작이 가능하여 커패시터 부품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 저중합 바인더계 분산제를 사용함으로써 유전체 조성물의 점도 조절이 가능하며, 이에 따라 휘발 작업 시간을 단축시킬 수 있다.
적층 세라믹 커패시터는 배치(유전체 조성물 제조), 시트 성형, 내부 전극 인쇄, 적층, 압착, 절단, 가소, 소성, 외부 전극 형성, 전소, 도금, 측정 등의 공정에 의해서 제작되는데, 초기 공정인 배치(유전체 조성물 제조)가 적층 세라믹 커패시터의 특성에 미치는 영향이 매우 크다.
유전체 조성물 제조시에 세라믹 분말과 바인더 사이의 균일한 분산을 위해서 분산제를 사용하게 되며, 균일한 분산을 위해 사용되고 있는 분산법은 대표적으로 정전기적 반발력(Electrostatic repulsion) 분산법 및 입체 장해(Steric hindrance) 분산법이 있다. 이 중, 반발력(Electrostatic repulsion) 분산법은 세라믹 파우더에 정전기적 반발력 특성을 지니게 하기 위하여 인산염(phosphate)계 분산제를 이용하고 있다.
도 3은 인산염(phosphate)계 분산제를 적용하여 적층 세라믹 커패시터를 제조하는 경우 유전체층(11`)의 비정상 입성장(11c)을 나타낸 모식도이다.
도 3을 참조하면, 무기물 기반의 인산염(phosphate)계 분산제를 사용하여 칩을 제작할 경우 유전체 소성 시에, 인산염에 의하여 국소적인 소결 최적화 온도의 변화 및 원자 배열의 불균일성에 의하여 비정상 입성장(11c)을 유발하여 칩으로 제작하였을 때, 미세구조가 불균일해지거나 크랙의 시작점(weak point)를 다수 생성하여 실질적으로 적층형 세라믹 커패시터의 특성을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.
구체적으로 인산염(phosphate)계 분산제를 적용하여 적층 세라믹 커패시터를 제조하는 경우 인산이 P2O5 형태로 존재하다가 소결 시 약 520℃에서 액상이 되어 세라믹 분말의 표면에 균일한(homogeneous) 표면 도핑(surface dopping)을 형성하게 된다. 이후 520℃ 이상으로 계속하여 온도가 상승하면 표면에 도핑된 P2O5가 세라믹 분말에 포함된 BaO 성분과 반응하면서 다양한 바륨-인(Ba-P) 계열의 중간 화합물을 만들게 되고 세라믹 분말에 포함된 바륨(Ba)이 소진되어 산화티타늄 리치(rich)상을 형성하게 된다. 이러한 산화티타늄은 BaTiO3-TiO2 유텍틱(eutectic) 온도인 1310℃에서 액상을 형성하여 소결을 촉진시키는 것과 동시에 비정상적인 입자성장을 야기한다. 또한 중간 화합물은 최종적으로 이차상으로 존재하게 된다. 상기 이차상과 비정상적으로 성장된 입자들은 파괴전압(BDV, Breakdown Voltage)특성, 고온가속수명특성 등을 저하시켜 적층 세라믹 전자부품의 신뢰성을 떨어뜨리는 요인이 된다.
본 발명에 따른 저중합 바인더계 분산제의 중합도는 100~1000이다.
중합도가 100 미만인 경우에는 분산성은 균일하게 확보되나 유전체 조성물로 그린시트 제작시 가소화 효과를 주어 연신성의 제어가 힘들고, 중합도가 1000 초과인 경우에는 분산성이 떨어지고 바인더와의 상용성도 낮아져 최종 그린시트의 표면 조도가 나빠지게 된다.
상기 저중합 바인더계 분산제는 폴리비닐 부틸랄계 분산제일 수 있다. 보다 구체적으로는 도 1에 도시한 폴리비닐 부틸랄계 분산제의 구조식을 가질 수 있다.
폴리비닐 부틸랄계 분산제는 커패시터 제작을 위한 열처리(소성) 공정에 의해 제거가 되므로 인산계 분산제와는 달리 유전체 입성장에 관여 하지 않는 장점이 있다.
또한, 다른 비인산계 분산제인 폴리프로필렌 글리콜 모노알킬 에터(Polypropylene glycol monoalkyl ether)계 분산제는 끓는 점이 120℃ 정도이며, 분자량이 90 g/mol 이하이나, 본 발명의 저중합 바인더계 분산제인 폴리비닐 부틸랄계 분산제는 145℃ 정도의 높은 끊는점을 가지고 있어서 적층형 세라믹 콘덴서 제작 과정 중 성형 및 성형 시트 건조 공정 조건 수립이 용이하고, 분자량을 10000g/mol 이상으로 합성할 수 있어 시트 강도 구현에 유리한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물에서 상기 저중합 바인더계 분산제는 상기 세라믹 분말 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1 중량부 포함될 수 있다.
저중합 바인더계 분산제가 0.5 중량부 미만으로 포함될 경우 세라믹 분말의 응집으로 인한 조대 입자의 생성으로 분산성이 낮아지며, 1 중량부를 초과하는 경우 유전체 조성물로 제조된 세라믹 시트의 물성이 악화되고 가소 시 잔탄이 많이 잔류하게 되는 문제가 있다.
상기 고중합 바인더는 중합도가 1000 초과일 수 있다.
상기 고중합 바인더는 성형 시트의 안정성을 위해 일반적으로 고중합 바인더를 사용하고 이때 중합도는 슬러리의 점도와 관련이 있으며, 원하는 시트의 두께에 적합한 고중합 바인더를 선택하여 사용하거나 용해를 시켜 사용해야 한다.
상기 고중합 바인더는 상기 세라믹 분말 100 중량부에 대하여 4.5~9.0 중량부 포함될 수 있다.
(실험 예)
도 4a 및 도 4b는 폴리비닐 부틸랄계 분산제를 이용하여 형성된 유전체층(발명 예)을 분석한 사진이다. 도 5a 및 도 5b는 인산염(phosphate)계 분산제를 이용하여 형성된 유전체층(비교 예)을 분석한 사진이다.
발명예의 폴리비닐 부틸랄계 분산제는 도 1의 구조식을 가지는 폴리비닐 부틸랄계 분산제를 이용하였으며, 비교예의 인산염(phosphate)계 분산제는 도 2의 구조식을 가지는 인산염계 분산제인 BYK-103를 이용하였다. BYK-103은 도 2에 도시된 바와 같이, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 단위체가 에스터구조로 연결되어 있으면서 인산을 함유하고 있는 분산제이다.
SEM(scanning electron microscope) 사진인 도 4a와 도 5a를 비교해 보면, 비교 예에 비하여 발명 예가 유전체 층에 포함된 그레인의 입경이 작고 그 분포가 고른 것을 알 수 있다.
또한, SEM-EsB 모드로 비정상 입성장을 관찰한 도 4b 및 도 5b를 비교해 보면, 비교 예의 경우 다수의 비정상 입성장(11c)이 관찰되나 발명 예의 경우 비정상 입성장이 거의 관찰되지 않았다.
상기 발명 예 및 비교 예 각각에 대하여 4000개의 샘플을 준비한 후, 130℃의 온도 및 2×Vr(정격전압)에서 고온 가속 수명 시험(High Accelerated Life Test;　HALT)을 수행한 결과, 발명예의 경우 4000개 중 7개의 불량(불량률 0.18%)이 발생하였으며, 비교예의 경우 4000개 중 27개의 불량(불량률 0.68%)이 발생하였다.
따라서, 본 발명에 따라 비인산계 저중합 바인더계 분산제를 적용함으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
커패시터 부품
도 6은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 커패시터 부품의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 I-I' 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8a는 제1 내부 전극이 인쇄된 세라믹 그린시트를 도시한 것이고, 도 8b는 제2 내부 전극이 인쇄된 세라믹 그린시트를 도시한 것이다.
도 9는 도 7의 P1 영역 확대도이다.
도 10은 도 7의 P2 영역 확대도이다.
이하, 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 커패시터 부품에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 커패시터 부품은 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물을 이용하여 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 커패시터 부품(100)은 유전체층(111) 및 상기 유전체층을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 포함하는 바디(110); 및 상기 바디(110)의 외측에 배치되고, 상기 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 각각 연결되는 제1 및 제2 외부 전극(131, 132); 을 포함하며, 상기 유전체층은 P 함량이 0.1wt% 이하이다.
바디(110)는 유전체층(111) 및 내부 전극(121, 122)이 교대로 적층되어 있다.
바디(110)의 구체적인 형상에 특별히 제한은 없지만, 도시된 바와 같이 바디(110)는 육면체 형상이나 이와 유사한 형상으로 이루어질 수 있다. 소성 과정에서 바디(110)에 포함된 세라믹 분말의 수축으로 인하여, 바디(110)는 완전한 직선을 가진 육면체 형상은 아니지만 실질적으로 육면체 형상을 가질 수 있다.
바디(110)는 두께 방향(Z 방향)으로 서로 대향하는 제1 및 제2 면(1, 2), 상기 제1 및 제2 면(1, 2)과 연결되고 길이 방향(X 방향)으로 서로 대향하는 제3 및 제4 면(3, 4), 제1 및 제2 면(1, 2)과 연결되고 제3 및 제4 면(3, 4)과 연결되며 폭 방향(Y 방향)으로 서로 대향하는 제5 및 제6 면(5, 6)을 가질 수 있다.
바디(110)를 형성하는 복수의 유전체층(111)은 소성된 상태로서, 인접하는 유전체층(111) 사이의 경계는 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)를 이용하지 않고 확인하기 곤란할 정도로 일체화될 수 있다.
상기 유전체층(111)을 형성하는 유전체 조성물은 앞에서 설명한 본 발명의 일 실시형태에 따른 세라믹 분말, 고중합 바인더 및 중합도가 100~1000인 저중합 바인더계 분산제를 포함하는 유전체 조성물일 수 있다. 유전체 조성물에 관한 보다 상세한 설명은 앞에서 설명한 유전체 조성물에 관한 설명과 중복되므로 여기서는 생략하도록 한다.
본 발명에 따라 인산계 분산제 대신에 중합도가 100~1000인 저중합 바인더계 분산제를 이용하여 형성되기 때문에 유전체층의 P 함량이 0.1 wt% 이하이다. P 함량이 0.1 wt% 이하라는 것은 불순물로서 극미량 첨가될 수 있을 뿐, 유전체층의 재료인 유전체 조성물에 P(인)이 포함되지 않았음을 의미한다.
따라서, 본 발명의 유전체층(111)은 비정상적인 입자성장이 억제되어 균일한 미세구조를 가지며, 신뢰성이 향상된다.
또한, 유전체층(111)은 EDS(Energy Disperse Spectrometer) 분석시, P이 검출되지 않을 수 있다.
바디(110)는, 상기 바디(110)의 내부에 배치되며, 상기 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 제1 내부 전극(121) 및 제2 내부 전극(122)을 포함하여 용량이 형성되는 용량 형성부, 상기 용량 형성부의 상부 및 하부에 형성된 커버부(112, 113)를 포함할 수 있다.
상기 용량 형성부는 커패시터의 용량 형성에 기여하는 부분으로서, 유전체층(111)을 사이에 두고 복수의 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 반복적으로 적층하여 형성될 수 있다.
상기 상부 커버부(112) 및 하부 커버부(113)는 단일 유전체층 또는 2 개 이상의 유전체층을 용량 형성부(A)의 상하면에 각각 상하 방향으로 적층하여 형성할 수 있으며, 기본적으로 물리적 또는 화학적 스트레스에 의한 내부 전극의 손상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 상부 커버부(112) 및 하부 커버부(113)는 내부 전극을 포함하지 않으며, 유전체층(111)과 동일한 재료를 포함할 수 있다.
복수의 내부 전극(121, 122)은 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치된다.
내부 전극(121, 122)은 유전체층을 사이에 두고 서로 대향하도록 번갈아 배치되는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)으로 각각 노출될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 내부 전극(121)은 제4 면(4)과 이격되며 제3 면(3)을 통해 노출되고, 제2 내부 전극(122)은 제3 면(3)과 이격되며 제4 면(4)을 통해 노출될 수 있다. 바디의 제3 면(3)에는 제1 외부 전극(131)이 배치되어 제1 내부 전극(121)과 연결되고, 바디의 제4 면(4)에는 제2 외부 전극(132)이 배치되어 제2 내부 전극(122)과 연결될 수 있다.
제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 중간에 배치된 유전체층(111)에 의해 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 바디(110)는 제1 내부 전극(121)이 인쇄된 세라믹 그린 시트(도 8a)와 제2 내부 전극(122)이 인쇄된 세라믹 그린 시트(도 8b)를 두께 방향(Z 방향)으로 번갈아 적층한 후, 소성하여 형성할 수 있다.
상기 도전성 페이스트의 인쇄 방법은 스크린 인쇄법 또는 그라비아 인쇄법 등을 사용할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
외부 전극(131, 132)은 바디(110)의 외측에 배치되고 내부 전극(121, 122)과 연결된다. 도 7에 도시된 형태와 같이 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 각각 접속된 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)은 정전 용량 형성을 위해 상기 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 각각 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제2 외부 전극(132)은 상기 제1 외부 전극(131)과 다른 전위에 연결될 수 있다.
외부전극(131, 132)은 상기 내부 전극(121, 122)과 연결되는 전극층(131a, 132a) 및 상기 전극층 상에 배치된 전도성 수지층(131b, 132b)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전도성 수지층(131b, 132b) 상에 배치된 Ni 도금층(131c, 132c) 및 상기 Ni 도금층 상에 배치된 Sn 도금층(131d, 132d)을 포함할 수 있다.
외부 전극(131, 132)이 제1 외부 전극(131)과 제2 외부 전극(132)을 포함하는 경우, 제1 외부 전극(131)은 제1 전극층(131a), 제1 전도성 수지층(131b), 제1 Ni 도금층(131c) 및 제1 Sn 도금층(131d)을 포함할 수 있으며, 제2 외부 전극(132)은 제2 전극층(132a), 제2 전도성 수지층(132b), 제1 Ni 도금층(132c) 및 제1 Sn 도금층(132d)을 포함할 수 있다.
상기 전극층(131a, 132a)은 도전성 금속 및 글라스를 포함할 수 있다.
상기 전극층(131a, 132a)에 사용되는 도전성 금속은 정전 용량 형성을 위해 상기 내부 전극과 전기적으로 연결될 수 있는 재질이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 전극층(131a, 132a)은 상기 도전성 금속 분말에 글라스 프릿을 첨가하여 마련된 도전성 페이스트를 도포한 후 소성함으로써 형성될 수 있다.
상기 전도성 수지층(131b, 132b)은 전극층(131a, 132a) 상에 형성되며, 전극층(131a, 132a)을 완전히 덮는 형태로 형성될 수 있다.
전도성 수지층(131b, 132b)은 도전성 금속 및 베이스 수지를 포함할 수 있다.
상기 전도성 수지층(131b, 132b)에 포함되는 베이스 수지는 접합성 및 충격흡수성을 가지고, 도전성 금속 분말과 혼합하여 페이스트를 만들 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 에폭시계 수지를 포함할 수 있다.
상기 전도성 수지층(131b, 132b)에 포함되는 도전성 금속은 전극층(131a, 132a)과 전기적으로 연결될 수 있는 재질이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 Ni 도금층(131c, 132c)은 전도성 수지층(131b, 132b) 상에 형성되며, 전도성 수지층(131b, 132b)을 완전히 덮는 형태로 형성될 수 있다.
상기 Sn 도금층(131d, 132d)은 Ni 도금층(131c, 132c) 상에 형성되며, Ni 도금층(131c, 132c)을 완전히 덮는 형태로 형성될 수 있다.
Sn 도금층(131d, 132d)은 실장 특성을 향상시키는 역할을 한다.
제1 외부 전극(131)은 상기 바디의 제3 면에 배치되는 접속부(C) 및 상기 접속부에서 상기 제1 및 제2 면의 일부까지 연장되는 밴드부(B)를 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 외부 전극(132)은 상기 바디의 제4 면에 배치되는 접속부 및 상기 접속부에서 상기 제1 및 제2 면의 일부까지 연장되는 밴드부를 포함할 수 있다.
이때, 밴드부(B)는 제1 및 제2 면(1, 2)의 일부뿐만 아니라, 접속부(C)에서 제5 및 제6 면(5, 6)의 일부까지도 연장될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1 외부 전극(131)은 바디(110)의 제3 면(3)에서부터 제1 전극층(131a)의 밴드부(B)의 끝단까지의 거리(ℓ1)가 제1 도전성 수지층(131b)의 밴드부(B)의 끝단까지의 거리(ℓ2)보다 짧을 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 외부 전극(132)은 바디(110)의 제4 면(4)에서부터 제2 전극층(132a)의 밴드부의 끝단까지의 거리가 제2 도전성 수지층(132b)의 밴드부의 끝단까지의 거리보다 짧을 수 있다.
따라서, 도전성 수지층(131b, 132b)이 전극층(131a, 132a)을 완전히 덮는 형태로 형성될 수 있으며, 휨강도 특성 및 외부 전극과 바디와의 접착력을 강화시킬 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 커패시터 부품에 있어서, 상기 유전체층(111)의 두께(td)와 상기 내부 전극(121, 122)의 두께(te)는 td ＞ 2*te 를 만족할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체층(111)의 두께(td)는 상기 내부 전극(121, 122)의 두께(te)의 2 배 보다 더 큰 것을 특징으로 한다.
일반적으로 고전압 전장용 전자부품은, 고전압 환경 하에서 절연파괴전압의 저하에 따른 신뢰성 문제가 주요한 이슈이다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 커패시터 부품은 고전압 환경 하에서 절연파괴전압의 저하를 막기 위하여 상기 유전체층(111)의 두께(td)를 상기 내부 전극(121, 122)의 두께(te)의 2 배 보다 더 크게 함으로써, 내부 전극 간 거리인 유전체층의 두께를 증가시킴으로써, 절연파괴전압 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 유전체층(111)의 두께(td)가 상기 내부 전극(121, 122)의 두께(te)의 2 배 이하일 경우에는 내부 전극 간 거리인 유전체층의 두께가 얇아 절연파괴전압이 저하될 수 있다.
상기 내부 전극의 두께(te)는 1 μm 미만일 수 있으며, 상기 유전체층의 두께(td)는 2.8 μm 미만일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 커패시터 부품
110: 바디
121, 122: 내부 전극
111: 유전체층
112, 113: 커버부
131,132: 외부 전극

Claims (14)

  1. 세라믹 분말;
    고중합 바인더; 및
    중합도가 100~1000인 저중합 바인더계 분산제; 를 포함하는
    유전체 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저중합 바인더계 분산제는 폴리비닐 부틸랄계 분산제인
    유전체 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저중합 바인더계 분산제는 상기 세라믹 분말 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1 중량부 포함되는
    유전체 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고중합 바인더는 중합도가 1000 초과인
    유전체 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고중합 바인더는 상기 세라믹 분말 100 중량부에 대하여 4.5~9.0 중량부 포함되는
    유전체 조성물.
  6. 유전체층 및 상기 유전체층을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 제1 및 제2 내부 전극을 포함하는 바디; 및
    상기 바디의 외측에 배치되고, 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하며,
    상기 유전체층은 P 함량이 0.1 wt% 이하인
    커패시터 부품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유전체층은 EDS(Energy Disperse Spectrometer) 분석시, P이 검출되지 않는
    커패시터 부품.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 유전체층은 세라믹 분말, 고중합 바인더 및 중합도가 100~1000인 저중합 바인더계 분산제를 포함하는 유전체 조성물로 형성된 것인
    커패시터 부품.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 내부 전극의 두께는 1 μm 미만이며, 상기 유전체층의 두께는 2.8μm 미만인
    커패시터 부품.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 내부 전극의 두께를 te, 상기 유전체층의 두께를 td라 정의할 때, td > 2*te 를 만족하는
    커패시터 부품.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 외부 전극은 전극층 및 상기 전극층 상에 배치되는 전도성 수지층을 포함하는
    커패시터 부품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전극층은 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 도전성 금속과 글라스를 포함하는
    커패시터 부품.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전도성 수지층은 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 도전성 금속과 베이스 수지를 포함하는
    커패시터 부품.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 바디는 서로 대향하는 제1 및 제2 면, 상기 제1 및 제2 면과 연결되고 서로 대향하는 제3 및 제4 면, 상기 제1 내지 제4 면과 연결되고 서로 대향하는 제5 및 제6 면을 포함하고,
    상기 제1 외부 전극은 상기 제3 면에 배치되며, 상기 제1 및 제2 면의 일부까지 연장되는 밴드부를 포함하고,
    상기 제3 면으로부터 상기 전극층의 밴드부 끝단까지의 거리가 상기 제3 면으로부터 상기 상기 전도성 수지층의 밴드부 끝단까지의 거리보다 짧은
    커패시터 부품.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7089404B2 (ja) * 2018-05-22 2022-06-22 太陽誘電株式会社 セラミック電子部品およびその製造方法
KR20190121169A (ko) * 2018-09-05 2019-10-25 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자부품
JP2020155523A (ja) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサ
JP7279615B2 (ja) * 2019-11-05 2023-05-23 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサ
JP2022123936A (ja) * 2021-02-15 2022-08-25 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサ
CN115677359A (zh) * 2022-09-30 2023-02-03 广东微容电子科技有限公司 一种片式高容多层陶瓷电容器的陶瓷膜片的制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001237140A (ja) 1999-12-13 2001-08-31 Murata Mfg Co Ltd 積層型セラミック電子部品およびその製造方法ならびにセラミックペーストおよびその製造方法
JP4152841B2 (ja) 2003-09-12 2008-09-17 Ｔｄｋ株式会社 セラミックスラリーの製造方法、グリーンシートおよび積層セラミック部品
KR101141442B1 (ko) * 2009-12-30 2012-05-03 삼성전기주식회사 내부전극용 도전성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 커패시터의제조방법
KR101444536B1 (ko) 2012-10-18 2014-09-24 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자 부품 및 그 제조방법
KR101452057B1 (ko) * 2012-12-04 2014-10-22 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터 및 그 실장 기판
KR101709815B1 (ko) * 2012-12-05 2017-03-08 삼성전기주식회사 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 커패시터
KR101462754B1 (ko) 2013-01-24 2014-11-17 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조방법.
KR102242667B1 (ko) * 2015-12-22 2021-04-21 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법

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