KR20210009277A - 적층 세라믹 콘덴서 - Google Patents

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KR20210009277A
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ceramic capacitor
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multilayer
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유타 쿠로스
마사히로 와카시마
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

적층 세라믹 콘덴서는 세라믹층과 내부전극이 적층되고 주면과 측면과 단면을 가지는 세라믹 적층체와, 세라믹 적층체의 단면을 덮도록 형성되고 내부전극과 전기적으로 접속된 도체층과, 도체층을 덮도록 형성된 절연층과, 도체층과 전기적으로 접속된 외부전극을 포함하고 있다. 도체층은 세라믹 적층체의 주면의 일부로까지 연장된 부분을 가지고 있다.

Description

적층 세라믹 콘덴서{Multilayer Ceramic Capacitor}
본 발명은 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이고, 더 자세하게는 세라믹 적층체의 단면(端面)을 덮도록 도체층이 형성됨과 함께, 도체층을 덮도록 절연층이 형성된 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.
일본 공개특허공보 특개2017-175037호에 세라믹 적층체의 단면을 덮도록 도체층이 형성됨과 함께, 도체층을 덮도록 절연층이 형성된 적층 세라믹 콘덴서가 개시되어 있다. 일본 공개특허공보 특개2017-175037호에 개시된 적층 세라믹 콘덴서는 내부전극이 인출된 세라믹 적층체의 단면을 도체층과 절연층의 2층으로 덮음으로써 내습성 향상을 도모하고 있다. 도 11에 일본 공개특허공보 특개2017-175037호에 개시된 적층 세라믹 콘덴서(1000)를 나타낸다. 단, 도 11은 적층 세라믹 콘덴서(1000)의 단면도이다.
적층 세라믹 콘덴서(1000)는 복수개의 세라믹층(101)과 복수개의 내부전극(102)이 적층된 세라믹 적층체(103)를 포함하고 있다. 세라믹 적층체(103)의 한쪽 단면에 일부 내부전극(102)이 인출되고, 세라믹 적층체(103)의 다른 쪽 단면에 나머지 내부전극(102)이 인출되어 있다.
세라믹 적층체(103)의 양쪽 단면에 각각 단면을 덮도록 도체층(104)이 형성되어 있다. 도체층(104)은 내부전극(102)과 전기적으로 접속되어 있다.
도체층(104)을 덮도록 절연층(105)이 형성되어 있다.
세라믹 적층체(103)의 적어도 한쪽 주면(主面) 상에 한 쌍의 외부전극(106)이 형성되어 있다. 외부전극(106)은 도체층(104)과 전기적으로 접속되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2017-175037호
적층 세라믹 콘덴서(1000)에는 세라믹 적층체(103)와 도체층(104)의 접합 강도가 충분하지 않고, 도체층(104)이 세라믹 적층체(103)로부터 박리되는 경우가 있다는 문제가 있었다.
이 과제를 해결하는 방법으로서, 도체층(104)에 세라믹의 공재(共材)를 넣는 방법이 있다. 예를 들면, 세라믹 적층체(103)를 제작하는데에 사용한 세라믹 재료를, 도체층(104)을 형성하기 위한 도전성 페이스트에 포함시킴으로써, 세라믹 적층체(103)와 도체층(104)의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 세라믹 적층체(103)로부터 도체층(104)이 박리되는 것을 억제할 수 있다. 그러나 도체층(104)에 세라믹의 공재를 많이 넣으면, 세라믹의 공재가 내부전극(102)과 도체층(104)의 전기적 접속을 방해하고, 내부전극(102)과 도체층(104)의 접속의 신뢰성이 저하된다는 다른 문제가 발생할 우려가 있었다.
또한, 적층 세라믹 콘덴서(1000)에는 도체층(104)과 외부전극(106)의 전기적 접속의 신뢰성이 충분하지 않다는 문제가 있었다. 즉, 도체층(104)과 외부전극(106)은 도체층(104)의 단면과 외부전극(106)이 선상(線狀)으로 접속되어 있을 뿐이며, 전기적 접속의 신뢰성이 충분하지 않다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 수단으로서 본 발명의 한 실시양태에 따른 적층 세라믹 콘덴서는 복수개의 세라믹층과 복수개의 내부전극이 적층되고 높이방향에서 마주보는 한 쌍의 주면과, 높이방향에 직교하는 폭방향에서 마주보는 한 쌍의 측면과, 높이방향 및 폭방향 양쪽에 직교하는 길이방향에서 마주보는 한 쌍의 단면을 가지는 세라믹 적층체와, 세라믹 적층체의 단면을 덮도록 형성되고 내부전극과 전기적으로 접속된 도체층과, 도체층을 덮도록 형성된 절연층과, 도체층과 전기적으로 접속된 외부전극을 포함하며, 도체층이 세라믹 적층체의 주면의 일부로까지 연장되어 형성된 것으로 한다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는 도체층이 세라믹 적층체의 주면의 일부로까지 연장되어 형성되어 있기 때문에, 세라믹 적층체와 도체층의 접합 강도가 높다.
또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는 도체층의 세라믹 적층체의 주면으로까지 연장된 부분과 외부전극을 면에 의해 전기적으로 접속하는 것이 가능하기 때문에, 도체층과 외부전극의 전기적 접속의 신뢰성이 높다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은 첨부한 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1a는 제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)의 사시도이다.
도 1b는 제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)의 사시도이다.
도 2는 적층 세라믹 콘덴서(100)의 단면도이다.
도 3은 적층 세라믹 콘덴서(100)의 주요부 단면도이다.
도 4는 적층 세라믹 콘덴서(100)의 분해사시도이다.
도 5a는 적층 세라믹 콘덴서(100)의 제조 방법의 일례에서 실시하는 공정을 나타내는 주요부 단면도이다.
도 5b는 적층 세라믹 콘덴서(100)의 제조 방법의 일례에서 실시하는 공정을 나타내는 주요부 단면도이다.
도 6c는 도 5b에 계속되는 것이며, 적층 세라믹 콘덴서(100)의 제조 방법의 일례에서 실시하는 공정을 나타내는 주요부 단면도이다.
도 6d는 적층 세라믹 콘덴서(100)의 제조 방법의 일례에서 실시하는 공정을 나타내는 주요부 단면도이다.
도 7e는 도 6d에 계속되는 것이며, 적층 세라믹 콘덴서(100)의 제조 방법의 일례에서 실시하는 공정을 나타내는 주요부 단면도이다.
도 7f는 적층 세라믹 콘덴서(100)의 제조 방법의 일례에서 실시하는 공정을 나타내는 주요부 단면도이다.
도 8g는 도 7f에 계속되는 것이며, 적층 세라믹 콘덴서(100)의 제조 방법의 일례에서 실시하는 공정을 나타내는 주요부 단면도이다.
도 9는 제2 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(200)의 사시도이다.
도 10은 적층 세라믹 콘덴서(200)의 단면도이다.
도 11은 일본 공개특허공보 특개2017-175037호에 개시된 적층 세라믹 콘덴서(1000)의 단면도이다.
이하, 도면과 함께 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다.
한편, 각 실시형태는 본 발명의 실시형태를 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명이 실시형태의 내용에 한정되지는 않는다. 또한, 다른 실시형태에 기재된 내용을 조합하여 실시하는 것도 가능하고, 그 경우의 실시 내용도 본 발명에 포함된다. 또한, 도면은 명세서의 이해를 돕기 위한 것으로서 모식적으로 묘화되어 있는 경우가 있고, 묘화된 구성 요소 또는 구성 요소 사이의 치수의 비율이 명세서에 기재된 그들의 치수의 비율과 일치하지 않는 경우가 있다. 또한, 명세서에 기재되어 있는 구성 요소가 도면에서 생략되어 있는 경우나, 개수를 생략하여 묘화되어 있는 경우 등이 있다.
[제1 실시형태]
도 1a, 도 1b, 도 2, 도 3, 도 4에 제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)를 나타낸다. 단, 도 1a는 상측(윗면 측)으로부터 본 적층 세라믹 콘덴서(100)의 사시도이다. 도 1b는 하측(실장면 측)으로부터 본 적층 세라믹 콘덴서(100)의 사시도이다. 도 2는 적층 세라믹 콘덴서(100)의 단면도이며, 도 1a의 일점쇄선 화살표로 나타내는 X-X 부분을 나타내고 있다. 도 3은 적층 세라믹 콘덴서(100)의 주요부 단면도이다. 도 4는 적층 세라믹 콘덴서(100)의 분해 사시도이다.
한편, 도면에는 적층 세라믹 콘덴서(100)의 높이방향(T), 폭방향(W), 길이방향(L)을 나타내고 있는 경우가 있으며, 이하의 설명에서 이들 방향으로 언급하는 경우가 있다.
적층 세라믹 콘덴서(100)는 복수개의 세라믹층(1)과 복수개의 제1 내부전극(2)과 복수개의 제2 내부전극(3)이 적층된 세라믹 적층체(4)를 포함하고 있다. 세라믹 적층체(4)는 직방체 형상으로 이루어지고, 높이방향(T)에서 마주보는 제1 주면(4A) 및 제2 주면(4B)과, 높이방향(T)에 직교하는 폭방향(W)에서 마주보는 제1 측면(4C) 및 제2 측면(4D)과, 높이방향(T) 및 폭방향(W) 양쪽에 직교하는 길이방향(L)에서 마주보는 제1 단면(4E) 및 제2 단면(4F)을 가지고 있다.
세라믹 적층체(4)(세라믹층(1))의 재질은 임의이고, 예를 들면, BaTiO3을 주성분으로 하는 유전체 세라믹을 사용할 수 있다. 단, BaTiO3 대신에 CaTiO3, SrTiO3, CaZrO3 등 다른 재질을 주성분으로 하는 유전체 세라믹을 사용해도 된다. 세라믹층(1)의 두께는 임의인데, 예를 들면, 0.3㎛ 이상, 2.0㎛ 이하 정도인 것이 바람직하다.
제1 내부전극(2)이 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E)으로 인출되어 있다. 제2 내부전극(3)이 세라믹 적층체(4)의 제2 단면(4F)으로 인출되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)은 각각 측부가 세라믹 적층체(4)의 제1 측면(4C), 제2 측면(4D)으로부터 노출되어 있다. 이는, 본 실시형태에서는 세라믹 적층체(4)의 제1 측면(4C), 제2 측면(4D)에 각각 후술할 측면 절연층(7)을 형성하기 때문에 절연을 고려할 필요가 없기 때문이다. 단, 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)은 측부가 세라믹 적층체(4)의 제1 측면(4C), 제2 측면(4D)으로부터 노출되지 않는 것이어도 된다.
본 실시형태에서는 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 주성분으로 Ni를 사용했다. 단, 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 주성분은 임의이고, Ni 대신에 Pd, Ag, Cu 등 다른 금속을 사용해도 된다. 또한, Ni나 Pd, Ag, Cu 등은 다른 금속과의 합금이어도 된다. 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 두께는 임의인데, 예를 들면 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 1㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.
세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E), 제2 단면(4F)에 각각 도체층(5)이 형성되어 있다. 도체층(5)은 제1 내부전극(2) 또는 제2 내부전극(3)과 전기적으로 접속되어 있다.
도체층(5)은 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a)과, 제2 주면(4B)으로 연장된 부분(5b)을 가지고 있다. 연장된 부분(5a 및 5b)을 가짐으로써, 세라믹 적층체(4)에 대한 도체층(5)의 접합 강도가 양호하게 향상되기 때문이다. 연장된 부분(5a, 5b)의 길이는 길이방향(L)에서 2㎛ 이상인 것이 바람직하다. 연장된 부분(5a, 5b)의 길이가 2㎛ 이상이면 세라믹 적층체(4)에 대한 도체층(5)의 접합 강도가 보다 향상되기 때문이다.
또한, 도체층(5)은 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a)과, 제2 주면(4B)으로 연장된 부분(5b)을 가지고 있음으로써, 도체층(5)과 후술할 외부전극(8)의 전기적 접속의 신뢰성이 양호하게 향상된다.
본 실시형태에서는 도체층(5)의 주성분으로 Ni를 사용했다. 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이, 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 주성분으로도 Ni를 사용하고 있기 때문에, 도체층(5)과 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 전기적 접속이 양호하다. 단, 도체층(5)의 주성분은 임의이고, Ni 대신에 Pd, Ag, Cu 등 다른 금속을 사용해도 된다. 또한, Ni나 Pd, Ag, Cu 등은 다른 금속과의 합금이어도 된다. 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 주성분이 Ni 이외의 경우이면, 도체층(5)의 주성분도 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 주성분과 동일한 것이 바람직하다.
도체층(5)의 두께는 임의인데, 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E), 제2 단면(4F)의 중앙 부분에서 예를 들면 3㎛ 이상, 10㎛ 이하 정도인 것이 바람직하다. 3㎛ 이상이면, 도체층(5)과 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 전기적 접속의 신뢰성을 충분히 얻을 수 있다. 10㎛ 이하이면 적층 세라믹 콘덴서(100)의 치수를 작게 할 수 있기 때문이다. 또한, 적층 세라믹 콘덴서(100)의 치수가 동일하면, 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 평면방향의 치수를 크게 할 수 있고, 정전 용량을 크게 할 수 있기 때문이다.
도체층(5)이 세라믹을 함유하는 것도 바람직하다. 이 경우에는 도체층(5)과 세라믹 적층체(4)의 접합 강도가 향상되기 때문이다. 또한, 함유되는 세라믹은 세라믹 적층체(4)(세라믹층(1))의 주성분과 동일한 것이 바람직하다. 도체층(5)과 세라믹 적층체(4)의 접합 강도가 보다 향상되기 때문이다.
도체층(5)이 세라믹을 함유하는 경우, 함유량은 20wt% 이하인 것이 바람직하다. 세라믹의 함유량이 20wt% 이하이면, 도체층(5)과 제1 내부전극(2) 또는 제2 내부전극(3)의 전기적 접속을 양호하게 유지할 수 있기 때문이다. 또한, 세라믹의 함유량이 20wt% 이하이면, 도체층(5)의 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a)과, 제2 주면(4B)으로 연장된 부분(5b)을 양호하게 형성할 수 있기 때문이다. 한편, 도체층(5)의 세라믹 함유량을 20wt% 이하로 한 후에 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 두께를 1㎛ 이하로 하는 것도 바람직하다. 도체층(5)의 세라믹 함유량이 20wt% 이하이면, 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 두께를 1㎛ 이하로 해도 제1 내부전극(2) 또는 제2 내부전극(3)과 도체층(5)의 전기적 접속을 양호하게 유지할 수 있기 때문이다.
도체층(5)을 덮도록 절연층(6)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 절연층(6)의 재질에 세라믹 적층체(4)(세라믹층(1))와 동일한 것을 사용했다. 단, 절연층(6)의 재질은 임의이고, 세라믹 적층체(4)와 다른 것을 사용해도 된다.
절연층(6)의 두께는 임의인데, 예를 들면, 5㎛ 이상, 30㎛ 이하 정도인 것이 바람직하다. 5㎛ 이상이면, 도체층(5)을 절연하고 보호하는 기능을 충분히 다할 수 있기 때문이다. 30㎛ 이하이면, 적층 세라믹 콘덴서(100)의 치수를 작게 할 수 있기 때문이다. 또한, 적층 세라믹 콘덴서(100)의 치수가 동일하면, 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 평면방향의 치수를 크게 할 수 있고, 정전 용량을 크게 할 수 있기 때문이다.
세라믹 적층체(4)의 제1 측면(4C) 및 제2 측면(4D)에 각각 측면 절연층(7)이 형성되어 있다. 측면 절연층(7)은 세라믹 적층체(4)의 제1 측면(4C) 및 제2 측면(4D)으로부터 노출된 제1 내부전극(2) 및 제2 내부전극(3)의 측부를 절연하는 역할을 다하고 있다. 적층 세라믹 콘덴서(100)는 측면 절연층(7)을 포함하고 있기 때문에, 제1 내부전극(2) 및 제2 내부전극(3)의 폭방향(W)의 치수를 크게 할 수 있고, 대용량화할 수 있다.
본 실시형태에서는 측면 절연층(7)의 재질에 세라믹 적층체(4)(세라믹층(1))와 동일한 것을 사용했다. 그 때문에, 측면 절연층(7)은 세라믹 적층체(4)에 높은 접합 강도로 접합되어 있다. 단, 측면 절연층(7)의 재질은 임의이고, 세라믹 적층체(4)와 다른 것을 사용해도 된다.
본 실시형태에서는 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E), 제2 단면(4F)에 각각 도체층(5) 및 절연층(6)을 형성한 후에 세라믹 적층체(4)의 제1 측면(4C), 제2 측면(4D)에 각각 측면 절연층(7)을 형성하고 있다. 그러나 이 순번을 바꿔 넣어서 세라믹 적층체(4)의 제1 측면(4C), 제2 측면(4D)에 각각 측면 절연층(7)을 형성한 후에 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E), 제2 단면(4F)에 각각 도체층(5) 및 절연층(6)을 형성하도록 해도 된다.
세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)에 한 쌍의 외부전극(8)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 외부전극(8)은 높이방향(T)으로부터 보아 대략 직사각형상이다. 한 쌍의 외부전극(8)은 서로 간격을 두어 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)의 양 단부에 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, 외부전극(8)은 Cu를 주성분으로 하는 하부 외부전극층(9)과, Ni를 주성분으로 하는 제1 도금층(10)과, Sn을 주성분으로 하는 제2 도금층(11)의 3층 구조로 형성되어 있다. 하부 외부전극층(9)은 유리를 함유하고 있다.
그러나 외부전극(8)의 구조나 재질은 임의이고, 상기 내용에 한정되지는 않는다. 즉, 외부전극(8)의 층 수는 3층에 한정되지는 않고, 각 층의 재질은 자유롭게 변경할 수 있다. 예를 들면, 하부 외부전극층(9)은 Cu 대신에 Ag, Ni 등 다른 금속을 사용해도 된다. 또한, Cu나 Ag, Ni 등은 다른 금속과의 합금이어도 된다. 또한, 하부 외부전극층(9)은 유리를 함유하고 있지 않아도 된다.
외부전극(8)은 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E) 또는 제2 단면(4F)에 형성된 도체층(5)과 전기적으로 접속되어 있다. 외부전극(8)은 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)에서 도체층(5)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a)과 면에 의해 접속되어 있다. 따라서, 외부전극(8)과 세라믹 적층체(4)의 전기적 접속의 신뢰성은 높다.
한편, 본 실시형태에서는 한 쌍의 외부전극(8)을 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)에 형성했는데, 추가로 한 쌍의 외부전극을 세라믹 적층체(4)의 제2 주면(4B)에 추가하여 형성해도 된다. 그리고 추가한 한 쌍의 외부전극을 각각 도체층(5)의 제2 주면(4B)으로 연장된 부분(5a)에 접속해도 된다. 이 경우에는 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)뿐만 아니라, 제2 주면(4B)도 적층 세라믹 콘덴서(100)의 실장면으로 사용할 수 있다. 한편, 세라믹 적층체(4)의 제2 주면(4B)에 외부전극을 추가로 형성하지 않는 경우에는 세라믹 적층체(4)의 제2 주면(4B)으로 연장된 부분(5a)을 절연물로 덮는 것 등으로 절연 처리를 실시해도 된다.
이상과 같이, 제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)는 도체층(5)이 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a)과 제2 주면(4B)으로 연장된 부분(5b)을 가지고 있기 때문에, 세라믹 적층체(4)와 도체층(5)의 접합 강도가 높다. 즉, 일본 공개특허공보 특개2017-175037호에 개시된 종래의 적층 세라믹 콘덴서(1000)와 같이, 세라믹 적층체(103)의 단면에만 도체층(104)이 형성된 구조에서는 도체층(104)에 세라믹 적층체(103)의 단면으로부터 떨어지는 방향으로 응력이 가해지면, 가령 작은 응력이어도 도체층(104)이 세라믹 적층체(103)의 단면으로부터 용이하게 박리될 우려가 있었다. 이에 반해, 제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)는 도체층(5)에 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E), 제2 단면(4F)으로부터 떨어지는 방향(길이방향(L))으로 응력이 가해져도, 도체층(5)의 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a) 및 제2 주면(4B)으로 연장된 부분(5b)이 박리를 억제하기 때문에, 도체층(5)이 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E), 제2 단면(4F)으로부터 용이하게 박리되지 않는다. 이와 같이, 적층 세라믹 콘덴서(100)는 도체층(5)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a) 및 제2 주면(4B)으로 연장된 부분(5b)의 접합력에 의해, 도체층(5)이 세라믹 적층체(4)로부터 박리되는 것이 억제되어 있다.
또한, 제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)는 도체층(5)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a)과 외부전극(8)이 면에 의해 접속되어 있기 때문에, 도체층(5)과 외부전극(8)의 전기적 접속의 신뢰성이 높다.
또한, 제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)는 제1 내부전극(2)이 인출된 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E), 및 제2 내부전극(3)이 인출된 세라믹 적층체(4)의 제2 단면(4F)이, 각각 도체층(5)이 절연층(6)에 의해 덮여 있기 때문에 내습성이 높다.
또한, 제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)는 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E)과 제2 단면(4F)에 각각 절연층(6)이 형성되고, 세라믹 적층체(4)의 제1 측면(4C)과 제2 측면(4D)에 각각 측면 절연층(7)이 형성되어 있으며, 세라믹 적층체(4)의 제1 주면에 형성된 외부전극(8)에 의해서만 회로 기판 등의 전극에 접합되기 때문에, 다른 전자부품과 근접시켜 실장하는 것이 가능하다.
(적층 세라믹 콘덴서(100)의 제조 방법의 일례)
제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)는 예를 들면, 다음의 방법으로 제조할 수 있다. 도 5a~도 8g를 참조하여 설명한다. 단, 도 5a~도 8g는 각각 본 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)의 제조 방법의 일례에서 실시되는 공정을 나타내는 주요부 단면도이다. 한편, 도 5a~도 8g에서는 도 1b와 동일하게 적층 세라믹 콘덴서(100)의 제1 주면(4A)을 상측, 제2 주면(4B)을 하측으로 하여 나타내고 있다.
우선, 도시하지 않는데, 세라믹 그린시트를 제작한다. 세라믹 그린시트는 세라믹 적층체(4)의 세라믹층(1)이나 절연층(6), 측면 절연층(7)을 제작하기 위해 사용한다.
구체적으로는, 우선 유전체 세라믹스의 분말, 바인더 수지, 용제 등을 준비하고, 이들을 습식 혼합하여 세라믹 슬러리를 제작한다.
다음으로, 캐리어 필름 상에 세라믹 슬러리를 다이 코터, 그라비아 코터, 마이크로 그라비아 코터 등을 이용하여 시트 형상으로 도포하고, 건조시켜 세라믹 그린시트를 제작한다.
다음으로, 세라믹층(1)을 제작하기 위한 소정의 세라믹 그린시트의 주면에 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)을 형성하기 위해, 미리 준비한 도전성 페이스트를 원하는 패턴 형상으로 인쇄한다. 단, 보호층이 되는 세라믹 그린시트에는 도전성 페이스트는 인쇄하지 않는다. 한편, 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이, 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)이 Ni를 주성분으로 하고 있기 때문에, 여기서 사용하는 도전성 페이스트에는 Ni를 함유한 것을 사용한다.
다음으로, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 미(未)소성 세라믹 적층체(54)를 제작한다. 미소성 세라믹 적층체(54)는 세라믹층(1)을 형성하기 위한 세라믹 그린시트(51)와, 제1 내부전극(2)을 형성하기 위한 도전성 페이스트(52)와, 제2 내부전극(3)을 형성하기 위한 도전성 페이스트(53)가 적층되고, 가열 압착되어 일체화된 것으로 이루어진다. 미소성 세라믹 적층체(54)는 제1 주면(54A)과 제2 주면(54B)과 제1 측면(54C)과 제2 측면(54D)과 제1 단면(54E)과 제2 단면(54F)을 포함한 직방체 형상으로 이루어진다. 단, 도 5a~도 6c에서는 이들 면 중 제1 주면(54A) 및 제1 단면(54E)만이 나타나 있다.
다음으로, 도시하지 않는데, 절연층(6)을 형성하기 위한 세라믹 그린시트의 한쪽 주면에 도체층(5)을 형성하기 위한 도전성 페이스트를 도포한다. 한편, 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이, 도체층(5)이 Ni를 주성분으로 하고 있기 때문에, 여기서 사용하는 도전성 페이스트에는 Ni를 함유한 것을 사용한다. 한편, 도전성 페이스트의 도포 방법은 임의인데, 예를 들면, 스크린 인쇄나, 롤러 도포 등의 방법에 따를 수 있다.
다음으로, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 미소성 세라믹 적층체(54)의 제1 단면(54E)에 도전성 페이스트(55)가 도포된 세라믹 그린시트(56)를 첩부한다. 구체적으로는 세라믹 그린시트(56)에 도포된 도전성 페이스트(55) 상에 미소성 세라믹 적층체(54)의 제1 단면(54E)을 접촉시킨 후에 세라믹 그린시트(56)를 뚫어 구멍을 냄으로써, 미소성 세라믹 적층체(54)의 제1 단면(54E)에 도전성 페이스트(55)가 도포된 세라믹 그린시트(56)를 첩부한다. 또한, 도시하지 않는데, 미소성 세라믹 적층체(54)의 제2 단면(54F)에도 동일한 방법으로 도전성 페이스트(55)가 도포된 세라믹 그린시트(56)를 첩부한다.
다음으로, 도시하지 않는데, 미소성 세라믹 적층체(54)의 제1 측면(54C) 및 제2 측면(54D)에 각각 측면 절연층(7)을 형성하기 위한 세라믹 그린시트(57)를 첩부한다. 구체적으로는 측면 절연층(7)을 형성하기 위한 세라믹 그린시트(57)의 한쪽 주면 상에 미소성 세라믹 적층체(54)의 제1 측면(54C) 또는 제2 측면(54D)을 접촉시킨 후에 세라믹 그린시트(57)를 뚫어 구멍을 냄으로써, 미소성 세라믹 적층체(54)의 제1 측면(54C) 및 제2 측면(54D)에 각각 측면 절연층(7)을 형성하기 위한 세라믹 그린시트(57)를 첩부한다.
다음으로, 미소성 세라믹 적층체(54)에 배럴 처리를 실시하고, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 도체층(5)을 형성하기 위한 도전성 페이스트(55)를 연장시키고, 미소성 세라믹 적층체(54)의 제1 주면(54A) 상에 도전성 페이스트(55)가 연장된 부분(55a)을 형성한다. 도시하지 않는데, 미소성 세라믹 적층체(54)의 제2 주면(54B) 상에도 도전성 페이스트(55)가 연장된 부분(55b)이 형성된다.
다음으로, 미소성 세라믹 적층체(54)를 소정의 프로파일로 소성하여 도 6d에 나타내는 세라믹 적층체(4)를 제작한다. 소성에 앞서, 탈바인더 처리를 실시하고, 미소성 세라믹 적층체(54)에 포함되는 바인더 수지를 소실 혹은 감소시키는 것도 바람직하다. 미소성 세라믹 적층체(54)를 소성하여 세라믹 적층체(4)를 제작함으로써, 세라믹 그린시트(51)가 소성되어 세라믹층(1)이 되고, 도전성 페이스트(52)가 소성되어 제1 내부전극(2)이 되며, 도전성 페이스트(53)가 소성되어 제2 내부전극(3)이 되고, 도전성 페이스트(55)가 소성되어 도체층(5)이 되며, 세라믹 그린시트(56)가 소성되어 절연층(6)이 되고, 세라믹 그린시트(57)가 소성되어 측면 절연층(7)이 된다. 또한, 도전성 페이스트(55)의 제1 주면(54A) 상으로 연장되어 있던 부분(55a)이 부분(5a)이 되고, 도전성 페이스트(55)의 제2 주면(54B) 상으로 연장되어 있던 부분(55b)이 부분(5b)이 된다.
다음으로, 도 7e에 나타내는 바와 같이, 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)에 외부전극(8)의 일부인 하부 외부전극층(9)을 형성한다. 구체적으로는 도전성 페이스트를 도포하고, 베이킹하여 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)에 하부 외부전극층(9)을 형성한다. 도전성 페이스트의 도포 방법은 임의인데, 예를 들면, 스크린 인쇄나 롤러 도포 등의 방법에 따를 수 있다.
하부 외부전극층(9)은 도체층(5)의 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a)과 면에 의해 전기적으로 접속된다. 따라서, 도체층(5)과 하부 외부전극층(9)의 전기적 접속의 신뢰성은 높다.
한편, 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이, 하부 외부전극층(9)이 Cu를 주성분으로 하고 있기 때문에, 여기서 사용하는 도전성 페이스트에는 Cu를 함유한 것을 사용한다. 또한, 하부 외부전극층(9)과 세라믹 적층체(4)의 접합 강도를 향상시키기 위해, 도전성 페이스트에 유리가 함유되어 있어도 된다.
다음으로, 도 7f에 나타내는 바와 같이, 전해도금에 의해 하부 외부전극층(9)의 표면에 Ni를 주성분으로 하는 제1 도금층(10)을 형성한다.
다음으로, 도 8g에 나타내는 바와 같이, 전해도금에 의해 제1 도금층(10)의 표면에 Sn을 주성분으로 하는 제2 도금층(11)을 형성한다. 이상에 의해, 하부 외부전극층(9), 제1 도금층(10), 제2 도금층(11)의 3층으로 이루어지는 외부전극(8)이 형성되고, 제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)가 완성된다.
제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)는 하기와 같이 구성의 일부에 변경을 가한 변형예로서 제작하는 것도 가능하다.
(제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)의 변형예 1)
적층 세라믹 콘덴서(100)는 외부전극(8)의 하부 외부전극층(9)이 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)에 도전성 페이스트를 도포하고 베이킹하여 형성한 것이었다. 변형예 1에서는 이를 변경하고, 외부전극의 하부전극층을 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)에 Cu를 스퍼터링함으로써 형성한다.
한편, 변형예 1에서도 Cu를 스퍼터링함으로써 형성한 하부전극층 상에 Ni를 주성분으로 하는 제1 도금층(10)을 형성하고, 제1 도금층(10) 상에 Sn을 주성분으로 하는 제2 도금층(11)을 형성하여 3층 구조로 이루어지는 외부전극으로 한다.
(제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)의 변형예 2)
변형예 2는 변형예 1을 추가로 변경한다. 구체적으로는 변형예 1에서는 외부전극을, Cu를 스퍼터링함으로써 형성한 하부전극층과, Ni를 주성분으로 하는 제1 도금층(10)과, Sn을 주성분으로 하는 제2 도금층(11)의 3층 구조로 구성했다. 변형예 2는 이를 추가로 변경하고, 제1 도금층(10)을, Ni를 스퍼터링함으로써 형성한 제2층으로 치환하고, 제2 도금층(11)을, Sn을 스퍼터링함으로써 형성한 제3층으로 치환한다.
즉, 변형예 2는 외부전극을, Cu를 스퍼터링함으로써 형성한 제1층(하부전극층)과, Ni를 스퍼터링함으로써 형성한 제2층과, Sn을 스퍼터링함으로써 형성한 제3층의 3층 구조로 구성한다.
[제2 실시형태]
도 9, 도 10에 제2 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(200)를 나타낸다. 단, 도 9는 상측(윗면 측)으로부터 본 적층 세라믹 콘덴서(200)의 사시도이다. 도 10은 적층 세라믹 콘덴서(200)의 단면도이며, 도 9의 일점쇄선 화살표로 나타내는 Y-Y 부분을 나타내고 있다.
제2 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(200)는 제1 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100)의 구성의 일부에 변경을 가했다. 구체적으로는, 적층 세라믹 콘덴서(100)는 외부전극(8)이 높이방향(T)으로부터 보아 직사각형상이며, 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)에 형성되어 있었다. 적층 세라믹 콘덴서(200)는 이를 변경하고, 외부전극(28)을 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E) 및 제2 단면(4F)에 각각 캡 형상으로 형성한다.
보다 구체적으로는, 한쪽 외부전극(28)은 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E)에 형성된 절연층(6) 상에 형성되고, 한쪽 외부전극(28)의 가장자리부가 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A), 제2 주면(4B), 제1 측면(4C), 제2 측면(4D)의 일부로 연장됨으로써, 캡 형상으로 형성되어 있다. 다른 쪽 외부전극(28)은 세라믹 적층체(4)의 제2 단면(4F)에 형성된 절연층(6) 상에 형성되고, 다른 쪽 외부전극(28)의 가장자리부가 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A), 제2 주면(4B), 제1 측면(4C), 제2 측면(4D)의 일부로 연장됨으로써, 캡 형상으로 형성되어 있다.
한편, 외부전극(28)도 적층 세라믹 콘덴서(100)의 외부전극(8)과 마찬가지로, Cu를 주성분으로 하는 하부 외부전극층(29)과, Ni를 주성분으로 하는 제1 도금층(30)과, Sn을 주성분으로 하는 제2 도금층(31)의 3층 구조로 형성되어 있다. 그리고 하부 외부전극층(29)이 도체층(5)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a), 및 도체층(5)의 제2 주면(4B)으로 연장된 부분(5b)과 각각 면에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
제2 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(200)는 도체층(5)이 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a)과, 제2 주면(4B)으로 연장된 부분(5b)을 가지고 있기 때문에, 세라믹 적층체(4)와 도체층(5)의 접합 강도가 높다.
또한, 적층 세라믹 콘덴서(200)는 외부전극(28)이 도체층(5)과, 도체층(5)의 제1 주면(4A)으로 연장된 부분(5a), 및 도체층(5)의 제2 주면(4B)으로 연장된 부분(5b)의 2군데에서 각각, 면에 의해 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 외부전극(28)과 도체층(5)의 전기적 접속의 신뢰성이 높다.
또한, 적층 세라믹 콘덴서(200)는 제1 내부전극(2)이 인출된 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E), 및 제2 내부전극(3)이 인출된 세라믹 적층체(4)의 제2 단면(4F)을 덮는 도체층(5)이 절연층(6)에 의해 덮여 있기 때문에 내습성이 높다.
이상, 제1 실시형태, 제2 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(100, 200)에 대해 설명했다. 그러나 본 발명이 상술한 내용에 한정되지는 않고, 발명의 취지를 따라 다양한 변경을 실시할 수 있다.
예를 들면, 적층 세라믹 콘덴서(100)에서는 외부전극(8)을 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)에 형성하고 있었는데, 이에 추가로 세라믹 적층체(4)의 제2 주면(4B)에도 외부전극(8)을 형성하도록 해도 된다. 이 경우에는 세라믹 적층체(4)의 제1 주면(4A)뿐만 아니라, 제2 주면(4B)도 적층 세라믹 콘덴서(100)의 실장면으로서 사용할 수 있다.
또한, 적층 세라믹 콘덴서(100)의 제조 방법의 일례에서는 세라믹 적층체(4)의 제1 단면(4E) 및 제2 단면(4F)에 각각 도체층(5) 및 절연층(6)을 형성하기 위해 한쪽 주면에 도전성 페이스트가 도포된 세라믹 그린시트를 첩부했다. 그러나 도체층(5) 및 절연층(6)의 형성 방법은 임의이고, 상기 방법 대신에 미소성 세라믹 적층체(54)의 제1 단면(54E) 및 제2 단면(54F)에 각각 도전성 시트를 첩부하고, 더욱이 그 도전성 시트 상에 세라믹 그린시트를 첩부하도록 해도 된다. 한편, 도전성 시트란, 예를 들면, 금속 분말(Ni 분말 등), 바인더 수지, 용제 등을 습식혼합하여 제작한 슬러리를 기체(基體)(캐리어 필름 등) 상에 도포하고 건조시킨 것이다.
또한, 적층 세라믹 콘덴서(100)의 제조 방법의 일례에서는 도체층(5)을 형성하기 위한 도전성 페이스트(55)를 연장시켜 미소성 세라믹 적층체(54)의 제1 주면(54A) 상에 도전성 페이스트(55)가 연장된 부분(55a)을 형성하고, 제2 주면(54B) 상에 도전성 페이스트(55)가 연장된 부분(55b)을 형성하기 위해 미소성 세라믹 적층체(54)에 배럴 처리를 실시했다. 그러나 부분(55a, 55b)을 형성하는 방법은 배럴 처리에 한정되지는 않고, 세라믹 적층체(54)의 제1 단면(54E) 및 제2 단면(54F)에 각각 첩부된 세라믹 그린시트(56)의 표면을 각각 롤러로 가압하는 등의 방법에 따라도 된다.
또한, 적층 세라믹 콘덴서(100, 200)에서는 세라믹 적층체(4)의 제1 측면(4C), 제2 측면(4D)에 각각 측면 절연층(7)을 형성했는데, 제1 내부전극(2), 제2 내부전극(3)의 측부가 세라믹 적층체(4)의 제1 측면(4C), 제2 측면(4D)으로부터 노출되어 있지 않는 경우에는 측면 절연층(7)을 생략해도 된다.
본원 발명의 한 실시양태에 따른 적층 세라믹 콘덴서는 "발명의 내용" 란에 기재한 바와 같다.
이 적층 세라믹 콘덴서에서 도체층의 주면으로 연장된 부분의 길이방향에서의 치수가 2㎛ 이상인 것도 바람직하다. 연장된 부분의 길이가 2㎛ 이상이면, 세라믹 적층체에 대한 도체층의 접합 강도를 양호하게 향상시킬 수 있기 때문이다. 또한, 연장된 부분의 길이가 2㎛ 이상이면, 도체층과 외부전극의 전기적 접속의 신뢰성을 양호하게 향상시킬 수 있기 때문이다.
또한, 도체층이나 절연층이 세라믹을 함유하는 것도 바람직하다. 이 경우에는 세라믹 적층체와 도체층의 접합 강도나, 도체층과 절연층의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도체층에서의 세라믹의 함유량이 20wt% 이하인 것도 바람직하다. 이 경우에는 내부전극과 도체층의 전기적 접속을 양호하게 유지할 수 있다. 또한, 도체층의 세라믹 적층체의 주면에 연장된 부분을 양호하게 형성할 수 있다. 즉, 도체층의 세라믹 적층체의 주면으로 연장된 부분은 도체층에서의 세라믹 함유량이 20wt% 이하인 경우에 양호하게 형성되지만, 도체층에서의 세라믹 함유량이 20wt%를 초과하면 함유량이 증가함에 따라 형성되기 어려워진다.
또한, 내부전극의 두께를 1㎛ 이하로 하는 것도 바람직하다. 이 경우에는 적층 세라믹 콘덴서의 치수를 작게 할 수 있다. 또한, 적층 세라믹 콘덴서의 치수가 동일하면, 내부전극의 층 수를 증가시킬 수 있기 때문에 정전 용량을 크게 할 수 있다.
또한, 외부전극이 높이방향으로부터 보아 대략 직사각형상이며, 적어도 한쪽 주면의 일부를 덮도록 형성된 것인 것도 바람직하다. 이 경우에는 적층 세라믹 콘덴서의 단면 및 측면에 외부전극이 형성되지 않기 때문에, 적층 세라믹 콘덴서를 다른 전자부품과 근접시켜서 실장할 수 있다.
혹은 외부전극이 절연층과, 양쪽 주면의 일부와, 양쪽 측면의 일부를 덮도록 형성되는 것도 바람직하다. 즉, 외부전극이 캡 형상으로 형성되는 것도 바람직하다.
또한, 내부전극과 도체층이 동일한 종류의 금속 성분을 포함하는 것도 바람직하다. 이 경우에는 소성 시에 도체층과 내부전극에 포함되는 금속의 소결 온도의 차가 작아지기 때문에, 양호하게 전기적으로 접속할 수 있다. 예를 들면, 내부전극과 도체층 양쪽에 Ni 또는 Ni합금이 포함되는 것이 바람직하다.
세라믹 적층체의 측면에 측면 절연층이 형성되는 것도 바람직하다. 이 경우에는 내부전극의 폭방향의 치수를 크게 함으로써, 적층 세라믹 콘덴서의 용량을 크게 할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 대해 설명했는데, 금번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타내지고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (11)

  1. 복수개의 세라믹층과 복수개의 내부전극이 적층되고 높이방향에서 마주보는 한 쌍의 주면(主面)과, 상기 높이방향에 직교하는 폭방향에서 마주보는 한 쌍의 측면과, 상기 높이방향 및 상기 폭방향 양쪽에 직교하는 길이방향에서 마주보는 한 쌍의 단면(端面)을 가지는 세라믹 적층체와,
    상기 세라믹 적층체의 상기 단면을 덮도록 형성되고 상기 내부전극과 전기적으로 접속된 도체층과,
    상기 도체층을 덮도록 형성된 절연층과,
    상기 도체층과 전기적으로 접속된 외부전극을 포함하며,
    상기 도체층이 상기 세라믹 적층체의 상기 주면의 일부로까지 연장되어 형성된, 적층 세라믹 콘덴서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도체층의 상기 주면으로 연장된 부분의 상기 길이방향에서의 치수가 2㎛ 이상인, 적층 세라믹 콘덴서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연층이 세라믹을 함유하는, 적층 세라믹 콘덴서.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도체층이 세라믹을 함유하는, 적층 세라믹 콘덴서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 도체층에서의 상기 세라믹 함유량이 20wt% 이하인, 적층 세라믹 콘덴서.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부전극의 두께가 1㎛ 이하인, 적층 세라믹 콘덴서.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부전극이 상기 높이방향으로부터 보아 직사각형상이며, 적어도 한쪽의 상기 주면의 일부를 덮도록 형성된, 적층 세라믹 콘덴서.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부전극이 상기 절연층과, 양쪽의 상기 주면의 일부와, 양쪽의 상기 측면의 일부를 덮도록 형성된, 적층 세라믹 콘덴서.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부전극과 상기 도체층이 동일한 종류의 금속 성분을 포함하는, 적층 세라믹 콘덴서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 동일한 종류의 금속 성분이 Ni 또는 Ni합금인, 적층 세라믹 콘덴서.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 세라믹 적층체의 상기 측면에 측면 절연층이 형성된, 적층 세라믹 콘덴서.
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