KR20210061776A - 적층 세라믹 콘덴서 - Google Patents

적층 세라믹 콘덴서 Download PDF

Info

Publication number
KR20210061776A
KR20210061776A KR1020190149718A KR20190149718A KR20210061776A KR 20210061776 A KR20210061776 A KR 20210061776A KR 1020190149718 A KR1020190149718 A KR 1020190149718A KR 20190149718 A KR20190149718 A KR 20190149718A KR 20210061776 A KR20210061776 A KR 20210061776A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
max
ceramic capacitor
multilayer ceramic
phase
composite particles
Prior art date
Application number
KR1020190149718A
Other languages
English (en)
Inventor
이동욱
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020190149718A priority Critical patent/KR20210061776A/ko
Publication of KR20210061776A publication Critical patent/KR20210061776A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/30—Stacked capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/005—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/018—Dielectrics
    • H01G4/06—Solid dielectrics
    • H01G4/08—Inorganic dielectrics
    • H01G4/12—Ceramic dielectrics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

본 발명은, 유전체 시트; 상기 유전체 시트의 적어도 일면에 형성되는 내부 전극; 및 상기 내부 전극 중 외부로 노출된 일단과 전기적으로 결합하는 외부전극; 을 포함하고, 상기 외부 전극은 맥스(MAX)상의 복합체 입자를 포함하는,적층 세라믹 콘덴서를 제공하기 위한 것이다.

Description

적층 세라믹 콘덴서{MULTI-LAYER CERAMIC CAPACITOR}
본 발명은 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.
콘덴서는 전기를 저장할 수 있는 소자로서, 콘덴서는 전극간에 구비되는 절연체의 종류에 따라서, 알루미늄으로 전극을 구성하고 상기 알루미늄 전극 사이에 얇은 산화막을 구비하는 알루미늄 전해 캐패시터, 전극 재료로 탄탈륨을 사용하는 탄탈륨 콘덴서, 전극 사이에 티타늄 바륨과 같은 고유전율의 유전체를 사용하는 세라믹 콘덴서, 전극 사이에 구비되는 유전체로 고유전율계 세라믹을 다층 구조로 사용하는 적층 세라믹 콘덴서(Multilayer Ceramic Capacitor, MLCC), 전극 사이의 유전체로 폴리스티렌 필름을 사용하는 필름 콘덴서 등 여러 종류로 구분될 수 있다.
이 중에서 적층 세라믹 콘덴서는 온도 특성 및 주파수 특성이 우수하고 소형으로 구현이 가능하다는 장점을 가지고 있어 최근 고주파회로 등 다양한 분야에서 많이 응용되고 있다. 이전에 알려진 적층 세라믹 콘덴서는, 복수개의 유전체 시트가 적층되어 적층체를 형성하며, 상기 적층체 외부에 서로 다른 극성을 갖는 외부 전극이 형성되고, 상기 적층체의 내부에 교대로 적층된 내부 전극이 상기 각각의 외부 전극에 연결될 수 있다. 상기 유전체 시트 사이에 교대로 형성된 내부전극이 각각 서로 다른 극성을 갖도록 연결되어 용량결합을 일으킴으로써 상기 적층 세라믹 콘덴서가 캐패시턴스 값을 갖게 된다.
최근 전자 제품의 소형화 및 고집적화에 따라 적층 세라믹 콘덴서의 경우에도 소형화 고집적화를 위한 연구가 많이 이루어지고 있다. 특히 적층 세라믹 콘덴서의 경우 고용량화 및 소형화를 위하여 유전체층의 박층화하여 고적층화 시키고자 하는 다양한 시도가 이루어지고 있다.
통상 적층 세라믹 콘덴서를 제조 시에는, 유전체층과 내부 전극을 1층 이상으로 적층하여 세라믹 커패시터칩 형성후 외부 전극을 형성하게 되는데, 외부의 충격이나 진동에도 잘 견딜수 있도록 밀착 강도가 확보되어야 하고, 유전체층 과의 결합력, 전기 전도성 및 도금 특성이 충분히 확보되어야 할 것이 요구된다. 이를 위해서 통상 Cu, Ag, Pd, Pt 등의 도전성 분말에 유리 프릿 및 고분자 바인더를 혼합한 용액을 사용하여 제조하는 방법이 알려져 있다. 다만, 상기 방법에서 유리 프릿의 사용량이 적은 경우 유전체층의 접착력이 저하되는 문제가 있고, 유리 프릿의 사용량이 많아지는 경우 전기 전도도가 감소하고 도금 특성의 저하가 발생하는 한계가 있다.
본 발명은, 유전체와 내부 전극간의 고온에서의 수축율 및 열 팽창율을 첨가제 없이 제어할 수 있고, 보다 경제적으로 안정적 적층 구조, 높은 전기 전도도 및 높은 효율을 구현할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서는, 유전체 시트; 상기 유전체 시트의 적어도 일면에 형성되는 내부 전극; 및 상기 내부 전극 중 외부로 노출된 일단과 전기적으로 결합하는 외부전극; 을 포함하고, 상기 외부 전극은 맥스(MAX)상의 복합체 입자를 포함하는, 적층 세라믹 콘덴서가 제공될 수 있다.
상기 적층 세라믹 콘덴서는 유전체와 유사한 열 팽창율을 갖는 전도성 세라믹을 외부 전극 재료로 사용하여 유전체와 외부 전극간의 고온 수축율을 첨가제 없이 제어할 수 있고, 보다 경제적으로 안정적 적층 구조 및 높은 효율를 구현할 수 있고, 높은 전기 전도도 및 우수한 도금 특성을 만족할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 외부 전극은 맥스(MAX)상의 나노 입자를 포함한 전극 페이스트를 이용하여 제조될 수 있으며, 예를 들어, 맥스상의 나노 입자, 바인더 및 분산제를 포함할 수 있다.
상기 적층 세라믹 콘덴서의 제조시, 유전체층과 내부 전극을 1층 이상으로 적층하여 세라믹 커패시터칩 형성후 외부 전극을 형성하게 되는데, 상기 외부 전극은 상기 전극 페이스트를 이용하고, 디핑 (dipping)하는 방법을 통하여 형성될 수 있고, 고온 소성단계를 거쳐 최종 적층 세라믹 콘덴서로 제공될 수 있다.
상기 맥스(MAX)상의 복합체 입자를 포함하는 외부 전극은 고온에서의 열팽창 계수가 유전체와 유사하므로 고온에서의 수축율이 유전체 시트와 큰 차이가 없게 되며, 이에 따라 적층 세라믹 콘덴서가 크랙, 뒤틀림 등 소성 변형 없이 완전한 유전체와 같은 작용을 할 수 있다.
상기 맥스(MAX)상은 하기 화학식 1로 표시되는 층상 헥사고날 카바이드 및 나이트라이드이다.
[화학식 1]
Mn+1AXn
상기 화학식 1에서, M은 전이금속이고, A는 13족 및 14족 원소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소이고, X는 탄소 및 질소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소이고, n은 1 내지 3이다.
현재까지 알려진 MAX 상으로는 Ti2CdC, Sc2InC, Ti2AlC, Ti2GaC, Ti2InC, Ti2TlC, V2AlC, V2GaC, Cr2GaC, Ti2AlN, Ti2GaN, Ti2InN, V2GaN, Cr2GaN, Ti2GeC, Ti2SnC, Ti2PbC, V2GeC, Cr2AlC, Cr2GeC, V2PC, V2AsC, Ti2SC, Zr2InC, Zr2TlC, Nb2AlC, Nb2GaC, Nb2InC, Mo2GaC, Zr2InN, Zr2TlN, Zr2SnC, Zr2PbC, Nb2SnC, Nb2PC, Nb2AsC, Zr2SC, Nb2SC, Hf2InC, Hf2TlC, Ta2AlC, Ta2GaC, Hf2SnC, Hf2PbC, Hf2SnN, Hf2SC, Zr2AlC, Ti3AlC2, Ti3GaC2, Ti3InC2, V3AlC2, Ti3SiC2, Ti3GeC2, Ti3SnC2, Ta3AlC2, Zr3AlC2, Ti4AlN3, V4AlC3, Ti4GaC3, Ti4SiC3, Ti4GeC3, Nb4AlC3, Ta4AlC3 등을 예로 들 수 있다.
바람직하게는, 상기 맥스상 페이스트는 Ti3AlC2, Ti3GaC2, Ti3InC2, Ti3SiC2, Ti3GeC2, 및 Ti3SnC2로 이루어진 군에서 선택된 1종의 맥스(MAX)상을 가질 수 있다.
상기 맥스(MAX)상의 페이스트에 포함되는 맥스(MAX)상의 복합체 입자는 0.01 ㎛ 내지 100 ㎛의 입경을 갖는 것이 바람직하며, 0.01 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하의 입경을 가질 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 맥스상 페이스트 제조에 사용되는 맥스(MAX)상의 복합체 입자는 100 ㎛ 이하 혹은 5 내지 100 ㎛의 입경을 가질 수 있다.
한편, 상기 맥스(MAX)상의 페이스트는 유기 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 복합체 입자를 포함할 수 있다. 상기 유기 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 입자를 사용함에 따라서, 고농도 페이스트 제조가 가능하고 디핑 또는 도포가 가능한 유변 물성을 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 유기 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 입자는 유기 실란 화합물 또는 이민 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 입자일 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 유기 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 입자는 폴리에틸렌이민으로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 입자일 수 있다.
상기 유기 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 입자 중 상기 유기 화합물은 0.01 내지 30 중량%, 또는 0.1 내지 10중량%, 또는 0.5 내지 8중량%로 포함될 수 있다. 상기 유기 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 입자 중 유기 화합물의 함량이 너무 높으면, 경제성이 없으며 미 반응 유기화합물에 의해 소성 과정 시 크랙이 발생하거나 전도성이 저하되어 MLCC 성능 유지가 어려울 수 있다.
상기 유기 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 입자 중 유기 화합물의 함량이 너무 낮으면, 상기 외부 전극 형성시 밀링 및 재응집 방지 효과가 충분하지 못해 입자의 입경 조절이 어려운 문제점이 나타날 수 있으며, 페이스트의 유변물성이 저하하여 충분히 높은 커버리지의 적층 구조를 형성할 수 없으며, 입자 응집에 의해 내부 전극끼리 연결되는 쇼트 불량이 발생하고 점도 상승으로 인한 인쇄 공정 문제가 발생할 수 있다.
상기 MAX 상 페이스트는 고분자 바인더를 더 포함할 수 있다.
상기 고분자 바인더는 에폭시 수지, 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 아크릴레이트계 수지, 폴리아마이드, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌수지(ABS), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리벤조이미다졸(PBI), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리테트라플로로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴 플로라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리이서이서케톤(PEEK), 폴리아릴이서케톤(PAEK), 리퀴드크리스탈폴리머(LCP), 폴리이미드(PI) 및 셀프레인포스트폴리페닐렌(SPR), (메타)아크릴레이트계 고분자, 우레탄 (메타)아크릴레이트계 고분자 및 폴리우레탄 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 MAX 상 페이스트는 구형분 기준으로 상기 맥스(MAX)상의 복합체 입자 100 중량부 대비 고분자 바인더 10 중량부 또는 1000중량부 포함할 수 있다.
상기 MAX 상 페이스트는 고분자 분산제를 더 포함할 수 있다.
상기 상기 고분자 분산제는 폴리 우레탄(PU), 폴리 아크릴(PAA), 인산 에스테르 (PPA), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리벤조미다졸(PBI), 폴리에테르아마이드(PEI), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리테크라플로로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴 플로라이드(PVDF), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리이서이서케톤(PEEK), 폴리아릴이서케톤(PAEK), 리퀴드크리스탈폴리머(LCP), 폴리이미드(PI) 및 셀프레인포스트폴리페닐렌(SPR), 로 이루어진 군에서 양이온 또는 음이온 또는 양이온/음이온 전하를 갖는 1종 이상을 갖는 고분자 분산제를 포함할 수 있다.
상기 MAX 상 페이스트는 구형분 기준으로 상기 맥스(MAX)상의 복합체 입자 100 중량부 대비 고분자 분산제 0.1 중량부 또는 50중량부 포함할 수 있다.
상기 외부 전극은 상기 내부 전극 중 외부로 노출된 일단과 전기적으로 결합하며, 또한 적층 세라믹 콘덴서를 외부 전원과 연결시켜주는 전도성 물질일 수 있다. 적층 세라믹 콘덴서는 기판의 표면 실장용으로 설계된 소자이기 때문에 외부전극은 단순히 외부 전압과 연결하는 역할뿐만 아니라 기판에 실장될 때 땜납이 잘 부착되도록 하는 역할까지 수행할 수 있다.
상기 외부 전극은 맥스(MAX)상의 복합체 입자를 포함하며, 또한 상기 외부 전극은 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 주석 (Sn)과 같은 금속, 또는 이들의 혼합물, 또는 이들의 합금을 더 포함할 수 있다.
상기 유전체 시트는 세라믹 분말을 포함하는 조성물의 소결에 의하여 형성될 수 있다.
상기 세라믹 분말은 통상적으로 알려진 다양한 성분을 사용할 수 있으며, 예를 들면 BaTiO3계 세라믹 분말을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 상기 유전체 시트에 포함되는 유전체는 20 내지 250 nm 의 평균입경을 가진 BaTiO3 (BT)이거나 일부 구조가 치환된 BT계일 수 있다.
상기 BaTiO3계 세라믹 분말은 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, BaTiO3에 Ca, Zr 등이 일부 고용된 (Ba1-xCax)TiO3, Ba(Ti1-yCay)O3, (Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3 또는 Ba(Ti1-yZry)O3 등이 있다.
상기 세라믹 분말을 포함하는 조성물은 상기 세라믹 분말과 함께 전이금속, 희토류 원소, Mg, Al 등을 포함할 수 있다.
상기 유전체 시트는 1.0 내지 100um의 두께를 가질 수 있다.
상기 내부 전극은 니켈 또는 니켈 합금을 포함할 수 있다. 통상적으로 알려진 바와 같이, 상기 내부 전극을 내부 전극용 페이스트 조성물을 이용하여 1층 이상 형성될 수 있으며, 상기 내부 전극용 페이스트 조성물은 도전성 금속 분말을 포함할 수 있다. 상기 도전성 금속 분말은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 은(Ag), 납(Pb), 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 팔라듐 (Pd) 등이 있다.
상기 내부 전극용 페이스트 조성물의 첨가제로서 Y, Dy, Ho, Yb 로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 희토류 원소 및 Mg를 더 포함할 수도 있다.
상기 내부 전극은 1.0 내지 100um 의 두께를 가질 수 있다.
상기 구현예의 적층 세라믹 콘덴서는 상술한 내용을 제외하고 통상적으로 알려진 다양한 구성을 큰 제한 없이 포함할 수 있다.
발명에 따르면, 유전체와 내부 전극간의 고온에서의 수축율 및 열 팽창율을 첨가제 없이 제어할 수 있고, 보다 경제적으로 안정적 적층 구조, 높은 전기 전도도 및 높은 효율을 구현할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서가 제공될 수 있다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[제조예: 맥스(MAX)상의 페이스트 제조]
제조예 1: 맥스(MAX)상 복합체 입자 및 페이스트 제조
TiC, Al, Ti를 2 : 1.2 : 1.2 몰 비로 혼합 후 Ar 분위기의 1425 ℃에서 15 분 동안 소성하여 Ti3AlC2로 표시되는 맥스 상(MAX phase)을 얻었다. 제조된 맥스 상을 grinder를 이용하여 분쇄 한 후 400 mesh 체로 분급하여 입경 5 내지 30 ㎛의 맥스 상 입자를 얻었다.
Planetary Ball Mill 장치(PM 100, Retsch GmbH)의 용기에 입경 5 내지 30 ㎛의 상기 맥스 상 입자 7.2 g, 폴리에틸렌이민(TCI Chemicals, 30% in water, Mw 25000 g/mol) 0.82 g, 입경 0.5 mm의 ZrO2 비즈 110 g, 용매(isopopyl alcohol) 25 ml를 넣고, 플래너터리 볼밀을 이용하여 2 시간 동안 밀링하였다.
상기 방법을 통해 폴리에틸렌이민으로 표면 개질된 맥스 상인 복합체 입자를 얻었다 (입경 0.1 내지 0.5 ㎛, 복합체 입자 전체 중량 기준 폴리에틸렌이민 약 6 중량% 함유).
그리고, 상기 폴리에틸렌이민으로 표면 개질된 맥스 상인 복합체 입자 4g과 10중량%의 에틸셀룰로오스 용액 2g 및 인산에스테르 분산제 0.38g (상기 복합체 입자 대비 5중량%)을 부틸 카비톨[butyl carbitol] 용매 하에서 플래너터리 볼밀을 이용하여 1 시간 동안 밀링하여 맥스 상 입자가 포함된 페이스트를 제조하였다.
제조예2: 맥스(MAX)상 복합체 입자 및 페이스트 제조
Cr3C2, Al, Cr를 1 : 2.3 : 1 몰 비로 혼합 후 Ar 분위기의 1375 ℃에서 15 분 동안 소성하여 Cr2AlC로 표시되는 맥스 상(MAX phase)을 얻었다. 제조된 맥스 상을 grinder를 이용하여 분쇄 한 후 400 mesh 체로 분급하여 입경 5 내지 30 ㎛의 맥스 상 입자를 얻었다.
Planetary Ball Mill 장치의 용기에 입경 5 내지 30 ㎛의 상기 맥스 상 입자 7.2 g, 폴리에틸렌이민(TCI Chemicals, 30% in water, Mw 25000 g/mol) 1.23 g, 입경 0.5 mm의 ZrO2 비즈 110 g, 용매(isopopyl alcohol) 25 ml를 넣고, 플래너터리 볼밀을 이용하여 2 시간 동안 밀링하였다.
상기 방법을 통해 폴리에틸렌이민으로 표면 개질된 맥스 상인 복합체 입자를 얻었다 (입경 0.1 내지 0.5 ㎛, 복합체 입자 전체 중량 기준 폴리에틸렌이민 약 9 중량% 함유).
그리고, 상기 폴리에틸렌이민으로 표면 개질된 맥스 상인 복합체 입자 4g과 10중량%의 에틸셀룰로오스 용액 2g 및 인산에스테르 분산제 0.38g (상기 복합체 입자 대비 5중량%)을 부틸 카비톨 아세테이트[butyl carbitol acetate] 용매 하에서 플래너터리 볼밀을 이용하여 1 시간 동안 밀링하여 맥스 상 입자가 포함된 페이스트를 제조하였다.
[실시예 및 비교예: 적층 세라믹 콘덴서의 제조]
실시예1
TiC, Al, Ti를 2 : 1.2 : 1.2 몰 비로 혼합 후 Ar 분위기의 1425 ℃에서 15 분 동안 소성하여 Ti3AlC2로 표시되는 맥스 상(MAX phase)을 얻었다. 제조된 맥스 상을 grinder를 이용하여 분쇄 한 후 400 mesh 체로 분급하여 입경 5 내지 30 ㎛의 맥스 상 입자를 얻었다.
Planetary Ball Mill 장치(PM 100, Retsch GmbH)의 용기에 입경 5 내지 30 ㎛의 상기 맥스 상 입자 7.2 g, 폴리에틸렌이민(TCI Chemicals, 30% in water, Mw 25000 g/mol) 0.82 g, 입경 0.5 mm의 ZrO2 비즈 110 g, 용매(isopopyl alcohol) 25 ml를 넣고, 플래너터리 볼밀을 이용하여 2 시간 동안 밀링하였다.
상기 방법을 통해 폴리에틸렌이민으로 표면 개질된 맥스 상인 복합체 입자를 얻었다 (입경 0.1 내지 0.5 ㎛, 복합체 입자 전체 중량 기준 폴리에틸렌이민 약 6 중량% 함유).
그리고, 상기 폴리에틸렌이민으로 표면 개질된 맥스 상인 복합체 입자 4g과 10중량%의 에틸셀룰로오스 용액 2g 및 인산에스테르 분산제 0.38g (상기 복합체 입자 대비 5중량%)을 부틸 카비톨[butyl carbitol] 용매 하에서 플래너터리 볼밀을 이용하여 1 시간 동안 밀링하여 맥스 상 입자가 포함된 페이스트를 제조하였다.
상기 제조된 페이스트(paste)를 약 100 내지 200 nm 의 평균입경을 가진 BaTiO3가 포함된 BaTiO3 시트(두께: 30㎛) 상에 약 5㎛의 두께로 코팅하고 300°C의 온도에서 건조하는 과정을 반복하고, 약 500°C 온도에서 바인더를 제거하는 공정을 거친 후 1100℃에서 아르곤 분위기에서 소결을 진행하였다.
이후에 상기 페이스트(paste)가 코팅된 BaTiO3 시트를 복수로 적층하여 최종 1mm 두께의 적층체를 완성하였다. 약 500°C 온도에서 바인더를 제거하는 공정을 거친 후 1100℃에서 아르곤 분위기에서 소결을 진행한 후 소결 된 적층체를 제조하였다.
이후에 제조예 1에서 제조된 페이스트에 상기 적층체를 디핑하여 외부 전극(외부 전극 두께: 0.5mm)을 형성한 후, 약 500°C 온도에서 바인더를 제거하는 공정을 거친 후 1100℃에서 아르곤 분위기에서 소결을 진행하여 적층 세라믹 콘덴서를 제조하였다.
실시예2
상기 실시예1에서 제조예 1에서 제조된 페이스트 대신에 제조예 2에서 제조된 페이스트를 사용한 점을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 적층 세라믹 콘덴서를 제조하였다.
비교예1
15g의 니켈 파우더와 폴리에틸렌이민(TCI Chemicals, 30% in water, Mw 600 g/mol) 1.02 g, 용매(isopopyl alcohol) 20g 를 넣고, 플래너터리 볼밀을 이용하여 2 시간 동안 밀링하였다.
상기 폴리에틸렌이민으로 표면 개질된 니켈 파우더 4g과 10중량%의 에틸셀룰로오스 용액 2g 및 인산에스테르 분산제 0.38g(상기 복합체 입자 대비 5중량%)을 테르피네올[terpineol] 용매 하에서 플래너터리 볼밀을 이용하여 1 시간 동안 밀링하여 페이스트를 제조하였다.
상기 제조된 페이스트(paste)를 약 100 내지 200 nm 의 평균입경을 가진 BaTiO3가 포함된 BaTiO3 시트(두께: 30㎛) 상에 약 5㎛의 두께로 코팅하고 300°C의 온도에서 건조하는 과정을 반복하고, 약 500°C 온도에서 바인더를 제거하는 공정을 거친 후 1100℃에서 아르곤 분위기에서 소결을 진행하였다.
이후에 상기 BaTiO3 시트상에 페이스트가 코팅된 시트를 적층하여 최종 1mm 두께의 MLCC를 완성하였다. 약 500°C 온도에서 바인더를 제거하는 공정을 거친 후 1100℃에서 아르곤 분위기에서 소결을 진행한 후 소결 된 MLCC를 제조하였다.
이후에 유리 프릿이 15wt% 포함된 구리 페이스트에 MLCC를 디핑하여 외부 전극을 형성한 후(외부 전극 두께: 0.5mm), 약 500°C 온도에서 바인더를 제거하는 공정을 거친 후 1100℃에서 아르곤 분위기에서 소결을 진행하였다.
[실험예]
실험예 1: 전기 전도도 관련
제조예 1 에서 얻어진 분말의 맥스상 입자를 냉간 등방압 가압법을 이용하여 아르곤(Ar) 분위기의 고온 소성로에서 소결하여 직경 20mm의 원판 소결체를 형성했다. 분당 24°C 속도로 승온하여 각 소결 온도에서 1시간 유지 후 냉각하였고, 소결체의 밀도, 경도 및 단면을 SEM(주사형 전자 현미경: Scanning Electron Microscope)에 의해 확대하여 관찰 후 최적의 소결체를 얻을 수 있었다.
상기 소결체의 전기 전도도 변화를 확인하기 위하여 위하여 대기 조건, 400°C 온도에서 시간에 따른 전기 전도도를 확인 하였다.
4-point probe 면저항 측정 (CMT-HT800, MITSUBISHI CHEMICAL)법으로 측정된 소결체의 비저항 값을 두께 측정기로 측정된 두께 값을 이용하여 전기전도도로 환산하여 나타내었다. 4-point probe 면저항 측정법은 4개의 probe가 일정한 간격으로 정렬되어 있으며, 전류(mA)를 일정하게 흘러주게 되면 probe 단자의 2와 3사이에 걸리는 전압차(V)을 측정하여 나타낸 저항(Ω) 값을 저항률 보정계수(Resistivity Correction Factor)와 시편의 두께를 곱하여 체적저항 측정하는 방식이다.
전기전도도
105 S/m		 실시예1 실시예2 비교예1
7.4 5.2 0.5
실험예 2: 고온에서의 열 팽창율 관련
제조예 1 에서 얻어진 분말의 맥스상 입자를 냉간 등방압 가압법을 이용하여 아르곤(Ar) 분위기의 고온 소성로에서 소결하여 직경 3mm, 길이 10mm의 원기둥 소결체를 형성했다. 상기 소결체의 열팽창계수를 확인하기 위하여 TMA (Thermomechanical Analyzer)를 이용하여 25℃에서부터 500℃까지 분당 5℃의 속도로 승온하면서 열팽창계수를 측정하였다. 상기 방식으로 측정된 열팽창계수 값을 표 2에 표시하였다.
열팽창계수
10-6 um/mK		 실시예1로 제조된 외부전극 실시예2로 제조된 외부전극 비교예2로 제조된 외부전극
9.0 9.0 15.8
상기 표 1 및 2에서 확인되는 바와 같이, 실시예에서의 외부 전극은 상기 맥스상 복합체 입자를 포함하여, 상대적으로 높은 전기 전도도를 가지면서도 고온에서도 적층 세라믹 콘덴서가 갖는 열팽창 계수(약 7 내지 10 *10-6 um/mK ) 와 유사한 열 팽창율을 가져서, 부 전극 형성 후 고온 소결 과정에서도 안정적 적층 구조 및 높은 전기 전도도를 갖는다는 점이 확인되었다.
이에 반하여, 비교예1에서 제조된 외부 전극은 고온에서 높은 열팽창계수를 가져서 외부 전극 형성 후 고온 소결 과정에서 적층 세라믹 콘덴서에 크랙이나 뒤틀림이 발생할 수 있다는 점이 확인되었다.

Claims (10)

  1. 유전체 시트;
    상기 유전체 시트의 적어도 일면에 형성되는 내부 전극; 및
    상기 내부 전극 중 외부로 노출된 일단과 전기적으로 결합하는 외부전극; 을 포함하고,
    상기 외부 전극은 맥스(MAX)상의 복합체 입자를 포함하는,
    적층 세라믹 콘덴서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 맥스(MAX)상의 복합체 입자는 Ti3AlC2, Ti3GaC2, Ti3InC2, Ti3SiC2, Ti3GeC2, 및 Ti3SnC2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 맥스(MAX)상 복합체 입자를 포함하는, 적층 세라믹 콘덴서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 맥스(MAX)상의 복합체 입자는 유기 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 복합체 입자를 포함하는, 적층 세라믹 콘덴서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유기 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 복합체 입자는 유기 실란 화합물 또는 이민 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 복합체 입자인, 적층 세라믹 콘덴서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유기 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 복합체 입자는 폴리에틸렌이민으로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 복합체 입자인, 적층 세라믹 콘덴서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유기 화합물로 표면 개질된 맥스(MAX)상의 복합체 입자 중 상기 유기 화합물은 0.01 내지 30 중량%로 포함되는, 적층 세라믹 콘덴서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 맥스(MAX)상의 복합체 입자는 0.01 ㎛ 내지 100 ㎛의 입경을 갖는, 적층 세라믹 콘덴서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외부 전극은 고분자 바인더 또는 분산제를 더 포함하는, 적층 세라믹 콘덴서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내부 전극은 은(Ag), 납(Pb), 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 팔라듐 (Pd)을 포함하는, 적층 세라믹 콘덴서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 시트는 1.0 내지 100um의 두께를 가지며,
    상기 내부 전극은 1.0 내지 100um의 두께를 가지며,
    상기 외부 전극은 0.1 내지 1.0mm의 두께를 갖는, 적층 세라믹 콘덴서.
KR1020190149718A 2019-11-20 2019-11-20 적층 세라믹 콘덴서 KR20210061776A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190149718A KR20210061776A (ko) 2019-11-20 2019-11-20 적층 세라믹 콘덴서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190149718A KR20210061776A (ko) 2019-11-20 2019-11-20 적층 세라믹 콘덴서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210061776A true KR20210061776A (ko) 2021-05-28

Family

ID=76140489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190149718A KR20210061776A (ko) 2019-11-20 2019-11-20 적층 세라믹 콘덴서

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210061776A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102029468B1 (ko) 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법
CN1959859B (zh) 聚合物-陶瓷电介质组合物、埋入式电容器及印刷电路板
KR101099213B1 (ko) 적층 세라믹 콘덴서
US8867188B2 (en) Multilayer ceramic electronic component and fabricating method thereof
US20130258546A1 (en) Multilayer ceramic electronic component and fabrication method thereof
US7211533B2 (en) Oxide porcelain composition, ceramic multilayer substrate, and ceramic electronic component
JP4859593B2 (ja) 積層セラミックコンデンサおよびその製法
US20210327650A1 (en) Method of manufacturing multilayer ceramic electronic component and multilayer ceramic electronic component
CN102568822A (zh) 多层陶瓷电容器及其制造方法
US20040214418A1 (en) Conductive paste for terminal electrodes of monolithic ceramic electronic component, method for making monolithic ceramic electronic component, and monolithic ceramic electronic component
KR20190129980A (ko) 도전성 페이스트
KR20120043501A (ko) 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법
US20160141116A1 (en) Metal powder, electronic component and method of producing the same
US20140226254A1 (en) Conductive paste composition, multilayer ceramic capacitor using the same, and method of manufacturing multilayer ceramic capacitor using the same
US20140126111A1 (en) Multilayered ceramic electronic component and fabricating method thereof
US9466424B2 (en) Paste for external electrode, multilayer ceramic electronic component, and method of manufacturing the same
KR101792275B1 (ko) 내부 전극용 도전성 페이스트, 이를 포함하는 적층 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법
WO2012176714A1 (ja) セラミック粉末、半導体セラミックコンデンサおよびその製造方法
EP3892600B1 (en) Cog dielectric composition for use wth nickel electrodes
KR100803499B1 (ko) 후막 유전성 및 전도성 조성물
KR20210061776A (ko) 적층 세라믹 콘덴서
US20140126109A1 (en) Multilayer ceramic electronic component and fabricating method thereof
KR20210054332A (ko) 적층 세라믹 콘덴서
KR20140112881A (ko) 외부 전극용 도전성 페이스트 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품
CN108231409B (zh) 介电组合物和具有介电组合物的多层陶瓷电容器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination