KR20220063908A - 적층형 전자 부품 - Google Patents

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KR20220063908A
KR20220063908A KR1020200149845A KR20200149845A KR20220063908A KR 20220063908 A KR20220063908 A KR 20220063908A KR 1020200149845 A KR1020200149845 A KR 1020200149845A KR 20200149845 A KR20200149845 A KR 20200149845A KR 20220063908 A KR20220063908 A KR 20220063908A
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conductive particles
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유충현
이기섭
이아영
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품은, 유전체층 및 상기 유전체층을 사이에 두고 번갈아 적층되는 내부 전극을 포함하는 바디; 및 상기 바디의 외부에 배치되어 상기 내부 전극과 연결되는 외부 전극; 을 포함하고, 상기 내부 전극은 복수의 도전성 입자 및 상기 복수의 도전성 입자와 다른 형상이며 이들 중 적어도 하나와 연결된 도전성 나노와이어를 포함할 수 있다.

Description

적층형 전자 부품{MULTILAYERED ELECTRONIC COMPONENT}
본 발명은 적층형 전자 부품에 관한 것이다.
적층형 전자 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. 특히 컴퓨터, 모바일 기기 등 각종 전자 기기가 소형화, 고출력화되면서 적층 세라믹 커패시터에 대한 소형화 및 고용량화의 요구가 더욱 증대되고 있다.
이와 같이 고용량의 적층 세라믹 커패시터를 구현하기 위하여 유전체 및 내부 전극의 박막화 및 다층화가 활발히 이루어지는 추세이다. 그러나, 종래의 적층 세라믹 커패시터는 내부 전극의 끊김에 취약하고 내부 전극 및 외부 전극 간의 연결성이 떨어지는 문제점이 있다. 이에 따라, 박막의 내부전극을 형성하면서도, 전극 내부 및 외부 전극과의 연결성이 확보되는 내부 전극 페이스트에 대한 기술이 요구되고 있다.
또한, 최근 자동차용 전장 부품에 대한 업계의 관심이 높아지면서, 적층 세라믹 커패시터 역시 고신뢰성 및 고강도 특성에 대한 요구가 증대되고 있다. 이에 따라, 적층 세라믹 커패시터에 사용되는 내부 전극의 경우에도, 외부의 물리적인 충격에 대하여 현재보다 높은 수준의 휨 강도 특성이 요구되고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2019-0121227호
본 발명의 목적 중 하나는, 내부 전극의 끊김이 개선되고 내부 전극 및 외부 전극 간의 연결성이 향상된 적층형 전자 부품을 제공하기 위함이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품은, 유전체층 및 상기 유전체층을 사이에 두고 번갈아 적층되는 내부 전극을 포함하는 바디; 및 상기 바디의 외부에 배치되어 상기 내부 전극과 연결되는 외부 전극; 을 포함하고, 상기 내부 전극은 복수의 도전성 입자 및 상기 복수의 도전성 입자와 다른 형상이며 이들 중 적어도 하나와 연결된 도전성 나노와이어를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부 전극 페이스트에 도전성 입자와 도전성 나노와이어가 혼합되어 포함됨으로써, 소성 후 내부 전극의 내부 끊김이 개선되고, 외부 전극과의 전기적 연결성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 성분의 도전성 나노와이어가 포함됨으로써 휨 강도가 향상된 내부 전극을 갖는 적층형 전자 부품을 제공할 수 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체층 및 내부 전극이 적층된 바디의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 I-I'선 단면도이다.
도 4는 도 3의 'A'영역에 대한 확대도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 도 3의 'B'영역에 대한 확대도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 내부 전극의 소성에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 나노와이어의 주변으로 입자 성장이 일어나는 방식을 설명하기 위한 개략적인 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 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.
본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해 방향을 정의하면, 도면에 표시된 X, Y 및 Z는 각각 적층형 전자 부품의 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향을 나타낸다.
또한 본 명세서에서, 길이 방향은 X방향 또는 제1 방향, 폭 방향은 Y방향 또는 제2 방향, 두께 방향은 Z방향, 제3 방향 또는 적층 방향과 각각 동일한 개념으로 사용될 수 있다.
적층형 전자 부품
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체층 및 내부 전극이 적층된 바디의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 I-I'선 단면도이고, 도 4는 도 3의 'A'영역에 대한 확대도를 개략적으로 나타낸 것이며, 도 5는 도 3의 'B'영역에 대한 확대도를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품(100)은, 유전체층(111) 및 내부 전극(121, 122)을 포함하는 바디(110)와, 바디(110)의 외부에 배치되어 내부 전극(121, 122)과 연결되는 외부 전극(131, 132)을 포함하고, 내부 전극(121, 122)은 도전성 입자(P) 및 도전성 나노와이어(W)를 포함한다.
바디(110)는 복수의 유전체층(111) 및 각각의 유전체층(111)을 사이에 두고 번갈아 적층되는 복수의 내부 전극(121, 122)을 포함한다.
바디(110)의 구체적인 형상에 특별히 제한은 없지만, 도 1에 도시된 바와 같이 육면체 형상이나 이와 유사한 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 소성 과정에서 바디(110)에 포함된 세라믹 분말의 수축으로 인하여, 바디(110)는 완전한 직선을 가진 육면체 형상은 아니지만 실질적으로 육면체의 형상을 가질 수 있다.
바디(110)는 두께 방향(Z방향)으로 서로 대향하는 제1 및 제2 면(1, 2), 제1 및 제2 면(1, 2)과 연결되고 길이 방향(X방향)으로 서로 대향하는 제3 및 제4 면(3, 4), 제1 내지 제4 면(1, 2, 3, 4)과 연결되고 폭 방향(Y방향)으로 서로 대향하는 제5 및 제6 면(5, 6)을 포함할 수 있다.
바디(110)를 형성하는 복수의 유전체층(111)은 소성된 상태로서, 인접하는 유전체층(111) 사이의 경계는 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 이용하지 않고서는 확인하기 곤란할 정도로 일체화될 수 있다.
유전체층(111)을 형성하는 원료는 충분한 정전 용량을 얻을 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 티탄산바륨계 재료, 납 복합 페로브스카이트계 재료 또는 티탄산스트론튬계 재료 등을 사용할 수 있다.
또한, 유전체층(111)을 형성하는 재료는, 티탄산바륨(BaTiO3) 등의 파우더에 본 발명의 목적에 따라 다양한 세라믹 첨가제, 유기용제, 가소제, 결합제, 분산제 등이 첨가된 것일 수 있다.
바디(110)는, 그 내부에 배치되며, 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 포함하여 용량이 형성되는 용량 형성부와, 상기 용량 형성부의 상부 및 하부에 형성된 커버부(112, 113)를 포함할 수 있다.
상기 용량 형성부는 적층형 전자 부품(100)의 용량 형성에 기여하는 부분으로서, 유전체층(111)을 사이에 두고 복수의 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 반복적으로 적층하여 형성될 수 있다.
상부 커버부(112) 및 하부 커버부(113)는 내부 전극을 포함하지 않으며, 유전체층(111)과 동일한 재료를 포함하여 형성할 수 있고, 기본적으로 물리적 또는 화학적 스트레스에 의한 내부 전극의 손상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 도 2를 참조하면, 상부 커버부(112) 및 하부 커버부(113)는 단일 유전체층 또는 2 개 이상의 유전체층을 용량 형성부의 상하면에 각각 상하 방향으로 적층하여 형성할 수 있다.
내부 전극(121, 122)은 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 대향하도록 번갈아 배치되는 제1 내부 전극(121) 및 제2 내부 전극(122)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 바디(110)는 제1 내부 전극(121)이 인쇄된 유전체층(111)과 제2 내부 전극(122)이 인쇄된 유전체층(111)을 두께 방향(Z방향)으로 번갈아 적층한 후, 소성하여 형성할 수 있다.
제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 중간에 배치된 유전체층(111)에 의해 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)으로 각각 노출될 수 있다. 보다 구체적으로, 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.
바디(110)의 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.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 전극(121, 122)은, 복수의 도전성 입자(P) 및 상기 복수의 도전성 입자(P)와 다른 형상이며 이들 중 적어도 하나와 연결된 도전성 나노와이어(W)를 포함한다.
도전성 입자(P)는 정전 용량 형성을 위해 내부 전극(121, 122)을 구성하며, 내부 전극(121, 122)을 외부 전극(131, 132)과 전기적으로 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
도전성 입자(P)는 다양한 형상을 갖는 입자를 포함할 수 있고, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 도전성 입자(P)는 구형(spherical)의 입자를 가질 수 있다. 이와 같은 구형의 도전성 입자(P)는, 내부 전극(121, 122)의 소성 과정에서 도전성 나노와이어(W)의 주변에 엉겨 붙어 입성장하는 형태를 나타낼 수 있다.
다만 이는 예시적인 것에 불과하므로, 도전성 입자(P)가 반드시 구형의 입자로만 이루어질 필요는 없고, 납작하면서 길쭉한 형상의 플레이크형 입자로 이루어지거나, 구형 및 플레이크형 입자가 혼합된 형태로 이루어질 수도 있다. 또한, 구형의 도전성 입자(P)도 완전한 구형이 아닌 형상을 포함할 수 있다.
그러나, 이 경우에도 도전성 나노와이어(W)와 같은 가느다란 실 형상은 도전성 입자(P)의 정의에서 제외됨이 바람직할 것이다. 도전성 입자(P)의 크기는 다양할 수 있으며, 필요에 따라 그 직경이 수 nm 내지 수 mm 단위의 범주에 해당될 수 있다.
도전성 입자(P)는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 이때, 도전성 입자(P)에 포함되는 도전성 금속의 종류는 전기 전도성을 가질 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
도전성 나노와이어(W)는 도전성 입자(P)와 다른 형상인 가느다란 실 형상을 가질 수 있으며, 직경은 수 nm 단위이고, 길이는 수 μm 내지 수 mm 단위의 범주에 해당될 수 있다.
도전성 나노와이어(W)의 직경이 1μm 이상이거나 길이가 1μm 미만이어서 그 직경과 길이 간의 차이가 크지 않을 경우에는, 도전성 나노와이어(W)와 도전성 입자(P)의 형상 차이가 미비해질 수 있다. 그러면, 도전성 나노와이어(W)가 마련됨에 따른 휨 강도의 개선 및 전기적 연결성의 향상 효과가 저하될 수 있다.
도전성 나노와이어(W)는 전극 내부의 전기적 연결성을 향상시켜, 내부 전극(121, 122)의 끊김 현상을 개선하는 역할을 수행한다. 또한 그와 동시에, 내부 전극(121, 122)과 외부 전극(131, 132) 간의 전기적 연결성을 향상시킬 수 있다.
즉, 내부 전극(121, 122)에 도전성 나노와이어(W)가 포함되어 브릿지(bridge) 역할을 수행함으로써, 내부 전극(121, 122)에 산발적으로 분포된 도전성 입자(P) 간의 전기적 단절을 완화시킬 수 있다.
이에 더하여, 도전성 나노와이어(W)는 외부의 물리적인 충격에 대하여 완충 작용을 수행할 수 있다. 즉, 도전성 나노와이어(W)가 포함된 내부 전극(121, 122)은 그렇지 않은 경우보다 연성이 높은 특성을 가지므로, 적층형 전자 부품(100)의 휨 강도가 향상된 효과를 나타낼 수 있다.
특히, 도전성 나노와이어(W)의 첨가로 인해 내부 전극(121, 122)의 전기적 연결성이 개선되는 것은, 내부 전극(121, 122)의 소성 단계에 따른 도전성 입자(P)의 뭉침 현상에 기초한 것이므로, 이에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6은 내부 전극의 소성에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 나노와이어의 주변으로 입자 성장이 일어나는 방식을 설명하기 위한 개략적인 예시도이다.
도 6을 참조하면, 도전성 나노와이어(W)는 복수의 도전성 입자(P) 중 인접한 입자들을 연결할 수 있다. 예를 들어, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 내부 전극(121, 122)을 형성하는 페이스트에 도전성 분말(CP)과 도전성 나노와이어(W)를 함께 첨가하여 내부 전극(121, 122)을 소성시킬 수 있다. 그리고, 그 소성 온도를 도전성 나노와이어(W)의 녹는점(예를 들어, Ni 성분의 나노와이어의 경우, 약 1455℃)보다 낮게 설정할 수 있다.
그러면, 소성 과정에서 도전성 나노와이어(W)는 소성 전의 형상을 유지하나, 그보다 녹는점이 낮은 도전성 분말(CP)은 도전성 나노와이어(W)의 주변으로 엉겨 붙게 된다. 즉, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 도전성 입자(P)가 각각의 도전성 나노와이어(W)를 중심으로 입성장을 하는 형태로 형성될 수 있다.
이 경우, 도전성 나노와이어(W) 및 그를 중심으로 입성장이 일어난 복수의 도전성 입자(P)는, 하나의 소결 덩어리를 형성하면서 서로 전기적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다. 그리고, 이러한 각각의 소결 덩어리는 측 방향으로 인접하되 서로 이격될 수 있다.
따라서, 복수의 도전성 입자(P) 중 서로 다른 도전성 나노와이어(W)에 연결된 입자들은 측 방향으로 인접하되 서로 이격될 수 있다. 즉, 도 4에서 점선으로 표시한 바와 같이, 도전성 입자(P) 간에 측 방향의 이격 거리를 가깝게 유지할 수 있다. 다만, 서로 다른 도전성 나노와이어(W)에 연결된 입자들끼리 반드시 이격되어야 하는 것은 아니며, 소성 과정에서 입성장이 일어난 결과 소결 덩어리 간의 이격 거리가 좁혀져 서로 접촉되는 경우도 당연히 가능할 것이다.
이와 같이 도전성 나노와이어(W)에 의하여 복수의 도전성 입자(P)가 측 방향으로 인접하여 배치되는 경우에, 전극 내부의 전기적 연결성을 향상되어, 내부 전극(121, 122)의 끊김 현상이 개선되는 효과가 나타날 수 있다.
한편, 도전성 나노와이어(W)는 복수의 도전성 입자(P)와 외부 전극(131, 132)을 연결할 수도 있다.
예를 들어, 전술한 바와 같은 내부 전극(121, 122)의 소성 과정에서, 외부 전극(131, 132)과 인접한 위치의 도전성 나노와이어(W)의 주변으로도 그와 인접한 도전성 분말(CP)이 엉겨 붙게 된다. 즉, 도 5에 예시적으로 도시된 바와 같이, 외부 전극(131, 132)과 인접한 위치에서, 복수의 도전성 입자(P)가 각각의 도전성 나노와이어(W)를 중심으로 입성장을 하는 형태로 형성될 수 있다.
이 경우, 도전성 나노와이어(W) 및 그를 중심으로 입성장이 일어난 복수의 도전성 입자(P)는, 하나의 소결 덩어리를 형성하면서 서로 전기적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다. 그리고, 이러한 각각의 소결 덩어리는 외부 전극(131, 132)과 인접하되 서로 이격될 수 있다.
따라서, 복수의 도전성 입자(P) 중 외부 전극(131, 132)에 인접한 도전성 나노와이어(W)에 연결된 입자들은 외부 전극(131, 132)과 이격될 수 있다. 즉, 도 5에서 점선으로 표시한 바와 같이, 외부 전극(132) 및 내부 전극(122)에 포함된 도전성 입자(P) 간에 이격 거리를 가깝게 유지할 수 있다.
다만, 이러한 도전성 나노와이어(W)에 연결된 입자들이 반드시 외부 전극(131, 132)으로부터 이격되어야 하는 것은 아니며, 소성 과정에서 입성장이 일어난 결과 외부 전극(131, 132)과 접촉되는 영역에 도전성 입자(P)가 형성되는 경우도 당연히 가능할 것이다.
이와 같이 도전성 나노와이어(W)에 의하여 복수의 도전성 입자(P)가 외부 전극(131, 132)에 인접하여 배치되는 경우에, 내부 전극(121, 122)과 외부 전극(131, 132) 간의 전기적 연결성이 향상되는 효과가 나타날 수 있다.
도전성 나노와이어(W)는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 이때, 도전성 나노와이어(W)에 포함되는 도전성 금속의 종류는 전기 전도성을 가질 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
도전성 입자(P) 및 도전성 나노와이어(W)는 서로 동일한 도전성 금속을 각각 포함할 수 있다. 일 예로서, 도전성 입자(P) 및 도전성 나노와이어(W)는 니켈(Ni)을 공통된 주성분으로 할 수 있다. 또 다른 예로서, 도전성 입자(P) 및 도전성 나노와이어(W)는 구리(Cu)를 공통된 주성분으로 할 수 있다.
이러한 도전성 입자(P) 및 도전성 나노와이어(W)는, 내부 전극(121, 122)의 소성 시 니켈(Ni) 또는 구리(Cu)를 주성분으로 하는 복수의 소결 덩어리를 형성할 수 있다.
내부 전극(121, 122)에 포함되는 도전성 입자(P) 및 도전성 나노와이어(W)의 질량의 합에 대한 도전성 나노와이어(W)의 질량 비율은 0.1wt% 이상 5wt% 이하일 수 있다.
도전성 나노와이어(W)의 질량 비율이 0.1wt% 미만인 경우에는 휨 강도의 개선 및 전기적 연결성의 향상 효과가 충분히 구현되지 않을 우려가 있다. 따라서, 내부 전극(121, 122)에 포함되는 도전성 나노와이어(W)는, 도전성 입자(P) 및 도전성 나노와이어(W)의 질량의 합에 대하여 0.1wt% 이상의 질량 비율을 차지함이 바람직하다.
또한, 도전성 나노와이어(W)의 질량 비율이 5wt%를 초과하는 경우에는, 내부 전극(121, 122)을 형성하는 페이스트의 분산성이 저하되어 전기적 연결성의 향상 효과가 더 이상 증가하기 어려울 수 있으며, 바디(110)에 크랙이 발생할 우려가 있다. 따라서, 내부 전극(121, 122)에 포함되는 도전성 나노와이어(W)는, 도전성 입자(P) 및 도전성 나노와이어(W)의 질량의 합에 대하여 5wt% 이하의 질량 비율을 차지함이 바람직하다.
내부 전극(121, 122)은 전술한 도전성 분말(CP) 및 도전성 나노와이어(W)를 포함하는 도전성 페이스트를 도포한 후 소성함으로써 형성될 수 있다.
다만, 내부 전극(121, 122)을 형성하는데 사용되는 도전성 페이스트의 재료는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 팔라듐(Pd), 팔라듐-은(Pd-Ag)합금 등의 귀금속 재료가 더 포함될 수 있다. 또한, 내부 전극(121, 122)의 도전성 페이스트에는 글라스 프릿이 더 첨가될 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)에 배치되고 내부 전극(121, 122)과 연결된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 전극(131, 132)은, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 각각 접속된 제1 외부 전극(131) 및 제2 외부 전극(132)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 외부 전극(131, 132)은 정전 용량 형성을 위해 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 각각 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 외부 전극(132)은 제1 외부 전극(131)과 다른 전위에 연결될 수 있다.
제1 외부 전극(131)은 바디(110)의 제3 면(3)에 배치되는 접속부 및 상기 접속부에서 제1 및 제2 면(1, 2)의 일부까지 연장되는 밴드부를 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 외부 전극(132)은 바디(110)의 제4 면(4)에 배치되는 접속부 및 상기 접속부에서 제1 및 제2 면(1, 2)의 일부까지 연장되는 밴드부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 밴드부는 제1 및 제2 면(1, 2)의 일부뿐만 아니라, 접속부에서 제5 및 제6 면(5, 6)의 일부까지도 연장될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 적층형 전자 부품(100)이 2개의 외부 전극(131, 132)을 갖는 구조를 설명하고 있지만, 외부 전극(131, 132)의 개수나 형상 등은 내부 전극(121, 122)의 형태나 기타 다른 목적에 따라 바뀔 수 있을 것이다.
외부 전극(131, 132)은 재료는 금속 등과 같이 전기 전도성을 갖는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 전기적 특성, 구조적 안정성 등을 고려하여 구체적인 물질이 결정될 수 있다. 또한, 필요에 따라 다층 구조를 가질 수도 있다.
외부 전극(131, 132)은 도전성 금속 및 글라스를 포함한 소성 전극이거나, 도전성 금속 및 수지를 포함한 수지계 전극일 수 있다. 그리고, 외부 전극(131, 132)에 포함되는 도전성 금속으로 전기 전도성이 우수한 재료를 사용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 도전성 금속은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 그들의 합금 중 하나 이상일 수 있다.
(실험 예)
실험 예 Cu 입자/(Cu 입자 + Cu 나노와이어) (wt%) Cu 나노와이어/(Cu 입자 + Cu 나노와이어) (wt%) 평균 기공율 (%)
1* 100 0 15.95
2 99 1 7.92
3 97 3 6.34
4 95 5 4.07
5* 0 100 16.45
상기 표 1은 구리(Cu) 성분의 도전성 입자(P)와 구리(Cu) 성분의 도전성 나노와이어(W)를 서로 다른 질량 비율로 포함하는 전극을 각각 소성한 후 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)으로 촬영한 결과, 그로부터 측정되는 평균 기공율(average porosity)의 값을 나타낸 것이다.
즉, 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 전극(121, 122)의 구체적인 일 예시로서, 구리(Cu) 성분의 도전성 입자(P)와 구리(Cu) 성분의 도전성 나노와이어(W)를 포함하는 전극을 이용하여 전기적 연결성의 개선 효과를 실험한 결과를 나타낸다.
표 1에서 실험 예 2 내지 4는 본 발명의 실시예와 마찬가지로 도전성 입자(P)와 도전성 나노와이어(W)가 함께 포함된 예시들이고, 실험 예 1과 5(비교 예)는 본 발명의 실시예와 결과를 대비하기 위해 추가한 예시들이다.
먼저 실험 예 2는 구리(Cu) 성분의 도전성 입자(P)와 도전성 나노와이어(W)를 각각 99wt% 및 1wt%의 질량 비율로 포함하는 전극을 소성한 결과를 나타낸다.
이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 도전성 나노와이어(W)에 인접한 복수의 도전성 입자(P)들이 도전성 나노와이어(W)에 엉겨 붙어 입성장한 형태를 볼 수 있다. 그리고, 실험 예 2에 대하여 평균 기공율(average porosity)을 분석한 결과, 7.92%의 평균 기공율이 측정되었다.
또한, 실험 예 3은 구리(Cu) 성분의 도전성 입자(P)와 도전성 나노와이어(W)를 각각 97wt% 및 3wt%의 질량 비율로 포함하는 전극을 소성한 결과를 나타낸다.
이 경우에도, 실험 예 2와 마찬가지로, 도전성 나노와이어(W)에 인접한 복수의 도전성 입자(P)들이 도전성 나노와이어(W)에 엉겨 붙어 입성장한 형태를 볼 수 있다. 그리고, 실험 예 3에 대하여 평균 기공율을 분석한 결과, 6.34%의 평균 기공율이 측정되었다.
또한, 실험 예 4는 구리(Cu) 성분의 도전성 입자(P)와 도전성 나노와이어(W)를 각각 95wt% 및 5wt%의 질량 비율로 포함하는 전극을 소성한 결과를 나타낸다.
이 경우에도, 실험 예 2와 마찬가지로, 도전성 나노와이어(W)에 인접한 복수의 도전성 입자(P)들이 도전성 나노와이어(W)에 엉겨 붙어 입성장한 형태를 볼 수 있다. 그리고, 실험 예 4에 대하여 평균 기공율을 분석한 결과, 4.07%의 평균 기공율이 측정되었다.
한편, 이들과 대비하여 비교 예들을 참조하면, 실험 예 1은 도전성 나노와이어(W)를 포함하지 않고, 구리(Cu) 성분의 도전성 입자(P)만을 100wt%의 질량 비율로 포함하는 전극을 소성한 결과를 나타낸다.
이러한 실험 예 1에 대하여 평균 기공율을 분석한 결과, 15.95%의 평균 기공율이 측정되었다.
반대로, 실험 예 5는 도전성 입자(P)를 포함하지 않고, 구리(Cu) 성분의 도전성 나노와이어(W)만을 100wt%의 질량 비율로 포함하는 전극을 소성한 결과를 나타낸다.
이러한 실험 예 5에 대하여 평균 기공율을 분석한 결과, 16.45%의 평균 기공율이 측정되었다.
비교 예들에 따른 평균 기공율의 결과값과 대비할 때, 실험 예 2 내지 4에 따른 실험 예들은 전극의 평균 기공율이 현저히 저감된 효과를 나타낸 것을 확인할 수 있다. 다시 말해, 도전성 나노와이어(W)가 1wt% 내지 5wt%의 질량 비율만큼 첨가됨으로써, 전극에 포함된 도전성 입자(P)들 간의 단절이 개선된 것으로 분석된다.
그리고, 이를 본 발명에 따른 적층형 전자 부품(100)에 적용하는 경우, 내부 전극(121, 122)의 전극 끊김이 개선되고, 내부 전극(121, 122) 및 외부 전극(131, 132) 간의 전기적 연결성이 향상되는 효과가 나타날 수 있다.
따라서, 이와 같은 실험 예에 따를 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품(100)은, 내부 전극(121, 122)에 포함되는 도전성 입자(P) 및 도전성 나노와이어(W)의 질량의 합에 대한 도전성 나노와이어(W)의 질량 비율이 0.1wt% 이상 5wt% 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
참고로, 상기 표 1은 전극의 전체 질량에 대하여, 금속의 함량이 약 80wt%에 해당하는 경우의 실험 예들에 따른 평균 기공율의 값을 나타내는 것이므로, 적층형 전자 부품(100)의 내부 전극(121, 122)의 평균 기공율 값과는 차이가 있다. 즉, 표 1의 실험 예들과 대비할 때, 통상적으로 내부 전극(121, 122)에 포함되는 금속의 함량은 약 40~50wt% 정도로 비교적 낮으므로, 평균 기공율의 값 또한 표 1에 나타난 값들보다 높게 나타날 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 전자 부품(100)은, 내부 전극(121, 122)의 평균 기공율(average porosity)이 6% 이상 15% 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 적층형 전자 부품(100)에 통상 포함되는 내부 전극(121, 122)의 경우 금속의 함량이 비교적 낮으므로, 5wt%의 질량 비율로 도전성 나노와이어(W)를 포함시키더라도 평균 기공율이 4.07%에 도달하지 않을 수 있다.
이때, 평균 기공율을 6% 미만으로 낮추기 위해 내부 전극(121, 122)의 금속 함량을 80wt% 수준까지 증가시키게 되면, 글래스, 바인더 등 내부 전극(121, 122)을 구성하는 타 조성물의 함량이 감소되어 내부 전극(121, 122)의 분산력 및 접착력이 저하될 수 있다.
또한, 내부 전극(121, 122)의 평균 기공율이 15%를 초과하는 경우에는, 도전성 입자(P) 간의 끊김이 많아 전극 내부의 연결성이 개선되었다고 보기 어렵다.
따라서, 내부 전극(121, 122)의 평균 기공율이 6% 이상 15% 이하의 범위에 속하는 경우, 내부 전극(121, 122)의 전기적 연결성이 향상됨과 동시에, 분산력 및 접착력이 저하되는 부효과가 나타나지 않을 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 상술한 실시예 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: 적층형 전자 부품
110: 바디
111: 유전체층
112, 113: 커버부
121, 122: 내부 전극
131, 132: 외부 전극
P: 도전성 입자
W: 도전성 나노와이어

Claims (10)

  1. 유전체층 및 상기 유전체층을 사이에 두고 번갈아 적층되는 내부 전극을 포함하는 바디; 및
    상기 바디의 외부에 배치되어 상기 내부 전극과 연결되는 외부 전극; 을 포함하고,
    상기 내부 전극은 복수의 도전성 입자 및 상기 복수의 도전성 입자와 다른 형상이며 이들 중 적어도 하나와 연결된 도전성 나노와이어를 포함하는
    적층형 전자 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 나노와이어는 상기 복수의 도전성 입자 중 인접한 입자들을 연결하는
    적층형 전자 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 도전성 입자 중 서로 다른 도전성 나노와이어에 연결된 입자들은 측 방향으로 인접하되 서로 이격된
    적층형 전자 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 나노와이어는 상기 복수의 도전성 입자와 상기 외부 전극을 연결하는
    적층형 전자 부품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 도전성 입자 중 상기 도전성 나노와이어에 연결된 입자는 상기 외부 전극과 이격된
    적층형 전자 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 나노와이어는 Ni, Cu 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 도전성 금속을 포함하는
    적층형 전자 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 입자는 구형(spherical)의 입자를 갖는
    적층형 전자 부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 입자 및 상기 도전성 나노와이어는 서로 동일한 도전성 금속을 각각 포함하는
    적층형 전자 부품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내부 전극에 포함되는 도전성 입자 및 도전성 나노와이어의 질량의 합에 대한 상기 도전성 나노와이어의 질량 비율은 0.1wt% 이상 5wt% 이하인
    적층형 전자 부품.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 내부 전극의 평균 기공율(average porosity)은 6% 이상 15% 이하인
    적층형 전자 부품.
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