KR20230079890A - 세라믹 전자부품 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 유전체층 및 내부전극을 포함하는 바디; 및 상기 바디에 배치되는 외부전극; 을 포함하며, 상기 내부전극 내에 카본물질이 배치되거나, 및/또는 상기 유전체층과 상기 내부전극의 계면에 카본물질이 배치되는 세라믹 전자부품에 관한 것이다.
Description
본 개시는 세라믹 전자부품, 예를 들면, 적층 세라믹 캐패시터(MLCC: Multi-Layered Ceramic Capacitor)에 관한 것이다.
전자기기의 복합화 고성능화 구현에 수반해서 적층 세라믹 캐패시터의 소형화 및 고용량화가 요구되고 있다. 또한, 전장 부품에의 적용 등으로 고신뢰성 또한 요구되고 있다. 이러한 적층 세라믹 캐패시터의 소형화, 고용량화, 고신뢰성 등을 확보하기 위해서 여러 분야에서 개발이 진행되고 있다. 예컨대, 유전체층과 교대로 적층 구조를 형성하는 내부전극의 특성을 향상시키는 것이 요구되고 있다.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 세라믹 전자부품을 제공하는 것이다.
본 개시의 여러 목적 중 다른 하나는 고온부하 신뢰성이 우수한 세라믹 전자부품을 제공하는 것이다.
본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 카본물질을 포함하는 도전성 페이스트로 내부전극을 형성하여, 소결 후 내부전극의 내부 및/또는 유전체층과 내부전극의 계면에 카본물질이 배치될 수 있도록 하는 것이다.
예를 들면, 일례에 따른 세라믹 전자부품은 유전체층 및 내부전극을 포함하는 바디; 및 상기 바디에 배치되는 외부전극; 을 포함하며, 상기 내부전극 내에 카본물질이 배치되거나, 및/또는 상기 유전체층 및 상기 내부전극의 계면에 카본물질이 배치되는 것일 수 있다.
본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 세라믹 전자부품을 제공할 수 있다.
본 개시의 여러 효과 중 다른 일 효과로서 고온부하 신뢰성이 우수한 세라믹 전자부품을 제공할 수 있다.
도 1은 일례에 따른 세라믹 전자부품의 개략적인 사시도다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 절단 단면을 개략적으로 도시한 단면도다.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 절단 단면을 개략적으로 도시한 단면도다.
도 4는 도 2의 P 영역의 일례를 개략적으로 도시한 단면도다.
도 5는 도 2의 P 영역의 다른 일례를 개략적으로 도시한 단면도다.
도 6은 내부전극 형성을 위한 공재로 세라믹을 사용하는 경우와 카본블랙을 사용하는 경우의 소결 후의 내부전극과 유전체층의 형상을 개략적으로 나타낸다.
도 7은 카본블랙의 성분을 라만(Raman) 분석으로 나타낸 스펙트럼이다.
도 8은 카본블랙의 형상을 TEM(Transmission Electron Microscopy)을 이용하여 나타낸 사진이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 절단 단면을 개략적으로 도시한 단면도다.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 절단 단면을 개략적으로 도시한 단면도다.
도 4는 도 2의 P 영역의 일례를 개략적으로 도시한 단면도다.
도 5는 도 2의 P 영역의 다른 일례를 개략적으로 도시한 단면도다.
도 6은 내부전극 형성을 위한 공재로 세라믹을 사용하는 경우와 카본블랙을 사용하는 경우의 소결 후의 내부전극과 유전체층의 형상을 개략적으로 나타낸다.
도 7은 카본블랙의 성분을 라만(Raman) 분석으로 나타낸 스펙트럼이다.
도 8은 카본블랙의 형상을 TEM(Transmission Electron Microscopy)을 이용하여 나타낸 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 축소될 수 있다.
도면에서, 제1방향은 두께 방향, 제2방향은 길이 방향, 제3방향은 폭 방향으로 정의될 수 있다.
도 1은 일례에 따른 세라믹 전자부품의 개략적인 사시도다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 절단 단면을 개략적으로 도시한 단면도다.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 절단 단면을 개략적으로 도시한 단면도다.
도면을 참조하면, 일례에 따른 세라믹 전자부품(100)은 유전체층(111) 및 내부전극(121, 122)을 포함하는 바디(110), 및 바디(110)에 배치되는 외부전극(131, 132)을 포함한다.
바디(110)의 구체적인 형상에 특별히 제한은 없지만, 육면체 형상이나 이와 유사한 형상으로 이루어질 수 있다. 소성 및/또는 소결 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)의 각진 외형, 예컨대 모서리 부분은 연마 공정 등에 의하여 둥글게 연마될 수도 있다.
바디(110)는 두께 방향으로 서로 마주보는 제1면(1) 및 제2면(2), 제1면(1) 및 제2면(2)과 연결되고 길이 방향으로 서로 마주보는 제3면(3) 및 제4면(4), 제1면(1) 및 제2면(2)과 연결되고 또한 제3면(3) 및 제4면(4)과 연결되며 폭 방향으로 서로 마주보는 제5면(5) 및 제6면(6)을 가질 수 있다.
바디(110)는 유전체층(111) 및 내부전극(121, 122)이 교대로 적층되어 있을 수 있다. 바디(110)를 형성하는 복수의 유전체층(111)은 소성 및/또는 소결된 상태로서, 인접하는 유전체층(111) 사이의 경계는 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)를 이용하지 않고 확인하기 곤란할 정도로 일체화될 수 있다.
유전체층(111)은 세라믹 파우더, 유기 용제 및 유기 바인더를 포함하는 세라믹 그린시트의 소성에 의하여 형성될 수 있다. 세라믹 파우더는 높은 유전율을 갖는 물질로서, 티탄산바륨(BaTiO3)계 재료, 티탄산스트론튬(SrTiO3)계 재료 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유전체층(111)의 두께는 특별히 한정할 필요는 없으나, 일반적으로 유전체층(111)을 0.6㎛ 미만의 두께로 얇게 형성하는 경우, 특히 유전체층(111)의 두께가 0.4㎛ 이하인 경우에는 신뢰성이 저하될 우려가 있었다. 반면, 본 개시에서는 유전체층(111)의 두께가 0.4㎛ 이하인 경우에도 우수한 신뢰성을 확보할 수 있다. 따라서, 유전체층(111)의 두께가 0.4㎛ 이하인 경우에 본 개시에 따른 신뢰성 향상 효과가 보다 현저해질 수 있으며, 세라믹 전자부품의 소형화 및 고용량화를 보다 용이하게 달성할 수 있다.
유전체층(111)의 두께는 내부전극(121, 122) 사이에 배치되는 유전체층(111)의 평균 두께를 의미할 수 있다. 유전체층(111)의 평균 두께는 바디(110)의 길이 및 두께 방향 단면을 1만 배율의 주사전자현미경으로 이미지를 스캔하여 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 스캔된 이미지에서 하나의 유전체층을 길이 방향으로 등간격인 30개의 지점에서 그 두께를 측정하여 평균값을 측정할 수 있다. 등간격인 30개의 지점은 후술하는 액티브부(Ac)에서 지정될 수 있다. 또한, 이러한 평균값 측정을 10개의 유전체층(111)으로 확장하여 평균값을 측정하면, 유전체층(111)의 평균 두께를 더욱 일반화할 수 있다.
바디(110)는 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 복수의 제1내부전극(121) 및 복수의 제2내부전극(122)을 포함하여 용량이 형성되는 액티브부(Ac)를 포함할 수 있다. 액티브부(Ac)는 캐패시터의 용량 형성에 기여하는 부분으로서, 유전체층(111)을 사이에 두고 복수의 제1내부전극(121) 및 복수의 제2내부전극(122)을 반복적으로 적층하여 형성될 수 있다.
바디(110)는 두께 방향을 기준으로 액티브부(Ac)의 상부 및 하부에 배치되는 커버부(112, 113)를 더 포함할 수 있다. 커버부(112, 113)는 액티브부(Ac)의 상부에 배치되는 제1커버부(112) 및 액티브부(Ac)의 하부에 배치되는 제2커버부(113)를 포함할 수 있다. 제1커버부(112) 및 제2커버부(113)는 단일 유전체층 또는 2개 이상의 유전체층을 액티브부(Ac)의 상하면에 각각 두께 방향으로 적층하여 형성할 수 있으며, 기본적으로 물리적 또는 화학적 스트레스에 의한 내부전극의 손상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 커버부(112, 113)는 내부전극을 포함하지 않으며, 유전체층(111)과 동일한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 커버부(112, 113)는 세라믹 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 상술한 티탄산바륨계 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 커버부(112, 113)와 인접하는 유전체층(111) 사이의 경계는 주사전자현미경을 이용하지 않고 확인하기 곤란할 정도로 일체화될 수 있다. 이러한 관점에서, 커버부(112, 113)는 유전체층(111)을 포함할 수 있다. 예컨대, 커버부(112, 113)는 유전체층(111)으로 구성된 것일 수 있다. 커버부(112, 113)의 두께는 특별히 한정할 필요는 없다. 다만, 세라믹 전자부품의 소형화 및 고용량화를 보다 용이하게 달성하기 위하여 커버부(112, 113)의 두께는 20㎛ 이하일 수 있다.
바디(110)는 폭 방향을 기준으로 액티브부(Ac)의 양 측부에 배치되는 마진부(114, 115)를 더 포함할 수 있다. 마진부(114, 115)는 바디(110)의 제5면(5)을 제공하는 제1마진부(114)와 제6면(6)을 제공하는 제2마진부(115)를 포함할 수 있다. 마진부(114, 115)는 바디(110)를 폭-두께 방향으로 자른 단면에서 내부전극(121, 122)의 양 끝과 바디(110)의 경계면 사이의 영역을 의미할 수 있다. 마진부(114, 115)는 기본적으로 물리적 또는 화학적 스트레스에 의한 내부전극(121, 122)의 손상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 마진부(114, 115)는 유전체층(111)과 동일 또는 상이한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 마진부(114, 115)는 세라믹 그린시트 상에 마진부가 형성될 곳을 제외하고 도전성 페이스트를 도포하여 내부전극을 형성함으로써 형성된 것일 수 있다. 또는, 내부전극(121, 122)에 의한 단차를 억제하기 위하여, 적층 후 내부전극(121, 122)이 노출되도록 절단한 후, 단일 유전체층 또는 2개 이상의 유전체층을 액티브부(Ac)의 폭 방향 양 측부에 적층하여 마진부(114, 115)를 형성할 수도 있다.
내부전극(121, 122)은 유전체층(111)과 교대로 적층될 수 있다. 내부전극(121, 122)은 복수의 제1내부전극(121) 및 복수의 제2내부전극(122)을 포함할 수 있다. 복수의 제1내부전극(121) 및 복수의 제2내부전극(122)은 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 마주보도록 번갈아 배치될 수 있으며, 바디(110)의 제3면(3) 및 제4면(4)으로 각각 노출될 수 있다. 예를 들면, 복수의 제1내부전극(121)은 각각 제4면(4)과 이격되며 제3면(3)을 통해 노출될 수 있다. 또한, 복수의 제2내부전극(122)은 각각 제3면(3)과 이격되며 제4면(4)을 통해 노출될 수 있다. 복수의 제1내부전극(121) 및 복수의 제2내부전극(122)은 그 사이에 배치된 유전체층(111)에 의해 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 복수의 제1내부전극(121) 및 복수의 제2내부전극(122)은 두께 방향으로 교대로 적층될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 폭 방향으로 교대로 적층될 수도 있다.
내부전극(121, 122)은 도전성 금속 및 공재를 포함하는 도전성 페이스트에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 유전체층(111)을 형성하는 세라믹 그린시트 상에 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법 등과 같은 인쇄법을 통하여 도전성 페이스트를 인쇄하여 결과적으로 내부전극(121, 122)을 인쇄할 수 있다. 내부전극(121, 122)이 인쇄된 세라믹 그린시트를 번갈아가며 적층하고 소성 및/또는 소결하면 바디(110)의 액티브부(Ac)를 형성할 수 있다. 도전성 금속은 니켈(Ni), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 주석(Sn), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 및/또는 이를 포함하는 합금 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 니켈(Ni)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 공재는 카본물질, 예를 들면, 카본블랙, 흑연 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 카본블랙을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 니켈(Ni) 내부전극의 소결온도는 세라믹 유전체보다 600
정도 낮은바, 유전체와 동일 물질인 세라믹 공재를 소결억제제로 사용하여 내부전극의 소결수축지연을 구현하는 것을 고려해볼 수 있다. 다만, 이 경우 세라믹 공재로 인하여 유전체 조성의 불균일이 유발될 수 있으며, 조대 그레인의 생성 등 제어하기 어려운 부효과로 인해 전기적 특성 개선 및 신뢰성 향상에 어려움이 있을 수 있다.
반면, 일례에 따른 세라믹 전자부품(100)은 내부전극(121, 122) 형성을 위한 도전성 페이스트 내의 공재로 세라믹이 아닌 카본물질, 예를 들면, 카본블랙을 이용한다. 이 경우, 전기적 특성을 향상시킬 수 있으며, 우수한 고온부하 신뢰성을 확보할 수 있다. 예를 들면, 세라믹 공재를 대체하여 동등이상 수준의 내부전극 연결성을 구현할 수 있다. 또한, 유전체와의 반응이 제거된 공재 적용으로 유전체 조성 균일성을 유지할 수 있으며, 조대 그레인의 생성을 억제할 수 있다. 따라서, 전기적 특성과 신뢰성 수준을 향상시킬 수 있다.
또한, 일례에 따른 세라믹 전자부품(100)은 소결 이후에도 카본물질, 예를 들면, 카본블랙이 내부전극(121, 122) 내부에, 및/또는 유전체층(111)과 내부전극(121, 122) 사이의 계면에 배치되어 존재할 수 있다. 예를 들면, 카본물질, 예를 들면, 카본블랙은 디콤포지션(Decomposition) 되지않고 남아 있을 수 있다. 따라서, 내부전극(121, 122) 연결의 결함(Defect) 부분의 커버리지 브리지(Coverage bridge) 특성으로 전기적 특성 및 신뢰성 수준을 향상시킬 수 있다. 이는, 보다 박형의 내부전극(121, 122)을 구현하는데 유리할 수 있다. 또한, 카본물질을 통한 열방산 기능으로 고압 작동시에 열 축적을 감소하는 효과를 가질 수 있다.
한편, 카본물질, 예를 들면, 카본블랙은 실질적으로 구 형상을 가질 수 있다. 실질적으로 구 형상을 가진다는 것은 완전한 구 형상뿐만 아니라, 대략적으로 구 형상인 것을 포함한다. 실질적으로 구 형상인 카본물질, 예를 들면, 카본블랙은 할로우(Hollow), 코어-쉘(Core-shell), 필드(Filled) 등 다양한 형태일 수 있다. 이 경우, 상술한 효과를 보다 효과적으로 구현할 수 있다. 한편, 도전성 페이스트 내에서의 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 소결 이후의 내부전극(121, 122) 내에서의 형상, 또는 유전체층(111)과의 계면에서의 형상도 실질적으로 마찬가지일 수 있다.
또한, 카본물질, 예를 들면, 카본블랙은 도전성 입자, 예를 들면, 니켈(Ni) 입자보다 작을 수 있다. 예를 들면, 입자지름이 니켈(Ni) 입자의 1/2 이하일 수 있다. 예를 들면, 입자지름이 0.05㎛ 이하일 수 있다. 입자지름은 TEM 등을 이용하여 도전성 페이스트 내의 카본블랙의 형상을 촬영하거나, 또는 바디(110)를 연마하여 내부전극(121, 122)을 노출시킨 후 TEM 등을 이용하여 촬영하여 측정할 수 있다. 복수의 카본블랙이 존재하는 경우, 각각의 입자지름이 0.05㎛ 이하일 수 있다. 이 경우, 상술한 효과를 보다 효과적으로 구현할 수 있다. 한편, 도전성 페이스트 내에서의 입자지름일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 소결 이후의 내부전극(121, 122) 내에서의 입자지름, 또는 유전체층(111)과의 계면에서의 입자지름도 실질적으로 마찬가지일 수 있다.
또한, 카본물질, 예를 들면, 카본블랙은 도전성을 가질 수 있다. 마찬가지로, 이 경우 상술한 소결억제제의 역할을 보다 효과적으로 수행할 수 있다. 이 경우, 상술한 효과를 보다 효과적으로 구현할 수 있다. 한편, 도전성 페이스트 내에서뿐만 아니라, 소결 이후의 내부전극(121, 122) 내에서, 또는 유전체층(111)과의 계면에서도 이러한 도전성을 가질 수 있다.
내부전극(121, 122)의 두께는 특별히 한정할 필요는 없으나, 일반적으로 내부전극(121, 122)을 0.6㎛ 미만의 두께로 얇게 형성하는 경우, 특히 내부전극(121, 122)의 두께가 0.4㎛ 이하인 경우에는 신뢰성이 저하될 우려가 있었다. 반면, 본 개시에서는 내부전극(121, 122)의 두께가 0.4㎛ 이하인 경우에도 우수한 신뢰성을 확보할 수 있다. 따라서, 내부전극(121, 122)의 두께가 0.4㎛ 이하인 경우에 본 개시에 따른 신뢰성 향상 효과가 보다 현저해질 수 있으며, 세라믹 전자부품의 소형화 및 고용량화를 보다 용이하게 달성할 수 있다.
내부전극(121, 122)의 두께는 내부전극(121, 122)의 평균 두께를 의미할 수 있다. 내부전극(121, 122)의 평균 두께는 바디(110)의 길이 및 두께 방향 단면을 1만 배율의 주사전자현미경으로 이미지를 스캔하여 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 스캔된 이미지에서 하나의 내부전극을 길이 방향으로 등간격인 30개의 지점에서 그 두께를 측정하여 평균값을 측정할 수 있다. 등간격인 30개의 지점은 액티브부(Ac)에서 지정될 수 있다. 또한, 이러한 평균값 측정을 10개의 내부전극으로 확장하여 평균값을 측정하면, 내부전극의 평균 두께를 더욱 일반화할 수 있다.
외부전극(131, 132)은 바디(110)의 제3면(3) 및 제4면(4)에 배치되어 제1면(1), 제2면(2), 제5면(5) 및 제6면(6)으로 각각 일부가 연장될 수 있다. 외부전극(131, 132)은 복수의 제1내부전극(121) 및 복수의 제2내부전극(122)과 각각 연결된 제1외부전극(131) 및 제2외부전극(132)을 포함할 수 있다. 제1외부전극(131)은 바디(110)의 제3면(3)에 배치되어 바디(110)의 제1면(1), 제2면(2), 제5면(5) 및 제6면(6)으로 각각 일부가 연장될 수 있다. 제2외부전극(132)은 바디(110)의 제4면(4)에 배치되어 바디(110)의 제1면(1), 제2면(2), 제5면(5) 및 제6면(6)으로 각각 일부가 연장될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 외부전극(131, 132)의 개수나 형상 등은 내부전극(121, 122)의 형태나 다른 목적에 따라 바뀔 수 있다.
외부전극(131, 132)은 금속 등과 같이 전기 전도성을 갖는 것이라면 어떠한 물질을 사용하여 형성될 수 있고, 전기적 특성, 구조적 안정성 등을 고려하여 구체적인 물질이 결정될 수 있으며, 나아가 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 외부전극(131, 132)은 바디(110) 상에 배치되는 제1전극층(131a, 131b), 및 제1전극층(131a, 132a) 상에 배치되는 제2전극층(131b, 132b)을 포함할 수 있다.
제1전극층(131a, 132a)은, 예를 들면, 도전성 금속 및 글라스를 포함하는 소성 전극일 수 있다. 제1전극층(131a, 132a)은 도전성 금속 및 글라스를 포함하는 페이스트에 바디(110)를 디핑하는 방법으로 형성될 수 있다. 또는, 제1전극층(131a, 132a)은 바디(110) 상에 도전성 금속 및 글라스를 포함하는 시트를 전사하는 방식으로 형성될 수도 있다. 제1전극층(131a, 132a)에 포함되는 도전성 금속으로는 전기 전도성이 우수한 재료를 사용할 수 있으며, 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 도전성 금속은 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb) 및/또는 이를 포함하는 합금 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 구리(Cu) 및/또는 니켈(Ni)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1전극층(131a, 132a)은, 예를 들면, 도전성 금속 및 수지를 포함하는 수지계 전극일 수도 있다. 제1전극층(131a, 132a)은 도전성 금속 및 수지를 포함하는 페이스트를 도포 및 경화하는 방법으로 형성될 수 있다. 제1전극층(131a, 132a)에 포함되는 도전성 금속으로는 전기 전도성이 우수한 재료를 사용할 수 있으며, 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 도전성 금속은 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb) 및/또는 이를 포함하는 합금 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 구리(Cu) 및/또는 니켈(Ni)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1전극층(131a, 132a)에 포함되는 수지로는 절연성 수지를 사용할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 수지는 에폭시 수지를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1전극층(131a, 132a)은, 예를 들면, 상술한 소성 전극 상에 상술한 수지계 전극이 배치된 다층 형태일 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것도 아니며, 그 외에도 다른 다양한 전극층이 더 배치될 수 있다.
제2전극층(131b, 132b)은 실장 특성을 향상시킬 수 있다. 제2전극층(131b, 132b)의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 니켈(Ni), 주석(Sn), 팔라듐(Pd) 및/또는 이를 포함하는 합금 등을 포함하는 도금층일 수 있고, 복수의 층으로 형성될 수도 있다. 제2전극층(131b, 132b)은, 예를 들면, 니켈(Ni) 도금층 또는 주석(Sn) 도금층일 수 있으며, 제1전극층(131a, 132a) 상에 니켈(Ni) 도금층 및 주석(Sn) 도금층이 순차적으로 형성된 형태일 수도 있다. 또한, 제2전극층(131b, 132b)은 복수의 니켈(Ni) 도금층 및/또는 복수의 주석(Sn) 도금층을 포함할 수도 있다.
도 4는 도 2의 P 영역의 일례를 개략적으로 도시한 단면도다.
도면을 참조하면, 제1내부전극(121) 내에는 복수의 제1카본물질(a1)이 배치될 수 있다. 또한, 유전체층(111)과 제1내부전극(121)의 계면에는 복수의 제2카본물질(a2)이 배치될 수 있다. 유전체층(111)은 제1내부전극(121)의 상면 및 하면과 접할 수 있으며, 유전체층(111)과 제1내부전극(121)의 상면 및 하면 사이의 계면에 각각 복수의 제2카본물질(a2)이 배치될 수 있다.
복수의 제1카본물질(a1)은 각각 상술한 카본블랙을 포함할 수 있다. 이러한 복수의 제1카본물질(a1)은 클러스터 채널(Cluster Channel)을 형성할 수 있다. 여기서, 클러스터 채널은 복수의 제1카본물질(a1)이 제1내부전극(121) 내에 배열되어 복수의 채널을 형성하는 것일 수 있으며, 복수의 채널은 서로 연결될 수 있다. 예를 들면, 복수의 카본블랙 입자는 내부전극 내에 다양한 방향으로 배열되어 여러 채널을 형성할 수 있으며, 이러한 채널들은 서로 연결될 수 있다.
복수의 제2카본물질(a2)은 각각 상술한 카본블랙을 포함할 수 있다. 이러한 복수의 제2카본물질(a2)은 클러스트 채널을 형성할 수 있다. 여기서, 클러스트 채널은 복수의 제2카본물질(a2)이 유전체층(111)과 제1내부전극(121)의 계면에서 일렬로 배열되어 채널을 형성하는 것일 수 있다. 예를 들면, 복수의 카본블랙 입자는 유전체층과 내부전극의 계면에 일렬로 배열되어 채널을 형성할 수 있다.
한편, 복수의 제1카본물질(a1) 및 복수의 제2카본물질(a2)의 배열에 대하여 제1내부전극(121)을 이용하여 설명하였으나, 제2내부전극(122)에서 또한 동일한 내용이 적용될 수 있으며, 자세한 설명은 중복되는바 생략한다.
도 5는 도 2의 P 영역의 다른 일례를 개략적으로 도시한 단면도다.
도면을 참조하면, 제1내부전극(121) 내에는 복수의 제1카본물질(a1')이 배치될 수 있다. 또한, 유전체층(111)과 제1내부전극(121)의 계면에는 복수의 제2카본물질(a2)이 배치될 수 있다. 유전체층(111)은 제1내부전극(121)의 상면 및 하면과 접할 수 있으며, 유전체층(111)과 제1내부전극(121)의 상면 및 하면 사이의 계면에 각각 복수의 제2카본물질(a2)이 배치될 수 있다.
복수의 제1카본물질(a1')은 각각 상술한 카본블랙을 포함할 수 있다. 이러한 복수의 제1카본물질(a1')은 클러스터 스팟(Cluster Spot)을 형성할 수 있다. 여기서, 클러스터 스팟은 복수의 제1카본물질(a1') 중 일부들이 모여서 제1내부전극(121) 내에 복수의 스팟을 형성하는 것일 수 있으며, 복수의 스팟은 서로 이격될 수 있다. 모여진 제1카본물질(a1')은 서로 접촉할 수 있으며, 접촉하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 카본블랙 입자들이 모여서 내부전극 내에 여러 스팟을 형성할 수 있으며, 이러한 스팟들은 서로 이격될 수 있다.
복수의 제2카본물질(a2)은 각각 상술한 카본블랙을 포함할 수 있다. 이러한 복수의 제2카본물질(a2)은 클러스트 채널을 형성할 수 있다. 여기서, 클러스트 채널은 복수의 제2카본물질(a2)이 유전체층(111)과 제1내부전극(121)의 계면에서 일렬로 배열되어 채널을 형성하는 것일 수 있다. 예를 들면, 복수의 카본블랙 입자는 유전체층과 내부전극의 계면에 일렬로 배열되어 채널을 형성할 수 있다.
제1내부전극(121) 내부에 배치되는 복수의 제1카본물질(a1') 각각의 입자는 유전체층(111)과 제1내부전극(121)의 계면에 배치되는 복수의 제2카본물질(a2) 각각의 입자보다 지름 등이 더 클 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 복수의 제1카본물질(a1') 및 복수의 제2카본물질(a2)의 배열에 대하여 제1내부전극(121)을 이용하여 설명하였으나, 제2내부전극(122)에서 또한 동일한 내용이 적용될 수 있으며, 자세한 설명은 중복되는바 생략한다.
도 6은 내부전극 형성을 위한 공재로 세라믹을 사용하는 경우와 카본블랙을 사용하는 경우의 소결 후의 내부전극과 유전체층의 형상을 개략적으로 나타낸다.
도면을 참조하면, (a)에서와 같이 내부전극(121', 122') 형성을 위한 도전성 페이스트 재료로 니켈(Ni) 입자(A) 및 세라믹 공재(b)를 포함하는 재료를 사용하는 경우, 소결 과정에서 조대 그레인(G')이 형성될 수 있으며, 소결 후 내부전극(121', 122')의 계면에서 조대 그레인(G')이 분포되어, 내부전극(121', 122')의 연결성과 평활도가 저하될 수 있다. 반면, (b)에서와 같이 내부전극(121, 122) 형성을 위한 도전성 페이스트 재료로 니켈(Ni) 입자(A) 및 카본블랙 공재(a)를 포함하는 재료를 사용하는 경우, 소결 과정에서 그레인(G)이 조대해지는 것을 억제할 수 있으며, 소결 후 내부전극(121, 122)의 계면에서 균일한 그레인(G)이 분포되어, 내부전극(121, 122)의 연결성과 평활도가 높아질 수 있다.
도 7은 카본블랙의 성분을 라만(Raman) 분석으로 나타낸 스펙트럼이다.
도면에서, (a)는 파우더 상태의 카본블랙의 라만 스펙트럼을 나타내며, (b)는 파우더 상태의 카본블랙을 소결한 후의 라만 스펙트럼을 나타내며, (c)는 세라믹 소체 내부의 내부전극 부분의 전극 영역 라만 스펙트럼을 나타낸다.
도면을 참조하면, 내부전극(121, 122) 내부 및/또는 유전체층(111)과 내부전극(121, 122)의 계면에 카본물질, 예를 들면, 카본블랙이 존재하는 것을, 라만 스펙트럼으로 확인할 수 있음을 알 수 있다.
도 8은 카본블랙의 형상을 TEM(Transmission Electron Microscopy)을 이용하여 나타낸 사진이다.
도면을 참조하면, 내부전극 형성을 위한 도전성 페이스트에 혼합하기 전의 파우더 졸 상태의 카본블랙은 각각 지름이 대략 50㎚ 이하인 구 형상의 미립 전도성 결정화 카본블랙일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시에서 세라믹 전자부품으로 적층 세라믹 커패시터를 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 종류의 세라믹 전자부품, 예를 들면, 인덕터, 압전체 소자, 바리스터, 서미스터 등에도 본 개시가 적용될 수 있다.
본 개시에서 측부, 측면 등의 표현은 편의상 도면을 기준으로 좌/우 방향 또는 그 방향에서의 면을 의미하는 것으로 사용하였고, 상측, 상부, 상면 등의 표현은 편의상 도면을 기준으로 위 방향 또는 그 방향에서의 면을 의미하는 것으로 사용하였으며, 하측, 하부, 하면 등은 편의상 아래 방향 또는 그 방향에서의 면을 의미하는 것으로 사용하였다. 더불어, 측부, 상측, 상부, 하측, 또는 하부에 위치한다는 것은 대상 구성요소가 기준이 되는 구성요소와 해당 방향으로 직접 접촉하는 것뿐만 아니라, 해당 방향으로 위치하되 직접 접촉하지는 않는 경우도 포함하는 개념으로 사용하였다. 다만, 이는 설명의 편의상 방향을 정의한 것으로, 특허청구범위의 권리범위가 이러한 방향에 대한 기재에 의하여 특별히 한정되는 것이 아니며, 상/하의 개념 등은 언제든지 바뀔 수 있다.
본 개시에서 연결된다는 의미는 직접 연결된 것뿐만 아니라, 접착제 층 등을 통하여 간접적으로 연결된 것을 포함하는 개념이다. 또한, 전기적으로 연결된다는 의미는 물리적으로 연결된 경우와 연결되지 않은 경우를 모두 포함하는 개념이다. 또한, 제1, 제2 등의 표현은 한 구성요소와 다른 구성요소를 구분 짓기 위해 사용되는 것으로, 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 경우에 따라서는 권리범위를 벗어나지 않으면서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수도 있다.
본 개시에서 사용된 일례 라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일례들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일례에서 설명된 사항이 다른 일례에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일례에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
본 개시에서 사용된 용어는 단지 일례를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
Claims (13)
- 유전체층 및 내부전극을 포함하는 바디; 및
상기 바디에 배치되는 외부전극; 을 포함하며,
상기 내부전극 내에 제1카본물질이 배치되는,
세라믹 전자부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1카본물질은 카본블랙을 포함하는,
세라믹 전자부품.
- 제 2 항에 있어서,
상기 카본블랙은 실질적으로 구 형상을 갖는,
세라믹 전자부품.
- 제 2 항에 있어서,
상기 카본블랙은 도전성을 갖는,
세라믹 전자부품.
- 제 2 항에 있어서,
상기 카본블랙은 입자지름이 0.05㎛ 이하인,
세라믹 전자부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 내부전극 내에 복수의 상기 제1카본물질이 배치되며,
상기 복수의 제1카본물질은 클러스터 채널(Cluster Channel)을 형성하는,
세라믹 전자부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 내부전극 내에 복수의 상기 제1카본물질이 배치되며,
상기 복수의 제1카본물질은 클러스트 스팟(Cluster Spot)을 형성하는,
세라믹 전자부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유전체층 및 상기 내부전극의 계면에 제2카본물질이 배치되는,
세라믹 전자부품.
- 제 8 항에 있어서,
상기 계면에 복수의 상기 제2카본물질이 배치되며,
상기 복수의 제2카본물질은 클러스터 채널을 형성하는,
세라믹 전자부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 내부전극은 니켈(Ni)을 포함하는,
세라믹 전자부품.
- 유전체층 및 내부전극을 포함하는 바디; 및
상기 바디에 배치되는 외부전극; 을 포함하며,
상기 유전체층 및 상기 내부전극의 계면에 카본물질이 배치되는,
세라믹 전자부품.
- 제 11 항에 있어서,
상기 카본물질은 카본블랙을 포함하는,
세라믹 전자부품.
- 제 11 항에 있어서,
상기 유전체층은 상기 내부전극의 상면 및 하면과 접하며,
상기 유전체층과 상기 내부전극의 상면의 계면 및 상기 유전체층과 상기 내부전극의 하면의 계면에 각각 상기 카본물질이 배치되는,
세라믹 전자부품.
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