KR20120118405A

KR20120118405A - 적층 세라믹 콘덴서

Info

Publication number: KR20120118405A
Application number: KR1020120012278A
Authority: KR
Inventors: 요시오 코이즈미
Original assignee: 다이요 유덴 가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2012-10-26
Also published as: US8947851B2; JP5271377B2; KR101337275B1; US9190210B2; US20140376152A1; CN102751092B; CN102751092A; JP2012227260A; US20120262840A1

Abstract

강도 및 내습성이 향상하고, 열충격에 의한 크랙의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제공한다. 적층 세라믹 콘덴서(1)는, 세라믹 유전체층(2)과 내부 전극(3)이 교호적으로 적층된 적층체 블록(4); 적층체 블록(4)의 상하에 적층된 한 쌍의 커버 층(5); 적층체 블록(4)의 양 측면에 형성된 세라믹체(6); 및 내부 전극(3)과 전기적으로 접촉하는 한 쌍의 외부 전극(7);을 포함하고, 세라믹체(6)를 구성하는 세라믹 유전체 입자의 평균 입자 직경이, 적층체 블록(4)에 포함되는 세라믹 유전체층(2)을 구성하는 세라믹 유전체 입자의 평균 입자 직경보다도 작게 되도록 구성되어 있다.

Description

적층 세라믹 콘덴서{MULTILAYER CERAMIC CAPACITOR}

본 발명은, 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강도 및 내습성이 향상하여, 열충격에 의한 크랙의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.

적층 세라믹 콘덴서를 제작하는 경우, 통상은, 세라믹 그린시트를 준비하는 공정과, 이 세라믹 그린시트 상에 원하는 패턴으로 도전(導電) 페이스트를 인쇄하여 내부 전극층을 형성하는 공정과, 내부 전극층이 형성된 세라믹 그린시트를 다수 중첩시키고, 압착하여, 적층체 블록을 제작하는 공정과, 제작된 적층체 블록을 소정의 사이즈로 절단하여 미소성(未燒成)의 그린 칩을 제작하는 공정과, 그린 칩을 소성하여 칩 소체(素體)를 얻는 공정과, 칩 소체의 양 단면(端面)에 도전 페이스트를 도포하고 소부(燒付)하여 외부 전극을 형성하는 공정과, 외부 전극 상에 니켈, 주석 등의 금속을 도금하는 공정에 의해 적층 세라믹 콘덴서가 제작된다.

그렇지만 이렇게 하여 적층 세라믹 콘덴서를 제작하는 경우에, 인접한 내부 전극이 서로 정확하게 대항하도록 다수의 세라믹 그린시트를 중첩하여 압착하는 것은 곤란하며, 그 결과, 인접한 세라믹 그린시트 상의 내부 전극이 정확하게 대항하고 있지 않기 때문에, 콘덴서의 용량을 충분히 높일 수 없는 문제가 있었다.

여기서, 예컨대, 일본 특허 공개 2011-23707호 공보(특허문헌 1)는 내부 전극용의 도전성 페이스트를 대략 직사각형(矩) 형상의 세라믹 그린시트를 적어도 일변의 근방을 제외한 전면(全面)에 인쇄하여, 내부 전극을 형성하고, 내부 전극이 형성된 세라믹 그린시트를 다수 적층하여, 적층체 블록을 생성하고, 적층체 블록에 높은 압력을 가해서, 압착하고, 필요한 사이즈로 절취한 후에, 내부 전극이 노출되어 있는 적층체 블록의 양 측면에, 사이드 마진이라 칭해지는 부분이 되는 세라믹체를 도포(塗布) 등에 의해 형성하여, 세라믹 그린 칩을 제작하고, 세라믹 그린 칩에 탈 바인더 처리를 실시한 후에, 소성함으로써, 적층 세라믹 콘덴서를 제조하는 방법을 제안하고 있다.

1. 일본 특허 공개 2011-23707호 공보

그렇지만, 적층체 블록은 높은 압력을 가하여 압착된 것인 것에 대하여, 세라믹체는, 적층체 블록의 양 측면에 도포 등에 의해 형성되어 있는 것에 지나지 않기 때문에, 적층체 블록과 세라믹체(사이드 마진)는 소결성(燒結性)이 다르고, 그 결과, 적층체 블록의 세라믹 유전체층의 소결 밀도보다 세라믹체(사이드 마진)의 소결 밀도가 낮은 적층 세라믹 콘덴서가 만들어진다. 이러한 적층 세라믹 콘덴서는, 사이드 마진으로부터 수분이 침입하기 쉬워진다. 이 침입한 수분에 의해 절연 저항이 저하하여, 신뢰성이 저하한다는 문제가 있었다.

또한, 이러한 적층 세라믹 콘덴서는, 예컨대, 납땜 리플로우에 의해, 고온 분위기 하에서, 적층 세라믹 콘덴서를 기판에 실장할 때, 내부 전극을 형성하고 있는 금속의 열팽창율과 세라믹체의 열팽창율이 다른 것에 기인하여 발생하는 응력에 의해, 적층 세라믹 콘덴서에 크랙이 생기기 쉬운 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은, 내부 전극이 노출하고 있는 적층체 블록의 양 측면에 세라믹체를 형성하여, 세라믹 그린 칩을 제작하고, 세라믹 그린 칩에 탈 바인더 처리를 실시하여 제작되어, 강도 및 내습성이 향상하고, 열충격에 의한 크랙의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한 것이다.

본 발명자는, 본 발명의 이러한 목적을 달성하기 위해, 예의 연구를 거듭한 결과, 내부 전극이 노출하고 있는 적층체 블록의 양 측면에 형성되는 세라믹체를, 적층체 블록에 포함된 세라믹 유전체층을 구성하는 유전체 입자의 입자 직경보다도 입자 직경이 작은 유전체 입자에 의해 구성하면, 내습성 향상 및 열충격에 의한 크랙 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제작하는 것이 가능해지는 것을 발견하였다.

본 발명은 이러한 지견(知見)에 기초하는 것이며, 본 발명에 의하면, 본 발명의 상기 목적은, 세라믹 유전체층과 내부 전극이 교호(交互)적으로 적층된 적층체 블록; 상기 적층체 블록의 상하에 적층된 한 쌍의 커버 층; 상기 적층체 블록의 양 측면에 형성된 세라믹체; 및 상기 내부 전극과 전기적으로 접촉하는 한 쌍의 외부 전극;을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서, 상기 세라믹체를 구성하는 세라믹 유전체 입자의 평균 입자 직경이, 상기 적층체 블록에 포함되어 상기 세라믹 유전체층을 구성하는 세라믹 유전체 입자의 평균 입자 직경보다도 작은 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서에 의해 달성된다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는, 세라믹체를 구성하는 세라믹 유전체 입자의 평균 입자 직경은 0.10㎛ 내지 0.20㎛이다. 세라믹체를 구성하는 세라믹 유전체 입자의 평균 입자 직경이 0.10㎛미만일 때는, 소성 시에, 세라믹 유전체 입자끼리 접착하여, 입자 직경이 큰 세라믹 유전체 입자가 생성되는 일이 있기 때문에, 세라믹체를 구성하는 세라믹 유전체 입자의 입자 직경을 세라믹 유전체층을 구성하는 세라믹 유전체 입자의 입자 직경보다도 작게 함으로써 얻을 수 있는 효과를 충분히 발휘할 수 없어, 바람직하지 않다.

본 발명자의 연구에 의하면, 본 발명에 있어서는, 내부 전극이 노출하고 있는 적층체 블록의 양 측면에 형성되는 세라믹체를, 적층체 블록에 포함되는 세라믹 유전체층을 구성하는 세라믹 유전체 입자의 입자 직경보다도 입자 직경이 작은 세라믹 유전체에 의해 구성하고 있기 때문에, 세라믹체는, 높은 압력을 가하여 압착된 것이 아니여도 충분히 소결 밀도를 향상시킬 수 있고, 세라믹체를 통하여 수분이 적층 세라믹 콘덴서 중에 침입하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 적층 세라믹 콘덴서의 내습성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 납땜 리플로우에 의해, 적층 세라믹 콘덴서를 기판에 실장할 때, 몇 분간에 걸쳐, 고온 분위기 하에 놓여진 적층 세라믹 콘덴서에 열충격이 가해져도, 적층 세라믹 콘덴서에 크랙이 발생하는 것을 효과적으로 방지하는 것이 가능해지는 것을 발견하였다.

본 발명에 따르면, 소결 밀도 및 내습성이 향상하고, 열충격에 의한 크랙의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 개략 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 적층 세라믹 콘덴서의 A-A선에 따른 개략 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 적층 세라믹 콘덴서의 B-B선에 따른 개략 단면도.

도 1은, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 개략 횡단면도이고, 도 2는 그 A-A에 따른 개략 단면도, 도 3은 그 B-B선에 따른 개략 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(1)는, 세라믹 유전체층(2)과 내부 전극(3)이 교호적으로 적층된 적층체 블록(4)과, 적층체 블록(4)의 상하에 적층된 한 쌍의 커버 층(5, 5)과, 적층체 블록(4)의 양 측면에 형성된 세라믹체(6, 6)와, 내부 전극(3)과 전기적으로 접촉하는 한 쌍의 외부 전극(7, 7)을 포함하고 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 적층체 블록(4)의 양 측면에 형성된 세라믹체(6, 6)는, 적층체 블록(4)에 포함된 세라믹 유전체층(2)을 구성하는 세라믹 유전체 입자보다도 평균 입자 직경이 작은 세라믹 유전체 입자에 의해 형성되어 있다.

본 발명자의 연구에 의하면, 이와 같이, 적층체 블록(4)의 양 측면에 형성된 세라믹체(6, 6)가, 적층체 블록(4)에 포함된 세라믹 유전체층(2)을 구성하는 세라믹 유전체 입자보다도 평균 입자 직경이 작은 세라믹 유전체 입자에 의해 형성된 적층 세라믹 콘덴서에 있어서는, 소결 밀도 및 내습성이 향상하고, 열충격을 받았을 때의 크랙의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 것이 판명되고 있다. 또한, 여기서 말하는 평균 입자 직경은, 적층 세라믹 콘덴서의 단면(斷面)을 SEM(주사형 전자 현미경 : Scanning Electron Microscope)에 의해 확대하여 관찰하고, 관찰된 입자 중으로부터 무작위로 10개를 선택하여 측정하고, 그 평균치를 산출한 것으로 한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 커버 층(5)도, 적층체 블록(4)에 포함된 세라믹 유전체층(2)을 구성하는 세라믹 유전체 입자보다도 평균 입자 직경이 작은 세라믹 유전체 입자에 의해 형성되어 있다. 커버 층(5)에 대해서는, 압착 공적을 거치기 때문에, 세라믹 유전체 입자의 평균 입자 직경은 적층 블록(4)의 세라믹 유전체 입자의 평균 입자 직경과 거의 동일해도 좋지만, 적층 세라믹 콘덴서의 내습성을 향상시키기 위해, 이와 같이 평균 입자 직경이 작은 세라믹 유전체 입자에 의한 커버 층(5)을 형성해도 좋다.

<실시예>

이하, 본 발명의 작용 효과를 보다 명확하게 하기 위해, 실시예 및 비교예를 기재한다.

실시예 1

BaTiO₃을 주성분으로 하는 평균 입자 직경 0.225㎛의 유전체 재료와 바인더로서 구성된 세라믹 그린시트를 준비하고, 그 위에 스크린 인쇄에 의한 Ni 도전 페이스트를 도포하여, 띠(帶) 형상의 페이스트 막이 소정의 간격으로 배열되도록 형성했다. 이 인쇄한 세라믹 그린시트를 복수 매 준비하고, 띠 형상의 페이스트 막이 반 패턴씩 어긋나게 겹치도록 하여 교호적으로 적층하였다. 적층한 세라믹 그린시트의 상하에, 도전 페이스트를 인쇄하고 있지 않은 세라믹 그린시트를 커버 층으로서 거듭 적층하였다. 이들의 세라믹 그린시트의 적층체를 압착하고, 소정의 칩 사이즈로 절단하여 한 쌍의 커버 층을 포함하는 미소성의 적층체 블록을 얻었다. 이 적층체 블록의 양 측면에, 평균 입자 직경이 0.200㎛인 유전체 재료와 바인더로서 구성된 세라믹 페이스트를 도포하여, 세라믹체를 형성하였다. 그 다음에 세라믹체를 형성한 적층체 블록의 양 단면(端面)에 외부 전극용의 도전 페이스트를 도포하고, 이것을 1200℃의 환원 분위기에서 소성하여, 내부 전극과 전기적으로 접촉하는 한 쌍의 외부 전극을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서를 얻었다.

이렇게 해서 얻은 적층 세라믹 콘덴서를 적층 세라믹 콘덴서 샘플 #1로서 100개를 준비하고, 400℃의 용융 납땜에 3초간 담그고, 크랙의 발생을 검사하였다. 그 결과, 크랙의 발생이 확인된 적층 세라믹 콘덴서 샘플 #1은 없었다.

실시예 2

평균 입자 직경이 0.170㎛의 유전체 재료와 바인더로서 구성된 세라믹 페이스트를 이용하여 세라믹체를 형성한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일하게, 합계 100개의 적층 세라믹 콘덴서 샘플 #2를 제작하였다.

이렇게 해서 제작된 적층 세라믹 콘덴서 샘플 #2를, 400℃의 용융 납땜에 3초간 담그고, 크랙의 발생을 검사하였다. 그 결과, 크랙의 발생이 확인된 적층 세라믹 콘덴서 샘플 #2는 없었다.

실시예 3

평균 입자 직경이 0.135㎛의 유전체 재료와 바인더로서 구성된 세라믹 페이스트를 이용하여 세라믹체를 형성한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일하게, 합계 100개의 적층 세라믹 콘덴서 샘플 #3을 제작하였다.

이렇게 해서 제작된 적층 세라믹 콘덴서 샘플 #3을, 400℃의 용융 납땜에 3초간 담그고, 크랙의 발생을 검사하였다. 그 결과, 크랙의 발생이 확인된 적층 세라믹 콘덴서 샘플 #3은 없었다.

실시예 4

평균 입자 직경이 0.100㎛의 유전체 재료와 바인더로서 구성된 세라믹 페이스트를 이용하여 세라믹체를 형성한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일하게, 합계 100개의 적층 세라믹 콘덴서 샘플 #4를 제작하였다.

이렇게 해서 제작된 적층 세라믹 콘덴서 샘플 #4를, 400℃의 용융 납땜에 3초간 담그고, 크랙의 발생을 검사하였다. 그 결과, 크랙의 발생이 확인된 적층 세라믹 콘덴서 샘플 #4는 없었다.

비교예 1

평균 입자 직경이 0. 230㎛의 유전체 재료와 바인더로서 구성된 세라믹 페이스트를 이용하여 세라믹체를 형성한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일하게, 합계 100개의 적층 세라믹 콘덴서 비교 샘플 #1을 제작하였다.

이렇게 해서 제작된 적층 세라믹 콘덴서 비교 샘플 #1을, 400℃의 용융 납땜에 3초간 담그고, 크랙의 발생을 검사하였다. 그 결과, 100개 중, 1개의 적층 세라믹 콘덴서 비교 샘플 #1에, 크랙이 발생한 것이 확인되었다.

비교예 2

평균 입자 직경이 0.250㎛의 유전체 재료와 바인더로서 구성된 세라믹 페이스트를 이용하여 세라믹체를 형성한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일하게, 합계 100개의 적층 세라믹 콘덴서 비교 샘플 #2를 제작하였다.

이렇게 해서 제작된 적층 세라믹 콘덴서 비교 샘플 #2를, 400℃의 용융 납땜에 3초간 담그고, 크랙의 발생을 검사하였다. 그 결과, 100개 중, 5개의 적층 세라믹 콘덴서 비교 샘플 #2에, 크랙이 발생한 것이 확인되었다.

실시예 1?4와 비교예 1?2로부터, 적층체 블록에 포함되는 세라믹 유전체층을 구성하고 있는 세라믹 유전체 입자보다도 입자 직경이 작은 세라믹 유전체 입자에 의해 세라믹체가 형성된 적층 세라믹 콘덴서는, 열적 충격에 의한 크랙의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 것이 판명되었다.

본 발명은, 이상의 실시 형태에 한정되지 않으며, 특허청구의 범위에 기재된 발명의 범위 내에서 여러 가지 변경이 가능하고, 그것들도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것은 말할 것도 없다.

예컨대, 상기 실시예에 있어서는, 미소성의 적층체 블록에 외부 전극용의 도전성 페이스트를 도포하고, 세라믹 적층체의 소성과 동시에 외부 전극의 형성을 수행하고 있었지만, 적층체 블록의 소성 후에 도전성 페이스트를 도포하여 소부(燒付)하는 방법으로 외부 전극을 형성하여도 좋다.

1 : 적층 세라믹 콘덴서 2 : 세라믹 유전체층
3 : 내부 전극 4 : 적층체 블록
5 : 커버 층 6 : 세라믹체
7 : 외부 전극

Claims

세라믹 유전체층과 내부 전극이 교호(交互)적으로 적층된 적층체 블록;
상기 적층체 블록의 상하에 적층된 한 쌍의 커버 층;
상기 적층체 블록의 양 측면에 형성된 세라믹체; 및
상기 내부 전극과 전기적으로 접촉하는 한 쌍의 외부 전극;
을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서,
상기 세라믹체를 구성하는 세라믹 유전체 입자의 평균 입자 직경이, 상기 적층체 블록에 포함되어 상기 세라믹 유전체층을 구성하는 세라믹 유전체 입자의 평균 입자 직경보다도 작은 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
제1항에 있어서,
상기 세라믹체를 구성하는 세라믹 유전체 입자의 평균 입자 직경이 0.10㎛ 내지 0.20㎛인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.