内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを含む積層セラミック電子部品
【課題】内部電極層用導電性ペースト組成物及びそれを含む積層セラミックコンデンサを提供する。
【解決手段】本発明による内部電極層用導電性ペースト組成物は金属粉末１００モルと、セラミック粉末０．５〜４．０モルと、シリカ（ＳｉＯ２）粉末０．０３〜０．１モルと、を含むことができる。本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、内部電極の焼成収縮温度を高め、内部電極の連結性を向上させることができる。また、誘電体層の緻密度を向上させ、耐電圧特性、信頼性及び誘電特性を向上させることができる。
【解決手段】本発明による内部電極層用導電性ペースト組成物は金属粉末１００モルと、セラミック粉末０．５〜４．０モルと、シリカ（ＳｉＯ２）粉末０．０３〜０．１モルと、を含むことができる。本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、内部電極の焼成収縮温度を高め、内部電極の連結性を向上させることができる。また、誘電体層の緻密度を向上させ、耐電圧特性、信頼性及び誘電特性を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを含む積層セラミック電子部品に関し、より詳しくは、金属粉末の焼結収縮を制御できる内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを含む積層セラミック電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、コンデンサ、インダクタ、圧電素子、バリスタ、またはサーミスタ等のセラミック材料を使用する電子部品は、セラミック材料からなるセラミック素体と、素体の内部に形成された内部電極層と、上記内部電極層と接続されるようにセラミック素体の表面に設けられた外部電極とを備える。
【０００３】
セラミック電子部品の中、積層セラミックコンデンサは、積層された複数の誘電体層と、一誘電体層を挟んで対向配置される内部電極層と、上記内部電極層に電気的に接続された外部電極とを含む。
【０００４】
積層セラミックコンデンサは、小型ながらも高容量が保障され、実装が容易であるという長所によりコンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話等の移動通信装置の部品として広く使用されている。
【０００５】
最近では、電気・電子機器産業における高性能化及び軽薄短小化に伴い、電子部品においても小型、高性能及び低コスト化が求められている。特に、ＣＰＵの高速化、機器の小型軽量化、デジタル化及び高機能化が進んでおり、積層セラミックコンデンサ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ，以下「ＭＬＣＣ」）においても小型化、薄層化、高容量化、高周波領域における低インピーダンス化等の特性を具現するための研究が活発に行われている。
【０００６】
積層セラミックコンデンサは、内部電極用導電性ペーストとセラミックグリーンシートをシート法や印刷法等を用いて積層し、同時焼成することによって製造されることができる。しかし、誘電体層を形成するために、セラミックグリーンシートは約１１００℃以上の高温で焼成され、導電性ペーストはより低温で焼結収縮する。これによって、セラミックグリーンシートの焼成時に内部電極層が過焼成を引き起こし、内部電極層が凝集したり途切れ、内部電極層の連結性が低下する恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、金属粉末の焼結収縮を制御できる内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを含む積層セラミック電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、金属粉末１００モルと、セラミック粉末０．５〜４．０モルと、シリカ（ＳｉＯ２）粉末０．０３〜０．１モルと、を含む積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物を提供する。
【０００９】
上記金属粉末は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの内の２つ以上の金属を含む合金からなる群から選択される１種以上であることができる。
【００１０】
上記金属粉末は、平均粒径が５０ｎｍ〜４００ｎｍであることができる。
【００１１】
上記セラミック粉末は、平均粒径が１０ｎｍ〜１５０ｎｍであることができる。
【００１２】
上記セラミック粉末の平均粒径に対する上記シリカ粉末の平均粒径の比は、１／４〜１／６であることができる。
【００１３】
本発明は、セラミック素体と、上記セラミック素体の内部に形成され、内部にセラミック焼結粒子またはシリカ焼結粒子がトラップされた内部電極層と、を含む積層セラミック電子部品を提供する。
【００１４】
上記セラミック焼結粒子またはシリカ焼結粒子は、内部電極層を形成する金属粒子の界面にトラップされ得る。
【００１５】
上記内部電極層は、金属粉末１００モル、セラミック粉末０．５〜４．０モル、及びシリカ（ＳｉＯ２）粉末０．０３〜０．１モルを含む導電性ペーストによって形成されることができる。
【００１６】
上記内部電極は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの内の２つ以上の金属を含む合金からなる群から選択される１種以上の金属を含むことができる。
【００１７】
上記セラミック焼結粒子は、平均粒径が１０ｎｍ〜１５０ｎｍであることができる。
【００１８】
上記セラミック焼結粒子の平均粒径に対する上記シリカ焼結粒子の平均粒径の比は、１／４〜１／６であることができる。
【００１９】
上記セラミック素体及び上記内部電極層は、同時焼成によって形成されることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、金属粉末、セラミック粉末、及びシリカ（ＳｉＯ２）粉末を含むことができる。
【００２１】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、内部電極の焼成収縮温度を高め、内部電極の連結性を向上させることができる。また、誘電体層の緻密度を向上させ、耐電圧特性、信頼性及び誘電特性を向上させることができる。
【００２２】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、シリカ粉末がセラミック粉末の焼結に使用され、これによって、誘電体層が全体的に均一に焼結されることができる。
【００２３】
本発明の一実施形態によると、昇温速度を調節することで、セラミック粉末またはシリカ粉末が内部電極層の粒子境界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）にトラップされ得る。これによって、内部電極の凝集現象が抑制され、内部電極の連結性を増加させることができる。
【００２４】
本発明の一実施形態によると、内部電極用導電性ペーストにセラミック粉末及びシリカ粉末を含むため、金属粉末の焼結収縮の抑制効果を得ることができ、誘電体層を均一に焼結することができる。また、セラミック粉末及びシリカ粉末は、内部電極層内にトラップされることで内部電極の連結性を向上させ、より薄層化された内部電極層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサを示す概略的な斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿って切断した積層セラミックコンデンサを示す概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による内部電極層を概略的に示す一部拡大図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストの焼結収縮挙動を概略的に示す模式図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストの焼結収縮挙動を概略的に示す模式図である。
【図４ｃ】本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストの焼結収縮挙動を概略的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付された図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は当該技術分野において平均的な知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及び大きさ等は明確な説明のために誇張されることもあり、図面上の同一の符号で表示される要素は同一の要素である。
【００２７】
本発明の一実施形態は、セラミック電子部品に関するもので、セラミック材料を使用する電子部品は、コンデンサ、インダクタ、圧電体素子、バリスタ、またはサーミスタ等があり、以下では、セラミック電子部品の一例として積層セラミックコンデンサについて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサを示す概略的な斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿って切断した積層セラミックコンデンサを示す概略的な断面図である。
【００２９】
図１及び図２を参照すると、本実施形態による積層セラミックコンデンサは、セラミック素体１１０、上記セラミック素体の内部に形成された内部電極１２１、１２２、上記セラミック素体１１０の外表面に形成される外部電極１３１、１３２を含むことができる。
【００３０】
上記セラミック素体１１０の形状には特に制限はないが、一般的に直方体形状であることができる。また、そのサイズも特に制限されないが、例えば、０．６ｍｍ×０．３ｍｍのサイズにしてもよく、２．２μＦ以上の高積層及び高容量の積層セラミックコンデンサであってもよい。
【００３１】
上記セラミック素体１１０は、複数の誘電体層１１１が積層されて形成されることができる。上記セラミック素体１１０を構成する複数の誘電体層１１１は、焼結された状態であるため、隣接する誘電体層間の境界が視認できない程度に一体化されていてもよい。
【００３２】
上記誘電体層１１１は、セラミック粉末を含むセラミックグリーンシートの焼結によって形成されることができる。
【００３３】
上記セラミック粉末は、当業界で通常的に使用されるものであれば特に制限はない。これに制限されるものではないが、例えば、ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末を含んでもよい。上記ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末は、これに制限されないが、例えば、ＢａＴｉＯ３にＣａ、Ｚｒ等が一部固溶した（Ｂａ１−ｘＣａｘ）ＴｉＯ３、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３またはＢａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３等が挙げられる。上記セラミック粉末の平均粒径は、これに制限されないが、例えば、１．０μｍ以下であってもよい。
【００３４】
また、上記セラミックグリーンシートは、上記セラミック粉末とともに転移金属、希土類元素、またはＭｇ、Ａｌ等を含んでもよい。
【００３５】
また、上記セラミックグリーンシートは、焼結温度を低くするためにガラス成分の焼結助剤を含むことができる。上記ガラス成分の焼結助剤は、当業界で通常的に使用されるものであれば特に制限されない。これに制限されるものではないが、例えば、Ｂ、Ｂａ、Ｃａ Ａｌ、Ｌｉ等の元素を含有する二酸化ケイ素系ガラス成分であってもよい。
【００３６】
上記一誘電体層１１１の厚さは、積層セラミックコンデンサの容量設計に合わせて適切に変更できる。これに制限されるものではないが、例えば、焼成後、隣接する内部電極層１２１、１２２の間に形成された誘電体層１１１の厚さは１．０μｍ以下であってもよい。
【００３７】
上記セラミック素体１１０の内部には内部電極層１２１、１２２が形成されることができる。上記内部電極層１２１、１２２は一誘電体層上に形成されて積層され、焼結によって一誘電体層をを挟んで上記セラミック素体１１０の内部に形成されることができる。
【００３８】
上記内部電極層は、互いに異なる極性を有する第１内部電極層１２１及び第２内部電極層１２２を一対にし、誘電体層の積層方向に沿って対向配置されることができる。上記第１及び第２内部電極１２１、１２２の末端は、セラミック素体１１０の一面に交互に露出されることができる。
【００３９】
上記各内部電極層１２１、１２２の厚さは、用途等によって適切に決定でき、例えば、１．０μｍ以下であってもよく、または、０．１〜１．０μｍの範囲内で選択されてもよい。
【００４０】
上記内部電極層１２１、１２２は、本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストで形成されることができる。本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストは、金属粉末と、セラミック粉末と、シリカ（ＳｉＯ２）粉末とを含むことができる。これに関するより具体的な事項については後述する。
【００４１】
図３は、本発明の一実施形態による内部電極層１２１を概略的に示す一部拡大図である。図３を参照すると、上記内部電極層１２１は内部電極層内にトラップ（ｔｒａｐ）されたセラミック焼成粒子２２ａとシリカ焼成粒子２３ａを含むことができる。本実施形態は、内部電極層内にセラミック焼成粒子２２ａとシリカ焼成粒子２３ａの両方ともトラップされているが、これに制限されず、セラミック焼成粒子２２ａ及びシリカ焼成粒子２３ａのいずれか一方の焼成粒子のみを含んでもよい。
【００４２】
上記セラミック焼成粒子２２ａ及びシリカ焼成粒子２３ａは、内部電極層をなす金属粒子（ｇｒａｉｎ）の界面、即ち、粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）にトラップされ得る。上記セラミック焼成粒子２２ａ及びシリカ焼成粒子２３ａは、内部電極層を形成する金属粉末の焼結過程で金属粒子の界面にトラップされ得る。これは、後述する内部電極用導電性ペースト組成物及び内部電極層の形成過程によってさらに明確になる。
【００４３】
本発明の一実施形態によると、セラミック素体１１０の外表面には外部電極１３１、１３２が形成され、上記外部電極１３１、１３２は内部電極層１２１、１２２と電気的に接続されることができる。より具体的には、上記セラミック素体１１０の一面に露出した第１内部電極１２１と電気的に接続された第１外部電極１３１と、上記セラミック素体１１０の他面に露出した第２内部電極１２２と電気的に接続された第２外部電極で構成されることができる。
【００４４】
また、図示されてはいないが、第１及び第２内部電極層は、セラミック素体のうち少なくとも１つ以上の面に露出することができる。また、第１及び第２内部電極層はセラミック本体の同一面に露出することができる。
【００４５】
上記外部電極１３１、１３２は導電材を含む導電性ペーストで形成されることができる。上記導電性ペーストに含まれる導電材は、特に制限されないが、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、またはこれらの合金を使用することができる。上記外部電極１３１、１３２の厚さは用途等によって適切に決定でき、例えば、約１０〜５０μｍであってよい。
【００４６】
以下、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物について説明する。
【００４７】
図４ａ乃至図４ｃは、本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストの焼結収縮挙動を概略的に示す模式図であり、これを参照して説明する。
【００４８】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、金属粉末２１と、セラミック粉末２２と、シリカ粉末（ＳｉＯ２）２３とを含むことができる。
【００４９】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、内部電極の焼成収縮温度を高め、内部電極の連結性を向上させることができる。また、誘電体層の緻密度を向上させ、耐電圧特性、信頼性及び誘電特性を向上させることができる。
【００５０】
上記導電性ペースト組成物に含まれる金属粉末２１の種類は、特に制限されないが、例えば、卑金属｛ひきんぞく｝（ｂａｓｅ ｍｅｔａｌ）を使用することができる。これに制限されるものではないが、例えば、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌまたはこれらの内の２つ以上の金属を含む合金が挙げられ、これらの１種以上を含むことができる。
【００５１】
また、上記金属粉末２１の平均粒径は特に制限されないが、例えば、４００ｎｍ以下であってもよい。より具体的に、上記金属粉末２１の平均粒径は５０ｎｍ〜４００ｎｍであってもよい。
【００５２】
上記導電性ペースト組成物に含まれるセラミック粉末２２は、誘電体層を形成するセラミック粉末１１と同一の成分を含むことができる。これに制限されるものではないが、例えば、ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末を使用することができる。上記ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末は、これに制限されないが、例えば、ＢａＴｉＯ３ にＣａ、Ｚｒ等が一部固溶した（Ｂａ１−ｘＣａｘ）ＴｉＯ３、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３またはＢａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３等が挙げられる。
【００５３】
セラミック粉末２２は上記金属粉末２１より小さい平均粒径を有してもよい。また、誘電体層を形成するセラミック粉末１１より小さい平均粒径を有してもよい。
【００５４】
これに制限されるものではないが、上記セラミック粉末２２は平均粒径が１０ｎｍ〜１５０ｎｍであってもよい。上記セラミック粉末２２は上記金属粉末２１より平均粒径が小さいものを使用し、上記金属粉末２１の間に分布されることができる。
【００５５】
上記セラミック粉末２２は金属粉末２１の焼結収縮開始温度を遅らせ、金属粉末２１の焼結収縮を抑制することができる。より具体的には、上記セラミック粉末２２は金属粉末２１の焼結収縮時における金属粉末との接触を防止することで金属粉末の粒成長を抑制することができる。
【００５６】
本発明の一実施形態によると、上記セラミック粉末２２の含量は上記金属粉末２１の１００モルに対して０．５〜４．０モルであることができる。上記セラミック粉末２２の含量が０．５モル未満の場合は、金属粉末の焼結を効果的に抑制できず、電極連結性が低下する恐れがあり、上記セラミック粉末２２の含量が４．０モルを超過すると、内部電極層の焼結過程において誘電体層に移動する量が多いため電極連結性が低下する恐れがある。
【００５７】
上記導電性ペースト組成物に含まれるシリカ粉末（ＳｉＯ２）２３は結晶質であり、金属粉末２１より高い融点を有することができる。これに制限されるものではないが、シリカ粉末２３の融点は１１００℃以上であってもよい。上記シリカ粉末２３は上記金属粉末２１及びセラミック粉末２２より小さい平均粒径を有してもよい。また、誘電体層を形成するセラミック粉末１１より小さい平均粒径を有してもよい。これに制限されるものではないが、上記セラミック粉末２２の平均粒径に対する上記シリカ粉末２３の平均粒径の比は１／４〜１／６であってもよい。上記シリカ粉末２３は平均粒径が上記金属粉末２１及びセラミック粉末２２より小さいものを使用して上記金属粉末２１及びセラミック粉末２２の間に分布されることができる。
【００５８】
上記シリカ粉末２３は金属粉末２１の焼結収縮開始温度を遅らせ、金属粉末２１の焼結収縮を抑制することができる。より具体的には、上記シリカ粉末２３は上記セラミック粉末２２と共に金属粉末２１の焼結収縮時における金属粉末との接触を防止することで金属粉末の粒成長を抑制することができる。
【００５９】
本発明の一実施形態によると、上記シリカ粉末２３の含量は上記金属粉末２１の１００モルに対して０．０３〜０．１モルであることができる。上記シリカ粉末２３の含量が０．０３モル未満の場合は、金属粉末の焼結を効果的に抑制できず、電極連結性が低下する恐れがあり、上記シリカ粉末２３の含量が０．１モルを超過すると、誘電体層の過度な粒成長が起こる恐れがある。
【００６０】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、さらに分散剤、バインダー、溶剤等を含むことができる。
【００６１】
上記バインダーは、これに制限されるものではないが、ポリビニルブチラール、セルロース系樹脂等を使用することができる。上記ポリビニルブチラールは接着力が強いため、内部電極用導電性ペーストとセラミックグリーンシートの接着強度を向上させることができる。
【００６２】
上記セルロース系樹脂は、椅子型構造を有し、変形が生じた場合でも弾性による回復が速いという特性を有する。セルロース樹脂を含むことにより平坦な印刷面の確保が可能となる。
【００６３】
上記溶剤は、特に制限されないが、例えば、ブチルカルビトール、ケロシンまたはテルピネオール系溶剤を使用することができる。上記テルピネオール系溶剤の具体的な種類としては、これに制限されないが、ジヒドロテルピネオール（ｄｉｈｙｄｒｏ ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）、ジヒドロテルピニルアセテート等を使用することができる。
【００６４】
一般的に、内部電極層用ペースト組成物は、セラミックグリーンシートに印刷され、積層等の過程を経た後、セラミックグリーンシートと同時に焼成されることができる。
【００６５】
また、内部電極層として卑金属を使用する場合、大気中で焼成を行うと、内部電極層が酸化されることができる。そのため、セラミックグリーンシートと内部電極層の同時焼成は還元性雰囲気で行われることができる。
【００６６】
積層セラミックコンデンサの誘電体層は約１１００℃以上の高温でセラミックグリーンシートを焼成することで形成されることができる。内部電極層としてＮｉ等の卑金属を使用する場合は、低温の４００℃から酸化が始まり焼結収縮が起こり、１０００℃以上で急激に焼成されることができる。内部電極層が急激に焼成されると、内部電極層の過焼成によって電極が凝集したり途切れ、内部電極層の連結性及び容量が低下する恐れがある。また、焼成後、クラックのような積層セラミックコンデンサの内部構造の欠陥が発生する恐れがある。
【００６７】
そのため、４００〜５００℃の比較的低温で焼結が始まる金属粉末の焼結開始温度を最大限に遅らせ、誘電体との収縮率の差を最小限に抑える必要がある。
【００６８】
図４ａ乃至図４ｃは、本発明の一実施形態による内部電極層用導電性ペーストの焼結収縮挙動を概略的に示す模式図である。
【００６９】
図４ａ乃至図４ｃにおいて、セラミック粉末１１は焼結過程を経て図２に示す誘電体層１１１を形成することができる。
【００７０】
図４ａに示したように、焼成工程の初期には金属粉末２１、セラミック粉末２２、シリカ粉末２３が均一に分散されている。図４ｂに示したように、温度が上昇しながら金属粉末２１同士が凝集し、金属粉末間のネッキング（ｎｅｃｋｉｎｇ）が開始するようになる。次いで、図４ｃに示したように、金属粉末間のネッキング（ｎｅｃｋｉｎｇ）が始まりながら、セラミック粉末２２及びシリカ粉末２３が金属粉末２１から離脱して誘電体層を形成するセラミック粉末１１側に移動するようになる。
【００７１】
金属粉末２１間から押し出されたセラミック粉末２２は、誘電体層を形成するセラミック粉末１１より小さい平均粒径を有してもよい。そのため、セラミック粉末２２は、誘電体層を形成するセラミック粉末１１よりも低温で焼結が始まる。これによって、セラミック粉末２２は誘電体層を形成するセラミック粉末の間に存在する焼結助剤と先に反応して焼結が開始するようになる。誘電体層を形成するセラミック粉末１１の焼結が開始される際には、内部電極層に近い部分で焼結助剤が相対的に足りない部分が生じ、焼結が不均一に行われる恐れがある。
【００７２】
しかし、本発明の一実施形態によると、シリカ粉末２３がセラミック粉末１１、２２の焼結に使用され、誘電体層が全体的に均一に焼結されることができる。誘電体層の焼結均一性の向上に従い、誘電特性、耐電圧特性、信頼性等が向上するようになる。
【００７３】
内部電極層１２１にトラップされたセラミック焼結粒子２２ａは、セラミック粉末２２が直にトラップされた形態であってもよく、内部電極用導電性ペーストの焼結過程中にセラミック粉末２２が凝集したり一部焼結された形態であってもよい。
【００７４】
また、内部電極層１２１にトラップされたシリカ焼結粒子２３ａは、シリカ粉末２３が直にトラップされた形態であってもよく、内部電極用導電性ペーストの焼結過程中にシリカ粉末２３が凝集したり一部焼結された形態であってもよい。
【００７５】
一般的に、誘電体層を形成するセラミック粉末が収縮する前に金属粉末が焼結されて内部電極層を形成し、誘電体層を形成するセラミック粉末が収縮する過程において内部電極層が凝集し、内部電極の連結性が低下する恐れがある。
【００７６】
しかし、上述したように、本発明の一実施形態によると、焼成温度がセラミック粉末２２及びシリカ粉末２３が金属粉末２１内に分散されるため、約１０００℃以上まで金属粉末２１の焼結が抑制されるようになる。
【００７７】
約１０００℃まで金属粉末２１の焼結が最大限に抑制され、セラミック粉末１１の焼結が始まることができる。誘電体層を形成するセラミック粉末１１の緻密化が進むと、内部電極層も緻密化が始まり、急速に焼結が行われる。このとき、昇温速度を調節すると、セラミック粉末２２及びシリカ粉末２３が金属粉末から離脱せず、図３に示したように、金属粉末２１の粒子境界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）にセラミック焼結粒子２２ａ及びシリカ焼結粒子２３ａの形態でトラップされ得る。これによって、内部電極の凝集現象が抑制され、内部電極の連結性を増加させることができる。
【００７８】
近年、積層セラミックコンデンサの小型化及び軽量化により、誘電体層及び内部電極層の薄層化も一層進んできている。薄層の誘電体層及び内部電極層を形成するために、さらに微粒の粉末を使用できるが、このようなセラミック粉末及び金属粉末の焼結収縮を制御することが困難である。しかし、本発明の一実施形態によると、上述したように、内部電極用導電性ペーストにセラミック粉末及びシリカ粉末を含むため、金属粉末の焼結収縮の抑制効果を得ることができ、誘電体層を均一に焼結することができる。また、セラミック粉末及びシリカ粉末は、内部電極層内にトラップされることで内部電極の連結性を向上させ、より薄層化された内部電極層を形成することができる。
【００７９】
以下、本発明の一実施例による積層セラミックコンデンサの製造方法を説明する。
【００８０】
本発明の一実施例に従い、複数のセラミックグリーンシートを準備することができる。上記セラミックグリーンシートは、セラミック粉末、バインダー、溶剤等を混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法を用いて数μｍの厚さを有するシート（ｓｈｅｅｔ）型に製作することができる。上記セラミックグリーンシートはその後焼結され、図２に示したように、一誘電体層１１１を形成することができる。
【００８１】
その次、上記セラミックグリーンシート上に内部電極用導電性ペーストを塗布して内部電極パターンを形成することができる。上記内部電極パターンはスクリーン印刷法またはグラビア印刷法により形成されることができる。
【００８２】
上記内部電極用導電性ペースト組成物は、本発明の一実施形態によるものを使用することができ、具体的な成分及び含量は、上述した通りである。
【００８３】
その後、上記複数のセラミックグリーンシートを積層し、積層方向から加圧することで、積層されたセラミックグリーンシートと内部電極層ペーストを互いに圧着させることができる。このようにして、セラミックグリーンシートと内部電極層ペーストが交互に積層されたセラミック積層体を製造することができる。
【００８４】
その次、セラミック積層体を１つのコンデンサに対応する領域毎に切断してチップ化することができる。このとき、内部電極パターンの一端が側面に交互に露出するように切断することができる。その後、チップ化した積層体を焼成してセラミック素体を製造することができる。上述したように、上記焼成工程は還元雰囲気で行われることができる。また、昇温速度を調節することで上記焼成工程を行うことができる。これに制限されないが、上記昇温速度は３０℃／６０ｓ〜５０℃／６０ｓであってもよい。
【００８５】
次いで、セラミック素体の側面を覆い、セラミック素体の側面に露出した内部電極層と電気的に接続されるように外部電極を形成することができる。その後、外部電極の表面にニッケル、錫などのメッキ処理を行うことができる。
【００８６】
上述したように、内部電極層１２１の粒子境界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）にセラミック焼結粒子２２ａ及びシリカ焼結粒子２３ａがトラップされ、これにより、内部電極層の連結性が向上することができる。また、シリカ粉末２３によって誘電体層１１１が均一に焼結されることができる。
【００８７】
本発明の一実施例によって内部電極用導電性ペースト組成物を製造し、これを用いて積層セラミックコンデンサを製造した。より具体的には、ニッケル粉末、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）及びシリカ粉末を混合して導電性ペーストを製造した。上記ニッケル粉末は、導電性ペーストに対して５０重量％を含むようにし、セラミック粉末であるチタン酸バリウムの含量及びシリカ粉末の含量は下記の表１のようにした。
【００８８】
［評価］
積層セラミックコンデンサの電極連結性は、内部電極層の一断面において内部電極の全長に対して空隙を除いた内部電極の長さの比を計算した値であり、下記の基準に評価し、下記の表１に示した。
◎：非常に良好（電極連結性が８５％以上）
○：良好（電極連結性が７５％以上〜８５％未満）
×：不良（電極連結性が７５％未満）
【００８９】
【表１】
【００９０】
上記表１を参照すると、実施例１〜１１は、セラミック粉末（ＢａＴｉＯ３）及びシリカ粉末（ＳｉＯ２）の含量を調節することで、７５％以上の電極連結性を確保することができた。
【００９１】
これに対し、比較例１〜７は、セラミック粉末（ＢａＴｉＯ３）及びシリカ粉末（ＳｉＯ２）の含量が極めて多かったり少なかったりしたため、７５％以上の電極連結性を具現することができなかった。従って、本発明の一実施形態による実施例１〜１１は、比較例１〜７に比べて優れた電気的特性を有することが分かる。
【００９２】
本発明は、上述した実施形態及び添付された図面によって限定されるものではなく、添付の請求範囲によって限定しようとするものである。従って、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で、当該技術分野の通常の知識を有する者によって多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属すると言える。
【符号の説明】
【００９３】
１１０：セラミック素体
１１１：誘電体層
１２１、１２２：内部電極層
１３１、１３２：外部電極
１１：誘電体層セラミック粉末
２１：金属粉末
２２：セラミック粉末
２３：シリカ粉末
２２ａ：セラミック焼結粒子
２３ａ：シリカ焼結粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを含む積層セラミック電子部品に関し、より詳しくは、金属粉末の焼結収縮を制御できる内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを含む積層セラミック電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、コンデンサ、インダクタ、圧電素子、バリスタ、またはサーミスタ等のセラミック材料を使用する電子部品は、セラミック材料からなるセラミック素体と、素体の内部に形成された内部電極層と、上記内部電極層と接続されるようにセラミック素体の表面に設けられた外部電極とを備える。
【０００３】
セラミック電子部品の中、積層セラミックコンデンサは、積層された複数の誘電体層と、一誘電体層を挟んで対向配置される内部電極層と、上記内部電極層に電気的に接続された外部電極とを含む。
【０００４】
積層セラミックコンデンサは、小型ながらも高容量が保障され、実装が容易であるという長所によりコンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話等の移動通信装置の部品として広く使用されている。
【０００５】
最近では、電気・電子機器産業における高性能化及び軽薄短小化に伴い、電子部品においても小型、高性能及び低コスト化が求められている。特に、ＣＰＵの高速化、機器の小型軽量化、デジタル化及び高機能化が進んでおり、積層セラミックコンデンサ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ，以下「ＭＬＣＣ」）においても小型化、薄層化、高容量化、高周波領域における低インピーダンス化等の特性を具現するための研究が活発に行われている。
【０００６】
積層セラミックコンデンサは、内部電極用導電性ペーストとセラミックグリーンシートをシート法や印刷法等を用いて積層し、同時焼成することによって製造されることができる。しかし、誘電体層を形成するために、セラミックグリーンシートは約１１００℃以上の高温で焼成され、導電性ペーストはより低温で焼結収縮する。これによって、セラミックグリーンシートの焼成時に内部電極層が過焼成を引き起こし、内部電極層が凝集したり途切れ、内部電極層の連結性が低下する恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、金属粉末の焼結収縮を制御できる内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを含む積層セラミック電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、金属粉末１００モルと、セラミック粉末０．５〜４．０モルと、シリカ（ＳｉＯ２）粉末０．０３〜０．１モルと、を含む積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物を提供する。
【０００９】
上記金属粉末は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの内の２つ以上の金属を含む合金からなる群から選択される１種以上であることができる。
【００１０】
上記金属粉末は、平均粒径が５０ｎｍ〜４００ｎｍであることができる。
【００１１】
上記セラミック粉末は、平均粒径が１０ｎｍ〜１５０ｎｍであることができる。
【００１２】
上記セラミック粉末の平均粒径に対する上記シリカ粉末の平均粒径の比は、１／４〜１／６であることができる。
【００１３】
本発明は、セラミック素体と、上記セラミック素体の内部に形成され、内部にセラミック焼結粒子またはシリカ焼結粒子がトラップされた内部電極層と、を含む積層セラミック電子部品を提供する。
【００１４】
上記セラミック焼結粒子またはシリカ焼結粒子は、内部電極層を形成する金属粒子の界面にトラップされ得る。
【００１５】
上記内部電極層は、金属粉末１００モル、セラミック粉末０．５〜４．０モル、及びシリカ（ＳｉＯ２）粉末０．０３〜０．１モルを含む導電性ペーストによって形成されることができる。
【００１６】
上記内部電極は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの内の２つ以上の金属を含む合金からなる群から選択される１種以上の金属を含むことができる。
【００１７】
上記セラミック焼結粒子は、平均粒径が１０ｎｍ〜１５０ｎｍであることができる。
【００１８】
上記セラミック焼結粒子の平均粒径に対する上記シリカ焼結粒子の平均粒径の比は、１／４〜１／６であることができる。
【００１９】
上記セラミック素体及び上記内部電極層は、同時焼成によって形成されることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、金属粉末、セラミック粉末、及びシリカ（ＳｉＯ２）粉末を含むことができる。
【００２１】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、内部電極の焼成収縮温度を高め、内部電極の連結性を向上させることができる。また、誘電体層の緻密度を向上させ、耐電圧特性、信頼性及び誘電特性を向上させることができる。
【００２２】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、シリカ粉末がセラミック粉末の焼結に使用され、これによって、誘電体層が全体的に均一に焼結されることができる。
【００２３】
本発明の一実施形態によると、昇温速度を調節することで、セラミック粉末またはシリカ粉末が内部電極層の粒子境界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）にトラップされ得る。これによって、内部電極の凝集現象が抑制され、内部電極の連結性を増加させることができる。
【００２４】
本発明の一実施形態によると、内部電極用導電性ペーストにセラミック粉末及びシリカ粉末を含むため、金属粉末の焼結収縮の抑制効果を得ることができ、誘電体層を均一に焼結することができる。また、セラミック粉末及びシリカ粉末は、内部電極層内にトラップされることで内部電極の連結性を向上させ、より薄層化された内部電極層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサを示す概略的な斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿って切断した積層セラミックコンデンサを示す概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による内部電極層を概略的に示す一部拡大図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストの焼結収縮挙動を概略的に示す模式図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストの焼結収縮挙動を概略的に示す模式図である。
【図４ｃ】本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストの焼結収縮挙動を概略的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付された図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は当該技術分野において平均的な知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及び大きさ等は明確な説明のために誇張されることもあり、図面上の同一の符号で表示される要素は同一の要素である。
【００２７】
本発明の一実施形態は、セラミック電子部品に関するもので、セラミック材料を使用する電子部品は、コンデンサ、インダクタ、圧電体素子、バリスタ、またはサーミスタ等があり、以下では、セラミック電子部品の一例として積層セラミックコンデンサについて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサを示す概略的な斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿って切断した積層セラミックコンデンサを示す概略的な断面図である。
【００２９】
図１及び図２を参照すると、本実施形態による積層セラミックコンデンサは、セラミック素体１１０、上記セラミック素体の内部に形成された内部電極１２１、１２２、上記セラミック素体１１０の外表面に形成される外部電極１３１、１３２を含むことができる。
【００３０】
上記セラミック素体１１０の形状には特に制限はないが、一般的に直方体形状であることができる。また、そのサイズも特に制限されないが、例えば、０．６ｍｍ×０．３ｍｍのサイズにしてもよく、２．２μＦ以上の高積層及び高容量の積層セラミックコンデンサであってもよい。
【００３１】
上記セラミック素体１１０は、複数の誘電体層１１１が積層されて形成されることができる。上記セラミック素体１１０を構成する複数の誘電体層１１１は、焼結された状態であるため、隣接する誘電体層間の境界が視認できない程度に一体化されていてもよい。
【００３２】
上記誘電体層１１１は、セラミック粉末を含むセラミックグリーンシートの焼結によって形成されることができる。
【００３３】
上記セラミック粉末は、当業界で通常的に使用されるものであれば特に制限はない。これに制限されるものではないが、例えば、ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末を含んでもよい。上記ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末は、これに制限されないが、例えば、ＢａＴｉＯ３にＣａ、Ｚｒ等が一部固溶した（Ｂａ１−ｘＣａｘ）ＴｉＯ３、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３またはＢａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３等が挙げられる。上記セラミック粉末の平均粒径は、これに制限されないが、例えば、１．０μｍ以下であってもよい。
【００３４】
また、上記セラミックグリーンシートは、上記セラミック粉末とともに転移金属、希土類元素、またはＭｇ、Ａｌ等を含んでもよい。
【００３５】
また、上記セラミックグリーンシートは、焼結温度を低くするためにガラス成分の焼結助剤を含むことができる。上記ガラス成分の焼結助剤は、当業界で通常的に使用されるものであれば特に制限されない。これに制限されるものではないが、例えば、Ｂ、Ｂａ、Ｃａ Ａｌ、Ｌｉ等の元素を含有する二酸化ケイ素系ガラス成分であってもよい。
【００３６】
上記一誘電体層１１１の厚さは、積層セラミックコンデンサの容量設計に合わせて適切に変更できる。これに制限されるものではないが、例えば、焼成後、隣接する内部電極層１２１、１２２の間に形成された誘電体層１１１の厚さは１．０μｍ以下であってもよい。
【００３７】
上記セラミック素体１１０の内部には内部電極層１２１、１２２が形成されることができる。上記内部電極層１２１、１２２は一誘電体層上に形成されて積層され、焼結によって一誘電体層をを挟んで上記セラミック素体１１０の内部に形成されることができる。
【００３８】
上記内部電極層は、互いに異なる極性を有する第１内部電極層１２１及び第２内部電極層１２２を一対にし、誘電体層の積層方向に沿って対向配置されることができる。上記第１及び第２内部電極１２１、１２２の末端は、セラミック素体１１０の一面に交互に露出されることができる。
【００３９】
上記各内部電極層１２１、１２２の厚さは、用途等によって適切に決定でき、例えば、１．０μｍ以下であってもよく、または、０．１〜１．０μｍの範囲内で選択されてもよい。
【００４０】
上記内部電極層１２１、１２２は、本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストで形成されることができる。本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストは、金属粉末と、セラミック粉末と、シリカ（ＳｉＯ２）粉末とを含むことができる。これに関するより具体的な事項については後述する。
【００４１】
図３は、本発明の一実施形態による内部電極層１２１を概略的に示す一部拡大図である。図３を参照すると、上記内部電極層１２１は内部電極層内にトラップ（ｔｒａｐ）されたセラミック焼成粒子２２ａとシリカ焼成粒子２３ａを含むことができる。本実施形態は、内部電極層内にセラミック焼成粒子２２ａとシリカ焼成粒子２３ａの両方ともトラップされているが、これに制限されず、セラミック焼成粒子２２ａ及びシリカ焼成粒子２３ａのいずれか一方の焼成粒子のみを含んでもよい。
【００４２】
上記セラミック焼成粒子２２ａ及びシリカ焼成粒子２３ａは、内部電極層をなす金属粒子（ｇｒａｉｎ）の界面、即ち、粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）にトラップされ得る。上記セラミック焼成粒子２２ａ及びシリカ焼成粒子２３ａは、内部電極層を形成する金属粉末の焼結過程で金属粒子の界面にトラップされ得る。これは、後述する内部電極用導電性ペースト組成物及び内部電極層の形成過程によってさらに明確になる。
【００４３】
本発明の一実施形態によると、セラミック素体１１０の外表面には外部電極１３１、１３２が形成され、上記外部電極１３１、１３２は内部電極層１２１、１２２と電気的に接続されることができる。より具体的には、上記セラミック素体１１０の一面に露出した第１内部電極１２１と電気的に接続された第１外部電極１３１と、上記セラミック素体１１０の他面に露出した第２内部電極１２２と電気的に接続された第２外部電極で構成されることができる。
【００４４】
また、図示されてはいないが、第１及び第２内部電極層は、セラミック素体のうち少なくとも１つ以上の面に露出することができる。また、第１及び第２内部電極層はセラミック本体の同一面に露出することができる。
【００４５】
上記外部電極１３１、１３２は導電材を含む導電性ペーストで形成されることができる。上記導電性ペーストに含まれる導電材は、特に制限されないが、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、またはこれらの合金を使用することができる。上記外部電極１３１、１３２の厚さは用途等によって適切に決定でき、例えば、約１０〜５０μｍであってよい。
【００４６】
以下、本発明の一実施形態による積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物について説明する。
【００４７】
図４ａ乃至図４ｃは、本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペーストの焼結収縮挙動を概略的に示す模式図であり、これを参照して説明する。
【００４８】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、金属粉末２１と、セラミック粉末２２と、シリカ粉末（ＳｉＯ２）２３とを含むことができる。
【００４９】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、内部電極の焼成収縮温度を高め、内部電極の連結性を向上させることができる。また、誘電体層の緻密度を向上させ、耐電圧特性、信頼性及び誘電特性を向上させることができる。
【００５０】
上記導電性ペースト組成物に含まれる金属粉末２１の種類は、特に制限されないが、例えば、卑金属｛ひきんぞく｝（ｂａｓｅ ｍｅｔａｌ）を使用することができる。これに制限されるものではないが、例えば、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌまたはこれらの内の２つ以上の金属を含む合金が挙げられ、これらの１種以上を含むことができる。
【００５１】
また、上記金属粉末２１の平均粒径は特に制限されないが、例えば、４００ｎｍ以下であってもよい。より具体的に、上記金属粉末２１の平均粒径は５０ｎｍ〜４００ｎｍであってもよい。
【００５２】
上記導電性ペースト組成物に含まれるセラミック粉末２２は、誘電体層を形成するセラミック粉末１１と同一の成分を含むことができる。これに制限されるものではないが、例えば、ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末を使用することができる。上記ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末は、これに制限されないが、例えば、ＢａＴｉＯ３ にＣａ、Ｚｒ等が一部固溶した（Ｂａ１−ｘＣａｘ）ＴｉＯ３、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３またはＢａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３等が挙げられる。
【００５３】
セラミック粉末２２は上記金属粉末２１より小さい平均粒径を有してもよい。また、誘電体層を形成するセラミック粉末１１より小さい平均粒径を有してもよい。
【００５４】
これに制限されるものではないが、上記セラミック粉末２２は平均粒径が１０ｎｍ〜１５０ｎｍであってもよい。上記セラミック粉末２２は上記金属粉末２１より平均粒径が小さいものを使用し、上記金属粉末２１の間に分布されることができる。
【００５５】
上記セラミック粉末２２は金属粉末２１の焼結収縮開始温度を遅らせ、金属粉末２１の焼結収縮を抑制することができる。より具体的には、上記セラミック粉末２２は金属粉末２１の焼結収縮時における金属粉末との接触を防止することで金属粉末の粒成長を抑制することができる。
【００５６】
本発明の一実施形態によると、上記セラミック粉末２２の含量は上記金属粉末２１の１００モルに対して０．５〜４．０モルであることができる。上記セラミック粉末２２の含量が０．５モル未満の場合は、金属粉末の焼結を効果的に抑制できず、電極連結性が低下する恐れがあり、上記セラミック粉末２２の含量が４．０モルを超過すると、内部電極層の焼結過程において誘電体層に移動する量が多いため電極連結性が低下する恐れがある。
【００５７】
上記導電性ペースト組成物に含まれるシリカ粉末（ＳｉＯ２）２３は結晶質であり、金属粉末２１より高い融点を有することができる。これに制限されるものではないが、シリカ粉末２３の融点は１１００℃以上であってもよい。上記シリカ粉末２３は上記金属粉末２１及びセラミック粉末２２より小さい平均粒径を有してもよい。また、誘電体層を形成するセラミック粉末１１より小さい平均粒径を有してもよい。これに制限されるものではないが、上記セラミック粉末２２の平均粒径に対する上記シリカ粉末２３の平均粒径の比は１／４〜１／６であってもよい。上記シリカ粉末２３は平均粒径が上記金属粉末２１及びセラミック粉末２２より小さいものを使用して上記金属粉末２１及びセラミック粉末２２の間に分布されることができる。
【００５８】
上記シリカ粉末２３は金属粉末２１の焼結収縮開始温度を遅らせ、金属粉末２１の焼結収縮を抑制することができる。より具体的には、上記シリカ粉末２３は上記セラミック粉末２２と共に金属粉末２１の焼結収縮時における金属粉末との接触を防止することで金属粉末の粒成長を抑制することができる。
【００５９】
本発明の一実施形態によると、上記シリカ粉末２３の含量は上記金属粉末２１の１００モルに対して０．０３〜０．１モルであることができる。上記シリカ粉末２３の含量が０．０３モル未満の場合は、金属粉末の焼結を効果的に抑制できず、電極連結性が低下する恐れがあり、上記シリカ粉末２３の含量が０．１モルを超過すると、誘電体層の過度な粒成長が起こる恐れがある。
【００６０】
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、さらに分散剤、バインダー、溶剤等を含むことができる。
【００６１】
上記バインダーは、これに制限されるものではないが、ポリビニルブチラール、セルロース系樹脂等を使用することができる。上記ポリビニルブチラールは接着力が強いため、内部電極用導電性ペーストとセラミックグリーンシートの接着強度を向上させることができる。
【００６２】
上記セルロース系樹脂は、椅子型構造を有し、変形が生じた場合でも弾性による回復が速いという特性を有する。セルロース樹脂を含むことにより平坦な印刷面の確保が可能となる。
【００６３】
上記溶剤は、特に制限されないが、例えば、ブチルカルビトール、ケロシンまたはテルピネオール系溶剤を使用することができる。上記テルピネオール系溶剤の具体的な種類としては、これに制限されないが、ジヒドロテルピネオール（ｄｉｈｙｄｒｏ ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）、ジヒドロテルピニルアセテート等を使用することができる。
【００６４】
一般的に、内部電極層用ペースト組成物は、セラミックグリーンシートに印刷され、積層等の過程を経た後、セラミックグリーンシートと同時に焼成されることができる。
【００６５】
また、内部電極層として卑金属を使用する場合、大気中で焼成を行うと、内部電極層が酸化されることができる。そのため、セラミックグリーンシートと内部電極層の同時焼成は還元性雰囲気で行われることができる。
【００６６】
積層セラミックコンデンサの誘電体層は約１１００℃以上の高温でセラミックグリーンシートを焼成することで形成されることができる。内部電極層としてＮｉ等の卑金属を使用する場合は、低温の４００℃から酸化が始まり焼結収縮が起こり、１０００℃以上で急激に焼成されることができる。内部電極層が急激に焼成されると、内部電極層の過焼成によって電極が凝集したり途切れ、内部電極層の連結性及び容量が低下する恐れがある。また、焼成後、クラックのような積層セラミックコンデンサの内部構造の欠陥が発生する恐れがある。
【００６７】
そのため、４００〜５００℃の比較的低温で焼結が始まる金属粉末の焼結開始温度を最大限に遅らせ、誘電体との収縮率の差を最小限に抑える必要がある。
【００６８】
図４ａ乃至図４ｃは、本発明の一実施形態による内部電極層用導電性ペーストの焼結収縮挙動を概略的に示す模式図である。
【００６９】
図４ａ乃至図４ｃにおいて、セラミック粉末１１は焼結過程を経て図２に示す誘電体層１１１を形成することができる。
【００７０】
図４ａに示したように、焼成工程の初期には金属粉末２１、セラミック粉末２２、シリカ粉末２３が均一に分散されている。図４ｂに示したように、温度が上昇しながら金属粉末２１同士が凝集し、金属粉末間のネッキング（ｎｅｃｋｉｎｇ）が開始するようになる。次いで、図４ｃに示したように、金属粉末間のネッキング（ｎｅｃｋｉｎｇ）が始まりながら、セラミック粉末２２及びシリカ粉末２３が金属粉末２１から離脱して誘電体層を形成するセラミック粉末１１側に移動するようになる。
【００７１】
金属粉末２１間から押し出されたセラミック粉末２２は、誘電体層を形成するセラミック粉末１１より小さい平均粒径を有してもよい。そのため、セラミック粉末２２は、誘電体層を形成するセラミック粉末１１よりも低温で焼結が始まる。これによって、セラミック粉末２２は誘電体層を形成するセラミック粉末の間に存在する焼結助剤と先に反応して焼結が開始するようになる。誘電体層を形成するセラミック粉末１１の焼結が開始される際には、内部電極層に近い部分で焼結助剤が相対的に足りない部分が生じ、焼結が不均一に行われる恐れがある。
【００７２】
しかし、本発明の一実施形態によると、シリカ粉末２３がセラミック粉末１１、２２の焼結に使用され、誘電体層が全体的に均一に焼結されることができる。誘電体層の焼結均一性の向上に従い、誘電特性、耐電圧特性、信頼性等が向上するようになる。
【００７３】
内部電極層１２１にトラップされたセラミック焼結粒子２２ａは、セラミック粉末２２が直にトラップされた形態であってもよく、内部電極用導電性ペーストの焼結過程中にセラミック粉末２２が凝集したり一部焼結された形態であってもよい。
【００７４】
また、内部電極層１２１にトラップされたシリカ焼結粒子２３ａは、シリカ粉末２３が直にトラップされた形態であってもよく、内部電極用導電性ペーストの焼結過程中にシリカ粉末２３が凝集したり一部焼結された形態であってもよい。
【００７５】
一般的に、誘電体層を形成するセラミック粉末が収縮する前に金属粉末が焼結されて内部電極層を形成し、誘電体層を形成するセラミック粉末が収縮する過程において内部電極層が凝集し、内部電極の連結性が低下する恐れがある。
【００７６】
しかし、上述したように、本発明の一実施形態によると、焼成温度がセラミック粉末２２及びシリカ粉末２３が金属粉末２１内に分散されるため、約１０００℃以上まで金属粉末２１の焼結が抑制されるようになる。
【００７７】
約１０００℃まで金属粉末２１の焼結が最大限に抑制され、セラミック粉末１１の焼結が始まることができる。誘電体層を形成するセラミック粉末１１の緻密化が進むと、内部電極層も緻密化が始まり、急速に焼結が行われる。このとき、昇温速度を調節すると、セラミック粉末２２及びシリカ粉末２３が金属粉末から離脱せず、図３に示したように、金属粉末２１の粒子境界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）にセラミック焼結粒子２２ａ及びシリカ焼結粒子２３ａの形態でトラップされ得る。これによって、内部電極の凝集現象が抑制され、内部電極の連結性を増加させることができる。
【００７８】
近年、積層セラミックコンデンサの小型化及び軽量化により、誘電体層及び内部電極層の薄層化も一層進んできている。薄層の誘電体層及び内部電極層を形成するために、さらに微粒の粉末を使用できるが、このようなセラミック粉末及び金属粉末の焼結収縮を制御することが困難である。しかし、本発明の一実施形態によると、上述したように、内部電極用導電性ペーストにセラミック粉末及びシリカ粉末を含むため、金属粉末の焼結収縮の抑制効果を得ることができ、誘電体層を均一に焼結することができる。また、セラミック粉末及びシリカ粉末は、内部電極層内にトラップされることで内部電極の連結性を向上させ、より薄層化された内部電極層を形成することができる。
【００７９】
以下、本発明の一実施例による積層セラミックコンデンサの製造方法を説明する。
【００８０】
本発明の一実施例に従い、複数のセラミックグリーンシートを準備することができる。上記セラミックグリーンシートは、セラミック粉末、バインダー、溶剤等を混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法を用いて数μｍの厚さを有するシート（ｓｈｅｅｔ）型に製作することができる。上記セラミックグリーンシートはその後焼結され、図２に示したように、一誘電体層１１１を形成することができる。
【００８１】
その次、上記セラミックグリーンシート上に内部電極用導電性ペーストを塗布して内部電極パターンを形成することができる。上記内部電極パターンはスクリーン印刷法またはグラビア印刷法により形成されることができる。
【００８２】
上記内部電極用導電性ペースト組成物は、本発明の一実施形態によるものを使用することができ、具体的な成分及び含量は、上述した通りである。
【００８３】
その後、上記複数のセラミックグリーンシートを積層し、積層方向から加圧することで、積層されたセラミックグリーンシートと内部電極層ペーストを互いに圧着させることができる。このようにして、セラミックグリーンシートと内部電極層ペーストが交互に積層されたセラミック積層体を製造することができる。
【００８４】
その次、セラミック積層体を１つのコンデンサに対応する領域毎に切断してチップ化することができる。このとき、内部電極パターンの一端が側面に交互に露出するように切断することができる。その後、チップ化した積層体を焼成してセラミック素体を製造することができる。上述したように、上記焼成工程は還元雰囲気で行われることができる。また、昇温速度を調節することで上記焼成工程を行うことができる。これに制限されないが、上記昇温速度は３０℃／６０ｓ〜５０℃／６０ｓであってもよい。
【００８５】
次いで、セラミック素体の側面を覆い、セラミック素体の側面に露出した内部電極層と電気的に接続されるように外部電極を形成することができる。その後、外部電極の表面にニッケル、錫などのメッキ処理を行うことができる。
【００８６】
上述したように、内部電極層１２１の粒子境界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）にセラミック焼結粒子２２ａ及びシリカ焼結粒子２３ａがトラップされ、これにより、内部電極層の連結性が向上することができる。また、シリカ粉末２３によって誘電体層１１１が均一に焼結されることができる。
【００８７】
本発明の一実施例によって内部電極用導電性ペースト組成物を製造し、これを用いて積層セラミックコンデンサを製造した。より具体的には、ニッケル粉末、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）及びシリカ粉末を混合して導電性ペーストを製造した。上記ニッケル粉末は、導電性ペーストに対して５０重量％を含むようにし、セラミック粉末であるチタン酸バリウムの含量及びシリカ粉末の含量は下記の表１のようにした。
【００８８】
［評価］
積層セラミックコンデンサの電極連結性は、内部電極層の一断面において内部電極の全長に対して空隙を除いた内部電極の長さの比を計算した値であり、下記の基準に評価し、下記の表１に示した。
◎：非常に良好（電極連結性が８５％以上）
○：良好（電極連結性が７５％以上〜８５％未満）
×：不良（電極連結性が７５％未満）
【００８９】
【表１】
【００９０】
上記表１を参照すると、実施例１〜１１は、セラミック粉末（ＢａＴｉＯ３）及びシリカ粉末（ＳｉＯ２）の含量を調節することで、７５％以上の電極連結性を確保することができた。
【００９１】
これに対し、比較例１〜７は、セラミック粉末（ＢａＴｉＯ３）及びシリカ粉末（ＳｉＯ２）の含量が極めて多かったり少なかったりしたため、７５％以上の電極連結性を具現することができなかった。従って、本発明の一実施形態による実施例１〜１１は、比較例１〜７に比べて優れた電気的特性を有することが分かる。
【００９２】
本発明は、上述した実施形態及び添付された図面によって限定されるものではなく、添付の請求範囲によって限定しようとするものである。従って、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で、当該技術分野の通常の知識を有する者によって多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属すると言える。
【符号の説明】
【００９３】
１１０：セラミック素体
１１１：誘電体層
１２１、１２２：内部電極層
１３１、１３２：外部電極
１１：誘電体層セラミック粉末
２１：金属粉末
２２：セラミック粉末
２３：シリカ粉末
２２ａ：セラミック焼結粒子
２３ａ：シリカ焼結粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末１００モルと、
セラミック粉末０．５〜４．０モルと、
シリカ（ＳｉＯ２）粉末０．０３〜０．１モルと、
を含む積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項２】
前記金属粉末は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの内の２つ以上の金属を含む合金からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項３】
前記金属粉末は、平均粒径が５０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項４】
前記セラミック粉末は、平均粒径が１０ｎｍ〜１５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項５】
前記セラミック粉末の平均粒径に対する前記シリカ粉末の平均粒径の比は、１／４〜１／６であることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項６】
セラミック素体と、
前記セラミック素体の内部に形成され、内部にセラミック焼結粒子またはシリカ焼結粒子がトラップされた内部電極層と、
を含む積層セラミック電子部品。
【請求項７】
前記セラミック焼結粒子またはシリカ焼結粒子は、内部電極層を形成する金属粒子の界面にトラップされたことを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項８】
前記内部電極層は、金属粉末１００モル、セラミック粉末０．５〜４．０モル、及びシリカ（ＳｉＯ２）粉末０．０３〜０．１モルを含む導電性ペーストによって形成されることを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項９】
前記内部電極は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの内の２つ以上の金属を含む合金からなる群から選択される１種以上の金属を含むことを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１０】
前記セラミック焼結粒子は、平均粒径が１０ｎｍ〜１５０ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１１】
前記セラミック焼結粒子の平均粒径に対する前記シリカ焼結粒子の平均粒径の比は、１／４〜１／６であることを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１２】
前記セラミック素体及び前記内部電極層は、同時焼成によって形成されることを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１】
金属粉末１００モルと、
セラミック粉末０．５〜４．０モルと、
シリカ（ＳｉＯ２）粉末０．０３〜０．１モルと、
を含む積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項２】
前記金属粉末は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの内の２つ以上の金属を含む合金からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項３】
前記金属粉末は、平均粒径が５０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項４】
前記セラミック粉末は、平均粒径が１０ｎｍ〜１５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項５】
前記セラミック粉末の平均粒径に対する前記シリカ粉末の平均粒径の比は、１／４〜１／６であることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック電子部品の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項６】
セラミック素体と、
前記セラミック素体の内部に形成され、内部にセラミック焼結粒子またはシリカ焼結粒子がトラップされた内部電極層と、
を含む積層セラミック電子部品。
【請求項７】
前記セラミック焼結粒子またはシリカ焼結粒子は、内部電極層を形成する金属粒子の界面にトラップされたことを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項８】
前記内部電極層は、金属粉末１００モル、セラミック粉末０．５〜４．０モル、及びシリカ（ＳｉＯ２）粉末０．０３〜０．１モルを含む導電性ペーストによって形成されることを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項９】
前記内部電極は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ及びこれらの内の２つ以上の金属を含む合金からなる群から選択される１種以上の金属を含むことを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１０】
前記セラミック焼結粒子は、平均粒径が１０ｎｍ〜１５０ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１１】
前記セラミック焼結粒子の平均粒径に対する前記シリカ焼結粒子の平均粒径の比は、１／４〜１／６であることを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１２】
前記セラミック素体及び前記内部電極層は、同時焼成によって形成されることを特徴とする請求項６に記載の積層セラミック電子部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【公開番号】特開２０１３−２１２８５（Ｐ２０１３−２１２８５Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４１７７（Ｐ２０１１−２４４１７７）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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