(57)【要約】      （修正有）【課題】金属粉末、上記金属粉末を用いた電子部品及びその製造方法を提供する。【解決手段】セラミック本体１１０と、上記セラミック本体の内部に形成された内部電極１２１、１２２と、上記内部電極と電気的に接続され、上記セラミック本体の外側に形成され、金属粒子１０の表面に有機金属で形成されたナノ突起２０を備える金属粉末を含む外部電極１３１、１３２とを含む電子部品。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粒子と、
前記金属粒子の表面に形成されたナノ突起と
を含み、
前記ナノ突起は有機金属で形成された金属粉末。
【請求項２】
前記金属粒子は銅粒子である請求項１に記載の金属粉末。
【請求項３】
前記有機金属は有機銅である請求項１または２に記載の金属粉末。
【請求項４】
セラミック本体と、
前記セラミック本体の内部に形成された内部電極と、
前記セラミック本体の外側に形成されて、前記内部電極と電気的に接続され、請求項１から３の何れか１項に記載の金属粉末を含む外部電極と
を含む電子部品。
【請求項５】
前記金属粉末は前記ナノ突起を介して隣接する金属粉末と接触する請求項４に記載の電子部品。
【請求項６】
複数のセラミックグリーンシートを設ける段階と、
前記複数のセラミックグリーンシートに金属ペーストで内部電極を形成する段階と、
前記内部電極が形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する段階と、
前記積層体を焼結して焼結体を形成する段階と、
前記焼結体の外側にバインダー、溶剤、銅粒子及び有機銅を含む導電性ペーストを塗布する段階と、
前記導電性ペーストを熱処理してナノ突起を備えた金属粉末を形成する段階と
を含む電子部品の製造方法。
【請求項７】
複数のセラミックグリーンシートを設ける段階と、
前記複数のセラミックグリーンシートにニッケルペーストで内部電極を形成する段階と、
前記内部電極が形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する段階と、
前記積層体を焼結して焼結体を形成する段階と、
前記焼結体の外側にバインダー、溶剤及び銅粒子の表面に有機銅で形成されたナノ突起を備えた金属粉末を含む導電性ペーストで外部電極を形成する段階と
を含む電子部品の製造方法。
【請求項８】
前記導電性ペーストに含まれる前記金属粉末を準備する準備段階をさらに含み
前記準備段階は、
銅粒子と有機銅を混合して前記有機銅を前記銅粒子の表面にコーティングする段階と、
コーティングされた前記銅粒子を熱処理する段階と
を有する請求項７に記載の電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属粉末、上記金属粉末を用いた電子部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、電子製品の小型化及び高機能化の傾向により、電子部品も小型化及び高機能化が求められている。
【０００３】
電子部品の小型化及び高集積度により電子回路の電気的通電性を高めることが求められている。セラミック電子部品の場合、電子部品と基板との通電性のために接触部位を銅粉末ペーストで塗布及び焼結してからニッケル／すず／金メッキを施すことがある。しかし、銅粉末ペーストとセラミック本体との焼結収縮差により焼結時にクラック（ｃｒａｃｋ）が発生するという問題点がある。また、最近、自動車分野のように使用温度範囲が広く、振動が存在する適用分野では、従来の焼結型電極材料より柔軟性の良い材料が求められている。焼結クラック（ｃｒａｃｋ）や柔軟性の側面で、銀エポキシ（Ａｇ  ｅｐｏｘｙ）のような低温硬化型ペースト（ｐａｓｔｅ）が適用されている。しかし、銀（Ａｇ）の場合、原資材価格が急騰し、それに代わる材料が検討されており、Ａｇ−ｃｏａｔｅｄ  ｃｏｐｐｅｒなどが代替材として開発されている。
【０００４】
従来の銅は、エポキシを適用して使用するには導電性及び酸化性に問題があった。
【０００５】
そのため、導電性と酸化性の側面から数μｍ以上の粒子やフレーク（ｆｌａｋｅ）が使用されたこともある。しかし、このように大きな粒子は、小型電子部品に適用するには電極塗布厚が厚すぎるという短所がある。
【０００６】
従って、小型電子部品の電極形成に適する小さいサイズの銅粉末を適用するとともに、導電性を改善させる方法の導入が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本公開公報第１９９６−１４３７９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、導電性を向上させることができる金属粉末を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、信頼性に優れた電子部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態による金属粉末は、金属粒子と、上記金属粒子の表面に形成されたナノ突起とを含み、上記ナノ突起は有機金属で形成されてよい。
【００１１】
上記金属粒子は銅粒子であってよい。
【００１２】
上記有機金属は有機銅であってよい。
【００１３】
本発明の一実施形態による電子部品は、セラミック本体と、上記セラミック本体の内部に形成された内部電極と、上記内部電極と電気的に接続され、上記セラミック本体の外側に形成され、金属粒子の表面に有機金属で形成されたナノ突起を備える金属粉末を含む外部電極とを含んでよい。
【００１４】
上記金属粒子は銅（Ｃｕ）粒子であってよい。
【００１５】
上記有機金属は有機銅であってよい。
【００１６】
上記金属粉末は上記ナノ突起を介して隣接する金属粉末と接触してよい。
【００１７】
本発明の一実施形態による電子部品の製造方法は、複数のセラミックグリーンシートを設ける段階と、上記セラミックグリーンシートに金属ペーストで内部電極を形成する段階と、上記内部電極が形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する段階と、上記積層体を焼結する段階と、上記焼結体の外側にバインダー、溶剤、銅粒子及び有機銅を含む導電性ペーストを塗布する段階と、上記導電性ペーストを熱処理してナノ突起を備えた金属粉末を形成する段階とを含んでよい。
【００１８】
本発明の他の実施形態による電子部品の製造方法は、複数のセラミックグリーンシートを設ける段階と、上記セラミックグリーンシートにニッケルペーストで内部電極を形成する段階と、上記内部電極が形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する段階と、上記積層体を焼結する段階と、上記焼結体の外側にバインダー、溶剤及び銅粒子の表面に有機銅で形成されたナノ突起を備えた金属粉末を含む導電性ペーストで外部電極を形成する段階とを含んでよい。
【００１９】
上記電子部品の製造方法は、銅粒子と有機銅を混合して上記有機銅を上記銅粒子の表面にコーティングする段階と、コーティングされた上記銅粒子を熱処理する段階をさらに含んでよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による金属粉末は、導電性が向上した電極を形成することができる。
【００２１】
また、本発明による電子部品の製造方法は、電極の導電性を向上させることで、信頼性に優れた電子部品を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタを示す概略的な斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ'線に沿って切開した積層セラミックキャパシタを示す概略的な断面図である。
【図３】一般的な金属粉末を示した図面である。
【図４】本発明の一実施例による金属粉末を示した図面である。
【図５】本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタの製造工程図である。
【図６】実施例１で形成されるナノ突起を備えた金属粉末である。
【図７】実施例２で形成されるナノ突起を備えた金属粉末である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。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、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００２４】
以下に本発明の一実施形態による電子部品及びその製造方法を、積層セラミックキャパシタの製造方法で説明するが、これに制限されない。
【００２５】
例えば、以下の実施例では、積層セラミックキャパシタ及びその製造方法を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、セラミック、高分子本体に電極が形成される電子部品であれば、幅広く適用してよい。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタを示す概略的な斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ'線に沿って切開した積層セラミックキャパシタを示す概略的な断面図である。
【００２７】
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キャパシタは、複数の誘電体層が積層されたセラミック本体１１０と、上記誘電体層に形成された複数の内部電極１２１、１２２と、上記セラミック本体１１０の側面に形成される外部電極１３１、１３２とを含む。
【００２８】
上記セラミック本体１１０の形状は特に制限されないが、一般的に直方体である。また、その寸法も特に制限されず、例えば、０．６ｍｍ×０．３ｍｍサイズであってよく、２２．５μＦ以上の高積層及び高容量積層セラミックキャパシタであってよい。
【００２９】
上記セラミック本体１１０は、複数の誘電体層１１２が積層されて形成されることができる。上記セラミック本体１１０を構成する複数の誘電体層１１２は焼結された状態であって、隣接する誘電体層同士は境界が確認できないほど一体化されてよい。
【００３０】
一誘電体層１１２は、セラミック粉末を含むセラミックグリーンシートを焼結することで形成されることができる。
【００３１】
上記セラミック粉末は、当業界で一般的に用いられる物であれば、特に制限されない。例えば、ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末を含んでよい。上記ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末はこれに制限されず、例えば、ＢａＴｉＯ３にＣａ、Ｚｒなどが一部固溶された（Ｂａ１−ｘＣａｘ）ＴｉＯ３、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３またはＢａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３などがある。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以下であってよい。
【００３２】
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遷移金属酸化物または炭化物、希土類元素、またはＭｇ、Ａｌなどを含んでよい。
【００３３】
上記一誘電体層１１２の厚さは、積層セラミックキャパシタの容量設計に合わせて適切に変更してよい。これに制限されないが、例えば、焼結後の一誘電体層１１２の厚さは１．０μｍ以下であってよい。
【００３４】
上記セラミック本体１１０の内部には複数の内部電極１２１、１２２が形成されてよい。上記内部電極１２１、１２２は一誘電体層１１２上に形成され、焼結により一誘電体層を介して上記セラミック本体１１０の内部に形成されてよい。
【００３５】
上記内部電極は異なる極性を有する第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２を一対とし、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、セラミック本体１１０の対向する両面に交互に露出されることができる。
【００３６】
上記内部電極１２１、１２２の厚さは、用途などにより適切に決めることができ、例えば、１．０μｍ以下であってよい。または、０．１〜１．０μｍの範囲内で選択してよい。
【００３７】
上記内部電極１２１、１２２は金属ペーストで形成してよい。例えば、セラミックグリーンシートに金属ペーストを印刷し、焼成して上記内部電極１２１、１２２を形成してよい。上記印刷方法にはスクリーン印刷、グラビア印刷などがある。
【００３８】
上記内部電極１２１、１２２は導電性金属材質で形成してよい。ここで、導電性金属は特に制限されず、例えば、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）などを用いてよく、これらを単独または２種以上混合して使用することもできる。
【００３９】
上記外部電極１３１、１３２はセラミック本体１１０の側面に形成され、内部電極１２１、１２２と電気的に連結されることができる。より具体的には、上記セラミック本体１１０一面に露出した第１内部電極１２１と電気的に連結された第１外部電極１３１と、上記セラミック本体１１０の他面に露出した第２内部電極１２２と電気的に連結された第２外部電極とで構成されてよい。
【００４０】
上記外部電極１３１、１３２は、本発明の一実施例による導電性ペーストで形成してよい。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またはこれら合金を用いてよい。上記外部電極１３１、１３２の厚さは用途などにより適切に決めてよい。
【００４１】
本発明の一実施形態による外部電極用導電性ペースト組成物は、バインダー、溶剤及び金属粒子の表面に有機金属で形成されたナノ突起を備えた金属粉末を含んでよい。
【００４２】
上記金属粉末に用いられる金属粒子、有機金属は特に制限されないが、例えば、銅粒子、有機銅を用いてよい。
【００４３】
図３は一般的な金属粉末を示した図面である。
【００４４】
図３の（ａ）は金属粉末間の接触状態を示している。図３の（ａ）に示されているように、一般的な金属粉末を用いて外部電極などを形成すると、隣接する金属粒子１０が互いに接触する。そして、上記金属粒子１０間の接触により、上記外部電極は導電性を帯びることができる。
【００４５】
導電性を向上させるための方法には、導電性に優れた材料で金属粒子を表面処理する方法、金属粒子間の接触を増加させる方法などがある。
【００４６】
例えば、図３の（ｂ）に示されているように、金属粒子１０（例えば、銅）の表面に銀（Ａｇ）コーティング膜が形成されてよい。しかし、コーティング膜を形成する方法は、粒子間の接触性を大きく向上させることができないため、電極の導電性を向上させるには限界がある。
【００４７】
一方、上記表面コーティング方法は粒子間の接触を高めることが主な目的ではなく、金属粒子の酸化を防止したり、銀（Ａｇ）のような貴金属の使用量を減らすことが主な目的である。
【００４８】
図４は本発明の一実施例による金属粉末を示した図面である。
【００４９】
図４の（ａ）を参照すると、本発明の一実施例による金属粉末は金属粒子１０と、ナノ突起２０とを含むことができる。
【００５０】
上記金属粒子１０は銅（Ｃｕ）で形成することが好ましい。
【００５１】
上記ナノ突起２０は有機金属で形成することが好ましい。また、上記ナノ突起２０は有機銅で形成することが好ましい。
【００５２】
従来の金属メッキ法では、金属粒子の全体がコーティングされた構造（図３の（ｂ）参照）しか形成できない。
【００５３】
従って、金属粒子の表面にナノ突起を形成するためには、新しい材料が必要とされた。
【００５４】
本発明の一実施例によると、有機金属を用いて金属粒子にナノ突起を形成することができる。なぜなら、上記有機金属の分子構造を制御することで、溶媒との相溶性及び分解温度を制御することができるためである。
【００５５】
図４の（ｂ）は本発明の一実施例による金属粉末の接触状態を示したものである。
【００５６】
図４の（ｂ）に示されているように、上記金属粉末はナノ突起を用いて互いに接触する。従って、上記金属粉末の接触性が大きく向上することができる。
【００５７】
図２を参照すると、Ｂ領域の拡大図から、本発明の一実施例による金属粉末を用いて形成した外部電極を確認することができる。
【００５８】
上記拡大図に示されているように、金属粉末はナノ突起２０を介して互いに接触することができる。
【００５９】
このとき、金属粉末の接触性が向上することにより、上記外部電極１３１、１３２の導電特性が向上することができる。
【００６０】
図５は本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタの製造工程図である。
【００６１】
図５を参照すると、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタの製造方法は、複数のセラミックグリーンシートを設ける段階と、上記セラミックグリーンシートにニッケルペースト組成物で内部電極を形成する段階と、上記内部電極が形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する段階と、上記積層体を焼結する段階と、導電性ペースト組成物で外部電極を形成する段階と、上記外部電極を焼結する段階とを含むことができる。
【００６２】
一方、上記導電性ペースト組成物はバインダー、溶剤、金属粒子、有機金属を含んでよい。
【００６３】
この場合、金属粒子と有機金属が溶媒に混合された状態で上記導電性ペースト組成物が乾燥、熱処理を経る。このとき、上記導電性ペースト組成物に含まれた金属粒子、有機金属の作用によりナノ突起を備えた金属粉末が生成されることがある。
【００６４】
この方式の場合、外部電極が形成される過程で、ナノ突起が備えられた金属粉末が形成されて粒子間の接触性をさらに向上させることができるという長所がある。
【００６５】
または、上記導電性ペースト組成物はバインダー、溶剤、金属粒子の表面に有機金属で形成されたナノ突起を備えた金属粉末を含んでよい。
【００６６】
この場合、上記導電性ペースト組成物で外部電極を形成する段階の前に、金属粒子の表面に有機金属で形成されたナノ突起を備えた金属粉末を用意することができる。
【００６７】
ナノ突起を備えた金属粉末を設ける段階は、金属粒子と有機金属を溶媒に混合して有機金属を金属粒子の表面にコーティングさせる段階と、コーティングされた上記金属粒子を乾燥、熱処理する段階とを含んでよい。
【００６８】
このとき、上記乾燥、熱処理過程で有機金属が熱分解され、上記金属粒子の表面に上記熱分解された有機金属が金属化されてナノ突起を形成することができる。
【００６９】
このように、ナノ突起を備えた金属粉末を予め形成する方法は、導電性ペーストに含まれる金属粉末の量を細密に調節できるという長所がある。即ち、目的に応じて、適切な導電性ペーストを形成することができる。
【００７０】
このような導電性ペーストを本発明の一実施例による積層セラミックキャパシタの製造過程に用いることができる。
【００７１】
以下では、上記導電性ペーストを用いた積層セラミックキャパシタの製造方法について具体的に説明する。
【００７２】
本発明の一実施例によると、まず、複数のグリーンシートを用意する（図５の（ａ））。このとき、グリーンシートはセラミックグリーンシートで、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などのパウダーをセラミック添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤、分散剤と配合して数μｍ厚さの誘電体層１１２を形成することができる。
【００７３】
そして、グリーンシート上にニッケルペーストによる内部電極１２１、１２２を形成することができる（図５の（ｂ））。
【００７４】
このように内部電極１２１、１２２が形成された後、グリーンシートをキャリアフィルムから分離し、複数のグリーンシートを積層して積層体を形成することができる（図５の（ｃ））。
【００７５】
次いで、グリーンシート積層体を高温、高圧で圧着させた後（図５の（ｄ））、圧着されたシート積層体を切断工程を通じて所定サイズに切断し（図５の（ｅ））、グリーンチップ（ｇｒｅｅｎ  ｃｈｉｐ）を製造することができる（図５の（ｆ））。
【００７６】
以後、チップ化した積層体を焼成してセラミック本体を製造することができる。
【００７７】
次に、セラミック本体の側面を覆い、セラミック本体の側面に露出した第１及び第２内部電極と電気的に連結されるように第１及び第２外部電極を形成することができる（図５の（ｇ））。上記第１及び第２外部電極は、本発明の一実施例による導電性ペーストで形成してよい。その後、外部電極の表面にニッケル、すずなどのメッキ処理を施してよい。
【００７８】
以下、実施例を通じて本発明をさらに詳しく説明するが、これは発明の具体的な理解を助けるためのもので、本発明の範囲は実施例により限定されない。
【００７９】
本実施例は、ナノ突起を備えた金属粉末の構造の形成及びこれによる伝導効果を確認するためのものである。
【００８０】
［実施例１］
実施例１は、ナノ突起を備えた金属粉末を予め形成する方法に関する。
【００８１】
まず、銅合金粉末と銅有機金属をエタノール溶媒に入れ、ミキサー（ｍｉｘｅｒ）で撹拌した。
【００８２】
撹拌完了後、上記撹拌物のエタノールを乾燥させた後、上記撹拌物を２００℃で熱処理した。
【００８３】
図６は実施例１により形成されるナノ突起を備えた金属粉末である。
【００８４】
図６から分かるように、銅合金粉末の表面に数十ｎｍサイズのナノ突起が形成された。
【００８５】
一方、上記のような過程により得られたナノ突起を備えた銅粉末をエポキシ（ｅｐｏｘｙ）と混合して電極を形成し、抵抗値を測定した。また、ナノ突起を備えない一般的な銅粉末をエポキシ（ｅｐｏｘｙ）と混合して電極を形成し、抵抗値を測定した。
【００８６】
本発明の一実施例による電極は１００ｏｈｍ程度の低い抵抗値を示したが、ナノ突起を備えない金属粉末を用いた電極は１０００ｏｈｍ以上の抵抗値を示した。
【００８７】
従って、ナノ突起を備えた金属粉末を用いて電極を形成すると、抵抗値を大きく低下させることができるということが分かる。
【００８８】
［実施例２］
実施例２は導電性ペーストを用いて電極を形成する工程でナノ突起を備えた金属粉末を形成する方法に関する。
【００８９】
まず、銅合金粉末と銅有機金属をエポキシ（ｅｐｏｘｙ）溶液と混合し、撹拌及び３−ｒｏｌｌ  ｍｉｌｌｉｎｇしてエポキシ（ｅｐｏｘｙ）ペーストを製作した。
【００９０】
上記ペーストを誘電体層に塗布し、２００℃で熱処理した後、ＳＥＭで観察した結果、ナノ突起が形成された金属粉末が形成されたことが分かった。
【００９１】
図７は実施例２により形成されるナノ突起を備えた金属粉末である。
【００９２】
図７から分かるように、銅合金粉末の表面に数十ｎｍサイズのナノ突起が形成された。
【００９３】
一方、上記のような過程を通じて電極を形成し、抵抗値を測定した。また、有機金属を備えない導電性ペーストを用いて電極を形成し、抵抗値を測定した。
【００９４】
本発明の一実施例による電極は５０ｏｈｍの抵抗値を示したが、有機金属を備えない導電性ペーストを用いて形成した電極は４５００ｏｈｍの抵抗値を示した。
【００９５】
従って、有機金属を備えた導電性ペーストを用いて電極を形成する場合、抵抗値を大きく低下させることができるということが分かった。
【００９６】
一方、実施例１と実施例２を比べると、ナノ突起を備えた金属粉末を含む導電性ペーストを使用するより、金属粒子及び有機金属を含む導電性ペーストを使用することが導電性の側面で有利であることが分かる。
【００９７】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
【符号の説明】
【００９８】
１０  金属粒子
２０  ナノ突起
１１０  セラミック本体
１１２  誘電体層
１２１、１２２  内部電極
１３１、１３２  外部電極
【図１】
2014037614.tif 000003
【図２】
2014037614.tif 000004
【図３】
2014037614.tif 000005
【図４】
2014037614.tif 000006
【図５】
2014037614.tif 000007
【図６】
2014037614.tif 000008
【図７】
2014037614.tif 000009