JP2016204250A - 誘電体磁器組成物及びこれを含む積層セラミックキャパシタ - Google Patents
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Abstract
【課題】誘電体磁器組成物及びこれを含む積層セラミックキャパシタの提供。
【解決手段】誘電体磁器組成物１１０及びこれを含む積層セラミックキャパシタ１００に関するもので、誘電体磁器組成物１１０は、母材主成分と副成分を含み、上記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす。
【選択図】図１
【解決手段】誘電体磁器組成物１１０及びこれを含む積層セラミックキャパシタ１００に関するもので、誘電体磁器組成物１１０は、母材主成分と副成分を含み、上記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす。
【選択図】図１
Description
本発明は、高誘電率及び優れた信頼性を有する誘電体磁器組成物及びこれを含む積層セラミックキャパシタに関する。
一般に、キャパシタ、インダクタ、圧電素子、バリスタ、またはサーミスタなどのセラミック材料を用いる電子部品は、セラミック材料からなるセラミック本体と、本体の内部に形成された内部電極と、上記内部電極と接続されるようにセラミック本体の表面に設置された外部電極と、を備える。
セラミック電子部品の積層セラミックキャパシタは、積層された複数の誘電体層と、一誘電体層を介して対向配置される内部電極と、上記内部電極と電気的に接続された外部電極と、を含む。
積層セラミックキャパシタは、小型でありながら高容量が保障され、実装が容易であるという長所により、コンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話などの移動通信装置の部品として広く用いられている。
一般に、超高容量の積層セラミックキャパシタを開発するためには誘電体層の薄層化が伴わなければならないが、誘電体層の薄層化時にも信頼性が低下せず、高誘電特性を実現することができ、印加されるＤＣ電圧による容量低下率が大きくない誘電体組成物が必要な実情である。
このような積層セラミックキャパシタの高容量化及び薄層化の傾向により、高誘電率を有するキャパシタ用誘電体組成物の組成設計が必須になるが、一般に、現在まで高誘電特性を確保するための技術は単に粒子の成長を誘発させることにより、結晶内の双極子（Ｄｉｐｏｌｅ）の個数を調節してその目的を達成している実情である。
しかし、上記のような粒子の成長による高誘電率を有するキャパシタ用誘電体組成物の組成設計時には、温度及び印加されるＤＣ電圧によって容量変化率が増加し、誘電体層の１層当たりの粒子個数が減少するため、信頼性が低下するという問題がある。
上記問題を解決するためには、粒子の成長を伴わなくても、誘電率を上昇させる方法が必要である。
本発明は、高誘電率及び優れた信頼性を有する誘電体磁器組成物及びこれを含む積層セラミックキャパシタに関する。
本発明の一実施形態は、母材主成分と副成分を含み、上記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす誘電体磁器組成物を提供する。
上記母材主成分は、ＢａＴｉＯ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．１）、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、０＜ｙ≦０．５）及び（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＳｎｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）からなる群より選択される一つ以上を含むことができる。
本発明の他の実施形態は、誘電体層を有し、第１及び第２内部電極が交互に積層されたセラミック本体と、上記セラミック本体の両端部に形成され、上記第１及び第２内部電極と電気的に連結される第１及び第２外部電極と、を含み、上記誘電体層は、母材主成分と副成分を含み、上記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす誘電体磁器組成物を含む積層セラミックキャパシタを提供する。
本発明の開示によれば、粒子の成長を伴わなくても、誘電率を上昇させるために、ドナー型ドーパント（Ｄｏｎｏｒ−ｔｙｐｅ ｄｏｐａｎｔ）の傾向性が高いサマリウム（Ｓｍ）元素を選定し、他の添加元素との含量比を調節することにより、誘電体層の薄層化時にも、高誘電率及び高信頼性の特性が両立できる誘電体磁器組成物が提供されることができる。
また、上記のような誘電体磁器組成物は、格子内で発生する可能性がある欠陥（Ｄｅｆｅｃｔ）双極子などの格子欠陥（Ｄｅｆｅｃｔ）の濃度を効果的に制御することができるため、同一の粒子サイズでも高誘電率を確保することができ、信頼性に優れた特性を有することができる。
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。したがって、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り、図面上において同一の符号で示される要素は同一の要素である。
本発明は、誘電体磁器組成物に関するもので、誘電体磁器組成物を含む電子部品には、キャパシタ、インダクタ、圧電体素子、バリスタ、またはサーミスタなどがあり、以下では、誘電体磁器組成物を用いた電子部品の一例として積層セラミックキャパシタについて説明する。
本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は、母材主成分と副成分を含み、上記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす。
本発明による誘電体磁器組成物は、常温で誘電率が５０００以上であることができる。
また、本発明による誘電体磁器組成物を用いた積層セラミックキャパシタは、誘電体層内の誘電体グレインの粒子の成長がなくても誘電率を上昇させることができ、信頼性にも優れることができる。
以下、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物の各成分をより具体的に説明する。
ａ）母材主成分
本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物において、母材主成分は、ＢａＴｉＯ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．１）、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、０＜ｙ≦０．５）及び（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＳｎｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）からなる群より選択される一つ以上を含む。
本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物において、母材主成分は、ＢａＴｉＯ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．１）、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、０＜ｙ≦０．５）及び（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＳｎｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）からなる群より選択される一つ以上を含む。
後述の通り、上記誘電体組成物は、母材主成分と副成分を含み、上記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たすように調節することにより、誘電率が高く、信頼性に優れた誘電体磁器組成物を提供することができる。
即ち、粒子の成長を伴わなくても、誘電率を上昇させるために、ドナー型ドーパント（Ｄｏｎｏｒ−ｔｙｐｅ ｄｏｐａｎｔ）の傾向性が高いサマリウム（Ｓｍ）元素を選定し、他の添加元素との含量比を調節することにより、誘電体層の薄層化時にも高誘電率及び高信頼性の特性が両立できる誘電体磁器組成物を提供することができる。
上記母材主成分は、粉末の形態で含まれることができ、特に制限されないが、例えば、上記母材主成分粉末の平均粒径が１０００ｎｍ以下であってよい。
ｂ）第１副成分
本発明の一実施形態によれば、上記誘電体磁器組成物は、母材主成分と副成分を含み、上記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす。
本発明の一実施形態によれば、上記誘電体磁器組成物は、母材主成分と副成分を含み、上記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす。
一般に、積層セラミックキャパシタの高容量化及び薄層化を達成するためには高誘電率を有するキャパシタ用誘電体組成物の組成設計が必須になる。しかし、高誘電特性を確保するための技術は、単に粒子の成長を誘発させることにより、結晶内の双極子（Ｄｉｐｏｌｅ）の個数を調節してその目的を達成している実情である。
しかし、上記のような粒子の成長による高誘電率を有するキャパシタ用誘電体組成物の組成設計時に、温度及び印加されるＤＣ電圧によって容量変化率が増加し、誘電体層の１層当たりの粒子の個数が減少するため、信頼性が低下するという問題がある。
本発明の一実施形態によれば、上記問題を解決するために、上記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たすように調節する。
一般に、希土類元素は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）の格子内でＢａ／Ｔｉの比によってバリウムサイト（Ｂａ−ｓｉｔｅ）とチタンサイト（Ｔｉ−ｓｉｔｅ）をすべて置換することができ、Ｂａ２＋イオンとＴｉ４＋イオンとのイオン半径の差異を基準に置換サイトが決定される。
上記のように、バリウムサイト（Ｂａ−ｓｉｔｅ）とチタンサイト（Ｔｉ−ｓｉｔｅ）のすべてに置換されることができる元素を両性元素と呼ぶ。ＤｙまたはＹなどの希土類元素がこれに該当する。
一方、上記希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素は、ドナー型ドーパント（Ｄｏｎｏｒ−ｔｙｐｅ ｄｏｐａｎｔ）の傾向性が高い元素で、他の希土類元素とは異なり、主にバリウムサイト（Ｂａ−ｓｉｔｅ）にのみ置換できる。
上記のように、サマリウム（Ｓｍ）元素が主にバリウムサイト（Ｂａ−ｓｉｔｅ）にのみ置換できるのはＢａ２＋イオンとのイオン半径の差異に起因する。
即ち、サマリウム（Ｓｍ）元素のイオン半径は、他の希土類元素のイオン半径に比べてＢａ２＋イオンの半径により近いという特徴を有する。
これにより、上記サマリウム（Ｓｍ）元素は、ドナー型ドーパント（Ｄｏｎｏｒ−ｔｙｐｅ ｄｏｐａｎｔ）の傾向性が高い元素で、主にバリウムサイト（Ｂａ−ｓｉｔｅ）にのみ置換できる。
本発明の一実施形態によれば、上記副成分が、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素を含み、ドナー型ドーパント（Ｄｏｎｏｒ−ｔｙｐｅ ｄｏｐａｎｔ）が添加され、バリウムサイト（Ｂａ−ｓｉｔｅ）に置換されることにより、バリウム空孔（Ｂａ−ｖａｃａｎｃｙ）を補償する電子（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ）の生成によって電荷中性条件を満たすことができる。
したがって、酸素空孔（Ｏｘｙｇｅｎ ｖａｃａｎｃｙ）の生成濃度を制御するという効果を得ることができるため、ドメイン壁（Ｄｏｍａｉｎ ｗａｌｌ）の移動を妨害するイオン点欠陥の濃度をより効果的に制御することができる。
即ち、上記のような誘電体磁器組成物は、格子内で発生する可能性がある欠陥（Ｄｅｆｅｃｔ）双極子などの格子欠陥（Ｄｅｆｅｃｔ）の濃度を効果的に制御することができるため、同一の粒子サイズでも高誘電率を確保することができ、信頼性に優れた特性を有することができる。
上記他の希土類元素は、サマリウム（Ｓｍ）元素を除いた元素で、特に制限されないが、例えば、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｇｄ、Ｃｅ及びＮｄのうち一つ以上の元素の酸化物及び炭酸塩からなる群より選択される一つ以上であることができる。
一方、上記副成分がサマリウム（Ｓｍ）元素を過剰に含む場合、常温絶縁抵抗（ＩＲ）が減少するという問題が起こり得る。
上記問題は、ドナー型ドーパント（Ｄｏｎｏｒ−ｔｙｐｅ ｄｏｐａｎｔ）の傾向性が高い元素が過剰に添加されることによる電子（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ）の濃度の増加に起因する。
したがって、本発明の一実施形態によれば、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす。
上記他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１未満である場合は、サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）が少なすぎるため、同一の粒子サイズで高誘電率を確保することが困難であるか、または信頼性に問題が生じる可能性がある。
これに対し、上記他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が２．０を超過すると、サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）が多すぎるため、常温絶縁抵抗（ＩＲ）が減少するおそれがある。
ｃ）第２副成分
本発明の一実施形態によれば、上記副成分は、第２副成分として、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ及びＺｎのうち少なくとも一つ以上を含む酸化物または炭酸塩をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、上記副成分は、第２副成分として、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ及びＺｎのうち少なくとも一つ以上を含む酸化物または炭酸塩をさらに含むことができる。
上記誘電体磁器組成物は、上記母材主成分１００ａｔ％に対してＭｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ及びＺｎのうち少なくとも一つ以上を含む酸化物または炭酸塩である第２副成分を０．１〜１．０ａｔ％含むことができる。
上記第２副成分は、誘電体磁器組成物が適用された積層セラミックキャパシタの焼成温度を低下させ、高温耐電圧特性を向上させる役割をする。
上記第２副成分の含量、及び後述する第３副成分の含量は、母材主成分１００ａｔ％に対して含まれる量を意味し、特に各副成分が含む金属イオンの原子％と定義することができる。
上記第２副成分の含量が０．１ａｔ％未満である場合、耐還元性及び信頼性が低下する可能性がある。
上記第２副成分の含量が１．０ａｔ％を超過すると、焼成温度の増加、容量低下、及び老朽率（Ａｇｉｎｇ ｒａｔｅ）の増加などの逆効果が発生するおそれがある。
特に、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は、母材主成分１００ａｔ％に対して０．１〜１．０ａｔ％の含量を有する第２副成分をさらに含むことができる。これにより、低温焼成が可能で、優れた高温耐電圧特性を得ることができる。
ｄ）第３副成分
本発明の一実施形態によれば、上記副成分は、第３副成分として、Ｍｇ及びＡｌの少なくとも一つを含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、上記副成分は、第３副成分として、Ｍｇ及びＡｌの少なくとも一つを含むことができる。
上記誘電体磁器組成物は、上記母材主成分１００ａｔ％に対してＭｇ及びＡｌの少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩である第３副成分を０．１〜１．０ａｔ％含むことができる。
上記第３副成分は、誘電体磁器組成物が適用された積層セラミックキャパシタの焼成温度を低下させ、高温耐電圧特性を向上させる役割をする。
上記第３副成分の含量が０．１ａｔ％未満である場合、耐還元性及び信頼性が低下する可能性がある。
上記第３副成分の含量が１．０ａｔ％を超過すると、焼成温度の増加、容量低下、及び老朽率（Ａｇｉｎｇ ｒａｔｅ）の増加などの逆効果が発生するおそれがある。
特に、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は、母材主成分１００ａｔ％に対して０．１〜１．０ａｔ％の含量を有する第３副成分をさらに含むことができる。これにより、低温焼成が可能で、優れた高温耐電圧特性を得ることができる。
ｅ）第４副成分及び第５副成分
本発明の一実施形態によれば、上記副成分は、第４副成分として、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｌａ及びＳｂのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩を含むことができ、第５副成分として、Ｓｉ、Ｂａ、Ｃａ及びＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩、またはＳｉを含むガラス（Ｇｌａｓｓ）化合物をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、上記副成分は、第４副成分として、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｌａ及びＳｂのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩を含むことができ、第５副成分として、Ｓｉ、Ｂａ、Ｃａ及びＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩、またはＳｉを含むガラス（Ｇｌａｓｓ）化合物をさらに含むことができる。
上記Ｃｅ、Ｎｂ、Ｌａ及びＳｂのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩の形態である第４副成分は、上記誘電体磁器組成物に添加されることにより、耐還元性及び信頼性を高めることができる。
一方、上記Ｓｉ、Ｂａ、Ｃａ及びＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩、またはＳｉを含むガラス（Ｇｌａｓｓ）化合物の形態である第５副成分は、上記誘電体磁器組成物に添加されることにより、焼結温度を低くすることができ、焼結性を促進することができる。
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１００を示す概略的な斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ'に沿って切り取った積層セラミックキャパシタ１００を示す概略的な断面図である。
図１及び図２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１００は、誘電体層１１１を有し、第１及び第２内部電極１２１、１２２が交互に積層されたセラミック本体１１０を有する。
セラミック本体１１０の両端部には、セラミック本体１１０の内部に交互に配置された第１及び第２内部電極１２１、１２２とそれぞれ導通する第１及び第２外部電極１３１、１３２が形成される。
セラミック本体１１０の形状は特に制限されないが、一般に、直方体形状であることができる。また、その寸法にも特に制限はなく、用途に応じて適切な寸法にすることができる。例えば、（０．６〜５．６ｍｍ）×（０．３〜５．０ｍｍ）×（０．３〜１．９ｍｍ）であってよい。
誘電体層１１１の厚さは、キャパシタの容量設計に応じて任意に変更することができるが、本発明の一実施例において、焼成後の誘電体層の厚さは１層当たり０．２μｍ以上であることが好ましい。
誘電体層の厚さが薄すぎると、一層内に存在する結晶粒の数が少なく、信頼性に悪影響を及ぼすため、誘電体層の厚さは０．２μｍ以上であることができる。
第１及び第２内部電極１２１、１２２は、各端面がセラミック本体１１０の対向する両端部の表面に交互に露出するように積層される。
上記第１及び第２外部電極１３１、１３２は、セラミック本体１１０の両端部に形成され、交互に配置された第１及び第２内部電極１２１、１２２の露出端面と電気的に連結されてキャパシタ回路を構成する。
上記第１及び第２内部電極１２１、１２２に含有される導電性材料は、特に限定されないが、本発明の一実施形態による誘電体層を構成する材料が常誘電体材料と強誘電体材料の混合、または固溶された形態を有するため、貴金属を用いてよい。
上記導電性材料に用いられる貴金属としては、パラジウム（Ｐｄ）またはパラジウム（Ｐｄ）の合金であることができる。
パラジウム（Ｐｄ）合金としては、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）及びアルミニウム（Ａｌ）から選択される１種以上の元素とパラジウム（Ｐｄ）の合金であることができ、合金中のパラジウム（Ｐｄ）の含有量は９５重量％以上であることができる。
上記導電性材料に用いられる貴金属としては、銀（Ａｇ）または銀（Ａｇ）の合金であることもできる。
上記第１及び第２内部電極１２１、１２２の厚さは用途などに応じて適切に決定されることができ、特に制限されないが、例えば、０．１〜５μｍまたは０．１〜２．５μｍであることができる。
上記第１及び第２外部電極１３１、１３２に含有される導電性材料は、特に限定されないが、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、またはこれらの合金を用いることができる。
上記第１及び第２外部電極１３１、１３２の厚さは用途などに応じて適切に決定されることができ、特に制限されないが、例えば、１０〜５０μｍであることができる。
上記セラミック本体１１０を構成する誘電体層１１１は、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物を含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、母材主成分と副成分を含み、上記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす誘電体磁器組成物が提供されることができる。
上記母材主成分は、ＢａＴｉＯ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．１）、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、０＜ｙ≦０．５）及び（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＳｎｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）からなる群より選択される一つ以上を含むことができる。
上記誘電体層１１１の誘電体グレインの平均粒径は０．０５〜０．８μｍであることができる。
本発明の他の実施形態によれば、上記誘電体磁器組成物が母材主成分と副成分を含み、上記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、上記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たすため、同一の粒子サイズでも高誘電率を確保することができ、信頼性に優れた特性を有することができる。
上記誘電体磁器組成物に対する具体的な説明は、上述の本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物の特徴と同一であるためここでは省略する。
以下、実施例及び比較例を通じて本発明をより詳細に説明するが、これは発明の具体的な理解を助けるためのもので、本発明の範囲が実施例によって限定されるものではない。
母材主成分として１００ｎｍ粒径のＢａＴｉＯ３粉末を用いた。このとき、副成分の組成及び他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）を下記表１のように調節した。
スラリーの製作時に、母材主成分及び副成分粉末にジルコニアボールを混合／分散媒介として使用してエタノール／トルエンと分散剤及びバインダーを混合した後、１５時間ボールミリングした。
製造された混合スラリーは、オフロール（ｏｆｆ ｒｏｌｌ）方式の成形コータ（ｃｏａｔｅｒ）を用いて２μｍ以下の厚さで成形シートを製造した。
成形シートにニッケル（Ｎｉ）内部電極を印刷し、上下カバーはカバー用シートを数十層積層して製作した。内部電極が印刷されたシートを加圧し積層してバー（ｂａｒ）を製作した。圧着バーは、切断機を用いて１００５（長さ×幅×厚さが約１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍ）サイズのチップに切断した。
切断されたチップをか焼した後、還元雰囲気（０．１％Ｈ２／９９．９％Ｎ２、Ｈ２Ｏ／Ｈ２／Ｎ２雰囲気）において１１３０〜１１６０℃の温度で１時間焼成した後、焼成されたチップに対して銅（Ｃｕ）ペーストでターミネーション工程及び電極焼成を経て外部電極を完成させた。
上記のように完成した積層セラミックキャパシタに対して、常温静電容量、誘電損失（ＤＦ）、絶縁抵抗、ＴＣＣ、高温信頼性などを評価した。
積層セラミックキャパシタ（ＭＬＣＣ）チップの常温静電容量及び誘電損失はＬＣＲメーター（ＬＣＲ ｍｅｔｅｒ）を用いて１ｋＨｚ、ＡＣ １．０Ｖ／μｍの条件下で測定した。
静電容量、積層セラミックキャパシタ（ＭＬＣＣ）チップの誘電体の厚さ、内部電極の面積、積層数から積層セラミックキャパシタ（ＭＬＣＣ）チップの誘電率（相対誘電率）を計算した。
常温絶縁抵抗（ＩＲ）は、サンプルを１０個ずつ取ってＤＣ １０Ｖ／μｍを印加した状態で６０秒経過した後に測定した。
温度による静電容量の変化は、−５５℃〜８５℃の温度範囲で１ｋＨｚ、ＡＣ １．０Ｖ／μｍの条件で容量値を測定し、２５℃の常温に対する容量変化率を計算した。
高温信頼性の水準を比較するために、サンプルを４０個ずつ取って１３０℃、ＤＣ ８Ｖ（２Ｖｒ）の条件で４時間ＨＡＬＴの評価を行った。
上記表２を参照すると、上記副成分が希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素を含み、その添加比の増加に伴い、誘電率が比例して上昇する傾向を示す。また、ＤＦを安定的に確保することができ、同等の水準以上の耐電圧特性を実現することができることが分かる。
これに対し、サマリウム（Ｓｍ）元素の添加比が過剰である場合、常温絶縁抵抗（ＩＲ）が減少するという副作用があることが分かる。
即ち、実施例である実験例３〜６及び９〜１２は、他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす場合で、高誘電率を確保することができ、信頼性に優れることが確認できる。
これに対し、比較例である実験例１、２、７、８及び１３の場合、他の希土類元素の含量（ｂ）に対する上記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を外れる場合で、誘電率または常温絶縁抵抗（ＩＲ）が低いため信頼性に問題があることが分かる。
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ものには明らかである。
１００ 積層セラミックキャパシタ
１１０ セラミック本体
１１１ 誘電体層
１２１、１２２ 第１及び第２内部電極
１３１、１３２ 第１及び第２外部電極
１１０ セラミック本体
１１１ 誘電体層
１２１、１２２ 第１及び第２内部電極
１３１、１３２ 第１及び第２外部電極
Claims (18)
- 母材主成分と副成分を含み、
前記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、前記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する前記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす、誘電体磁器組成物。 - 前記母材主成分は、
ＢａＴｉＯ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．１）、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、０＜ｙ≦０．５）及び（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＳｎｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）からなる群より選択される一つ以上を含む、請求項１に記載の誘電体磁器組成物。 - 前記副成分は、１００ａｔ％の前記母材主成分に対してＭｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ及びＺｎのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩である第２副成分を０．１〜１．０ａｔ％含む、請求項１または２に記載の誘電体磁器組成物。
- 前記副成分は、１００ａｔ％の前記母材主成分に対してＭｇ及びＡｌの少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩である第３副成分を０．１〜１．０ａｔ％含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。
- 前記副成分は、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｌａ及びＳｂのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩である第４副成分と、Ｓｉ、Ｂａ、Ｃａ及びＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩、またはＳｉを含むガラス（Ｇｌａｓｓ）化合物である第５副成分と、を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。
- 前記誘電体磁器組成物は常温で誘電率が５０００以上である、請求項１から５のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。
- 前記母材主成分の粉末の平均粒径は１０００ｎｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。
- 前記第１副成分の含量は、１００ａｔ％の前記母材主成分に対して０．１〜３．０ａｔ％である、請求項１から７のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。
- 誘電体層を有し、第１及び第２内部電極が交互に積層されたセラミック本体と、
前記セラミック本体の両端部に形成され、前記第１及び第２内部電極と電気的に連結される第１及び第２外部電極と、を含み、
前記誘電体層は、母材主成分と副成分を含み、前記副成分のうち第１副成分は、希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、前記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する前記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす誘電体磁器組成物を含む、積層セラミックキャパシタ。 - 前記母材主成分は、
ＢａＴｉＯ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．１）、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、０＜ｙ≦０．５）及び（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＳｎｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）からなる群より選択される一つ以上を含む、請求項９に記載の積層セラミックキャパシタ。 - 前記副成分は、１００ａｔ％の前記母材主成分に対してＭｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ及びＺｎのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩である第２副成分を０．１〜１．０ａｔ％含む、請求項９または１０に記載の積層セラミックキャパシタ。
- 前記副成分は、１００ａｔ％の前記母材主成分に対してＭｇ及びＡｌの少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩である第３副成分を０．１〜１．０ａｔ％含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシタ。
- 前記副成分は、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｌａ及びＳｂのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩である第４副成分と、Ｓｉ、Ｂａ、Ｃａ及びＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩、またはＳｉを含むガラス（Ｇｌａｓｓ）化合物である第５副成分と、をさらに含む、請求項９から１２のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシタ。
- 前記誘電体層の誘電体グレインの平均粒径は０．０５〜０．８μｍである、請求項９から１３のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシタ。
- 前記誘電体磁器組成物は常温で誘電率が５０００以上である、請求項９から１４のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシタ。
- 前記母材主成分の粉末の平均粒径は１０００ｎｍ以下である、請求項９から１５のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシタ。
- 母材主成分と、
希土類元素（ＲＥ）のうちサマリウム（Ｓｍ）元素と他の希土類元素を含み、１００ａｔ％の前記母材主成分に対して０．１〜３．０ａｔ％の含量を有する第１副成分と、
１００ａｔ％の前記母材主成分に対してＭｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ及びＺｎのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩である０．１〜１．０ａｔ％の第２副成分と、
１００ａｔ％の前記母材主成分に対してＭｇ及びＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩である０．１〜１．０ａｔ％の第３副成分と、を含み、
前記第１副成分において他の希土類元素の含量（ｂ）に対する前記サマリウム（Ｓｍ）元素の含量（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．１≦ａ／ｂ≦２．０を満たす、誘電体磁器組成物。 - 前記副成分は、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｌａ及びＳｂのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩である第４副成分と、Ｓｉ、Ｂａ、Ｃａ及びＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩、またはＳｉを含むガラス（Ｇｌａｓｓ）化合物である第５副成分と、をさらに含む、請求項１７に記載の誘電体磁器組成物。
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