JP5743977B2 - 誘電体組成物及びこれを含むセラミック電子部品 - Google Patents
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Description
本発明は、誘電体組成物及びこれを含むセラミック電子部品に関する。
セラミック材料を用いる電子部品には、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がある。
このようなセラミック電子部品のうち積層セラミックキャパシタ（ＭＬＣＣ：Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）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を有する。
このような積層セラミックキャパシタは、ＬＣＤまたはＰＤＰなどの映像機器、コンピュータ、個人用携帯端末機（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）または携帯電話などの様々な電子製品の回路基板に装着され、電気を充電または放電させる重要な役割をするチップ形態のコンデンサである。
また、積層セラミックキャパシタは、最近、ＬＣＤ、ＰＤＰなどの映像機器の大型化、コンピュータのＣＰＵ速度の上昇などによる電子機器の発熱問題が深刻となっており、ＩＣの安定した動作のために、高い温度でも安定した容量と信頼性の確保が求められている。
このような積層セラミックキャパシタは、用いられる用途及び容量によって多様なサイズと積層形態を有する。
特に、最近の電子製品の小型軽量化及び多機能化の傾向に応えるべく、このような電子製品に用いられる積層セラミックキャパシタも超小型化、超高容量化及び昇圧化が求められている。
そこで、製品の超小型化のために誘電体層及び内部電極層の厚さを薄くし、超高容量化のためにできるだけ多数の誘電体層を積層した積層セラミックキャパシタが製造されている。
しかし、上記のように積層セラミックキャパシタを製造する際、誘電体層の厚さを薄くし、昇圧化させる場合、この薄層化は、それによる微細構造上の欠陥により、ＢＤＶ及び高温ＩＲなどの耐電圧特性を悪くする原因となり、また、昇圧化は、誘電体層にかかる電界強度を上昇させてＤＣ−バイアス（ｂｉａｓ）特性及び耐電圧特性を悪化させる。
これらを防止するためには母材粉末を微粒化する必要があるが、母材粉末の粒子が小さくなると、使用者が所望する容量及び温度特性を実現することが困難になり、誘電率も減少するという問題点があった。
先行技術文献１は、本発明と副成分の含量が相違しており、セラミック粒子が結晶粒界に存在したり、コア部及びシェル部からなることが開示されていない。
当技術分野では、信頼性を確保するために、誘電体層の厚さを薄くせずに、従来の誘電体層と同様の容量を実現することができる新たな方案が求められてきた。
本発明の一側面によると、ＢａｍＴｉＯ３（０．９９５≦ｍ≦１．０１０）を含む母材粉末と、この母材粉末１００モルに対して、ジルコニウム（Ｚｒ）酸化物または炭化物０．１〜０．６モルを含む第１副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物または炭化物０．８〜６．０モルを含む第２副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの希土類元素を含む酸化物０．２〜１．８モルを含む第３副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの遷移金属を含む酸化物０．０５〜０．３０モルを含む第４副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．０５〜０．３５モルを含む第５副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、ケイ素（Ｓｉ）またはアルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．５〜４．０モルを含む第６副成分と、を含む誘電体組成物が提供される。
上記母材粉末１００モルに対して、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物または炭化物０．８〜６．０モルを含む第２副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの希土類元素を含む酸化物０．２〜１．８モルを含む第３副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの遷移金属を含む酸化物０．０５〜０．３０モルを含む第４副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．０５〜０．３５モルを含む第５副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、ケイ素（Ｓｉ）またはアルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．５〜４．０モルを含む第６副成分と、を含む誘電体組成物が提供される。
本発明の一実施形態において、上記第１副成分／第５副成分の値が０．７５〜１．５０であることができる。
本発明の一実施形態において、上記第３副成分の希土類元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ａｃ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択されることができる。
本発明の一実施形態において、上記第４副成分の遷移金属は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択されることができる。
本発明の他の側面によると、複数の誘電体層が積層されたセラミック素体と、上記セラミック素体の内部に形成された複数の内部電極と、上記セラミック素体の外表面に形成され、上記内部電極と電気的に連結された少なくとも一対の外部電極と、を含み、上記誘電体層は、ＢａｍＴｉＯ３（０．９９５≦ｍ≦１．０１０）を含む母材粉末と、上記母材粉末１００モルに対して、ジルコニウム（Ｚｒ）酸化物または炭化物０．１〜０．６モルを含む第１副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物または炭化物０．８〜６．０モルを含む第２副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの希土類元素を含む酸化物０．２〜１．８モルを含む第３副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの遷移金属を含む酸化物０．０５〜０．３０モルを含む第４副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．０５〜０．３５モルを含む第５副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、ケイ素（Ｓｉ）またはアルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．５〜４．０モルを含む第６副成分と、を含むセラミック電子部品が提供される。
上記母材粉末１００モルに対して、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物または炭化物０．８〜６．０モルを含む第２副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの希土類元素を含む酸化物０．２〜１．８モルを含む第３副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの遷移金属を含む酸化物０．０５〜０．３０モルを含む第４副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．０５〜０．３５モルを含む第５副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、ケイ素（Ｓｉ）またはアルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．５〜４．０モルを含む第６副成分と、を含むセラミック電子部品が提供される。
本発明の一実施形態によると、上記誘電体層は、上記母材粉末及び上記第１〜第６副成分を含むセラミック粒子と、上記セラミック粒子の間に存在する粒界部とからなり、上記セラミック粒子は、コア部と上記コア部を取り囲むシェル部とからなることができる。
本発明の一実施形態において、上記セラミック粒子は結晶粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）に存在することができる。
本発明の一実施形態において、上記各誘電体層の厚さは０．２〜１０．０μｍとすることができる。
本発明の一実施形態において、上記内部電極は、ＮｉまたはＮｉ合金を含むことができる。
本発明の一実施形態において、上記内部電極は、上記誘電体層と交互に積層することができる。
本発明の一実施形態よると、信頼性を確保するために、誘電体層の厚さを薄くせずに、既存の誘電体組成物と同等の水準の容量を実現できる誘電体組成物及びこれを含むセラミック電子部品を提供することができる。
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
但し、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形することができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されるものではない。
また、本発明の実施形態は当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。
従って、図面における要素の形状及び大きさ等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表される要素は同一の要素である。
また、類似の機能及び作用をする部分に対しては図面全体にわたって同一の符号を用いる。
尚、明細書の全体において、ある構成要素を「含む」ということは、特別に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
本発明は誘電体組成物に関し、本発明の一実施形態による誘電体組成物を含むセラミック電子部品には、積層セラミックキャパシタ、インダクタ、圧電素子、バリスタ、チップ抵抗またはサーミスタなどがあり、以下ではセラミック電子製品の一例として、積層セラミックキャパシタについて説明する。
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１００は、複数の誘電体層１１１と、相違する極性を有する複数の第１及び第２内部電極１３０ａ、１３０ｂが交互に積層されたセラミック素体１１０を有する。
セラミック素体１１０の両端部には、セラミック素体１１０の内部に交互に配置された第１及び第２内部電極１３０ａ、１３０ｂとそれぞれ電気的に連結された第１及び第２外部電極１２０ａ、１２０ｂが形成されている。
セラミック素体１１０の形状は特に制限されないが、直方体であることが好ましい。
また、セラミック素体１１０は、その寸法も特に制限されず、用途に応じて適切な寸法に形成することができる。
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、薄すぎる誘電体層１１１は、一つの層内に存在する結晶粒の数が少なくて信頼性に悪影響を与える可能性がある。
従って、本実施形態では、焼成後の誘電体層１１１の厚さが１層当り０．２μｍ以上となるように設定し、好ましくは０．２〜１０．０μｍとなるように設定することができるが、本発明はこれに限定されない。
第１及び第２内部電極１３０ａ、１３０ｂは、各端面がセラミック素体１１０の対向する両端部の表面に交互に露出されるように積層することができる。
このような第１及び第２内部電極１３０ａ、１３０ｂに含まれる導電材は特に限定されないが、誘電体層１１１の構成材料が耐還元性を有しなければならないため、非金属を用いることができる。
このような非金属としてはＮｉまたはＮｉ合金を用いることができ、Ｎｉ合金としてはＮｉと、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ及びＡｌから選択される１種以上の元素を用いることができる。
第１及び第２外部電極１２０ａ、１２０ｂは、セラミック素体１１０の両端部を包む形態で形成され、セラミック素体１１０の両端部を介して交互に露出された第１及び第２内部電極１３０ａ、１３０ｂの露出端面に電気的に連結されてキャパシタ回路を構成することができる。
このような第１及び第２外部電極１２０ａ、１２０ｂに含まれる導電材は、特に限定されないが、電気伝導性に優れたＮｉ、Ｃｕ、またはこれらの合金を用いることができる。
このようなセラミック素体１１０を構成する誘電体層１１１は、耐還元性の誘電体組成物を含むことができる。
本実施形態による誘電体組成物は、ＢａｍＴｉＯ３（０．９９５≦ｍ≦１．０１０）を含む母材粉末と、上記母材粉末１００モルに対して、ジルコニウム（Ｚｒ）酸化物または炭化物０．１〜０．６モルを含む第１副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物または炭化物０．８〜６．０モルを含む第２副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの希土類元素を含む酸化物０．２〜１．８モルを含む第３副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの遷移金属を含む酸化物０．０５〜０．３０モルを含む第４副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．０５〜０．３５モルを含む第５副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、ケイ素（Ｓｉ）またはアルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．５〜４．０モルを含む第６副成分と、を含むことができる。
上記母材粉末１００モルに対して、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物または炭化物０．８〜６．０モルを含む第２副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの希土類元素を含む酸化物０．２〜１．８モルを含む第３副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの遷移金属を含む酸化物０．０５〜０．３０モルを含む第４副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．０５〜０．３５モルを含む第５副成分と、
上記母材粉末１００モルに対して、ケイ素（Ｓｉ）またはアルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．５〜４．０モルを含む第６副成分と、を含むことができる。
ここで、各副成分の含量は下記例示した副成分の原子モル（ａｔｏｍｉｃ ｍｏｌｅ）を基準とする。
原子モルは、酸化物形態またはイオン状態で投入される場合でも、各元素のｍｏｌｅ％を意味するものであり、例えば、Ｙ酸化物がＹ２Ｏ３の場合でも、含量はＹ＋３の含量モルとみなして計算したものを意味する。
このように構成された誘電体組成物は、既存の誘電体組成物に比べ、同等の水準の高温特性、即ち、高温加速寿命を維持しながらも、常温及び０．５Ｖ／μｍの条件で誘電定数４０００以上の高誘電率を確保することができる。
また、少なくとも１２２０℃以下の還元雰囲気で焼成が可能であるため、セラミック電子製品の製作時にＮｉまたはＮｉ合金を含む内部電極を用いることができる。
一方、上記誘電体層１１１は、上記の誘電体組成物を含むセラミック粒子と上記セラミック粒子の間に存在する粒界部とからなることができる。
この際、上記セラミック粒子は、コア部と上記コア部を取り囲むシェル部とからなることができ、上記コア部またはシェル部に上記誘電体組成物の第１〜第６副成分を偏在して含むようにすることができる。
また、上記セラミック粒子は結晶粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）に存在することができる。
以下、本発明の一実施形態による誘電体組成物の各成分をより具体的に説明する。
ａ）母材粉末
母材粉末は、誘電体の主成分であり、ＢａｍＴｉＯ３（０．９９５≦ｍ≦１．０１０）系誘電体粉末を用いることができる。
母材粉末は、誘電体の主成分であり、ＢａｍＴｉＯ３（０．９９５≦ｍ≦１．０１０）系誘電体粉末を用いることができる。
この際、ｍ値が０．９９５未満であると、還元性雰囲気の焼成で還元されやすいため半導性物質に変わりやすく、ｍ値が１．０１０を超過すると、焼成温度が上昇しすぎるという問題が生じる可能性がある。
ｂ）第１副成分
第１副成分として、Ｚｒ酸化物または炭化物を含むことができる。
第１副成分として、Ｚｒ酸化物または炭化物を含むことができる。
このＺｒ酸化物または炭化物は、誘電率を向上させ、より安定した高温加速寿命を維持する役割をし、酸化物または炭化物の形態は特に制限されるものではない。
この際、第１副成分の好ましい含量は、母材粉末１００モルに対して０．１〜０．６モルとすることができる。
もし、第１副成分の含量が０．１モル未満であると、所望の容量を実現することが困難であり、０．６モルを超過すると、信頼性は向上するが、温度変化による誘電率の変化特性（ＴＣＣ）を満たすことが困難であるという問題が生じる可能性がある。
ｃ）第２副成分
第２副成分として、Ｍｇ、Ｓｒ及びＢａのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭化物を含むことができる。
第２副成分として、Ｍｇ、Ｓｒ及びＢａのうち少なくとも一つを含む酸化物または炭化物を含むことができる。
この第２副成分は、耐還元性と粒成長制御及び焼結安定性を付与する役割をし、上記Ｍｇ、ＳｒまたはＢａを含む酸化物または炭酸塩は、その形態が特に制限されず、例えば、ＭｇＯまたはＭｇＣＯ３などを用いることができる。
この際、第２副成分の好ましい含量は、母材粉末１００モルに対して０．８〜６．０モルとすることができる。
もし、第２副成分の含量が０．８モル未満であると、還元性雰囲気の焼成で還元されやすく、粒成長の制御が困難であり、６．０モルを超過すると、焼結温度が上昇し、所望の誘電定数値が得られないという問題が生じる可能性がある。
ｄ）第３副成分
第３副成分として、少なくとも一つの希土類元素（ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｅｌｅｍｅｎｔ）を含む酸化物を含むことができる。
第３副成分として、少なくとも一つの希土類元素（ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｅｌｅｍｅｎｔ）を含む酸化物を含むことができる。
この希土類元素は高温加速寿命を向上させ、相変異温度（Ｔｃ）以上での容量変化を安定化させて、所望の温度特性を確保する役割をする。
この際、希土類元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ａｃ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択される少なくとも一つの元素とすることができるが、本発明の希土類元素はこれに限定されない。
また、希土類元素を含む酸化物の形態は、特に制限されるものではなく、必要に応じてＤｙ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３など多様に変更して用いることができる。
この際、材料の信頼性を高める第３副成分の好ましい含量は、母材粉末１００モルに対して０．２〜１．８モルとすることができる。
もし、第３副成分の含量が０．２モル未満であると、高温加速寿命が低下し、温度による誘電率の変化特性（ＴＣＣ）が不安定になる可能性がある。
また、第３副成分の含量が１．８モルを超過すると、却って、焼結温度が上昇し所望の誘電定数値が得られず、２次相の発生によって信頼性が低下するという問題が生じる可能性がある。
ｅ）第４副成分
第４副成分として、遷移金属を含む酸化物を含むことができる。
第４副成分として、遷移金属を含む酸化物を含むことができる。
この遷移金属酸化物は、ＩＲを増加させ、高温加速寿命を向上させる役割をする。このような遷移金属はＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択される一つの元素とすることができるが、本発明の遷移金属はこれに限定されない。
また、遷移金属を含む酸化物の形態は特に制限されるものではなく、必要に応じてＭｎＯ２、Ｖ２Ｏ５またはＭｎＣＯ３など多様に変更して用いることができる。
この際、好ましい耐還元性及び信頼性を実具することができる第４副成分の含量は、母材粉末１００モルに対して０．０５〜０．３０モルとすることができる。
もし、第４副成分の含量が０．０５モル未満であると、高温加速寿命が低下し、温度による誘電率の変化特性（ＴＣＣ）が不安定になる可能性がある。
また、第４副成分の含量が０．３０モルを超過すると、ＣＲ値が低下し、時間による容量変化が大きくなるという問題が生じる可能性がある。
ｆ）第５副成分
第５副成分は、Ｖ、Ｎｂ及びＴａのうち少なくとも一つを含む酸化物を含むことができる。
第５副成分は、Ｖ、Ｎｂ及びＴａのうち少なくとも一つを含む酸化物を含むことができる。
この第５副成分はＩＲを低下させるという問題を有するが、高温加速寿命を向上させ、相変異温度（Ｔｃ）以上での容量変化を安定化させる役割をする。上記Ｖ、ＮｂまたはＴａを含む酸化物は、その形態が特に制限されない。
この際、第５副成分の好ましい含量は、母材粉末１００モルに対して０．０５〜０．３５モルとすることができる。
もし、第５成分の含量が０．０５モル未満であると、高温加速寿命が低下し、第５副成分の含量が０．３５モルを超過すると、ＣＲ値が低下するという問題が生じる可能性がある。
ｇ）第６副成分
第６副成分は、ＳｉまたはＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物を含むことができる。
第６副成分は、ＳｉまたはＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物を含むことができる。
この第６副成分は、主成分である母材粉末または他の副成分と反応して焼結性を提供するためのものである。
この際、好ましい焼結性を提供する第６副成分の含量は、母材粉末１００モルに対して０．５〜４．０モルとすることができる。
もし、第６副成分の含量が０．５モル未満であると、所望の温度より高い温度で焼成されるという問題がある。
また、第６副成分の含量が４．０モルを超過すると、粒成長の制御が困難であるだけでなく、所望の誘電定数値を得ることが困難であるという問題が生じる可能性がある。
一方、第１副成分／第５副成分の値が０．７５未満であると、焼成温度は低くなるが、高温加速寿命が低下し、焼成状態が不安定になる可能性がある。
また、第１副成分／第５副成分の値が１．５０を超過すると、焼成温度が高くなるという問題が生じる可能性がある。
従って、第１副成分／第５副成分の値は、０．７５〜１．５０に設定することが好ましい。
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、これは発明を理解しやすくするためのものであり、本発明の範囲は下記実施例により限定されない。
［実施例］
表１に記載された組成及び含量に従って、母材粉末と第１〜第６副成分が選択的に含まれた原料粉末を、ジルコニアボールを混合及び分散メディアとして用い、エタノール及びトルエンを溶媒として分散剤及びバインダと混合した後、約２０時間ボールミルしてスラリーを製造した。
表１に記載された組成及び含量に従って、母材粉末と第１〜第６副成分が選択的に含まれた原料粉末を、ジルコニアボールを混合及び分散メディアとして用い、エタノール及びトルエンを溶媒として分散剤及びバインダと混合した後、約２０時間ボールミルしてスラリーを製造した。
製造されたスラリーは、小型ドクターブレード（ｄｏｃｔｏｒ ｂｌａｄｅ）方式のコータ（ｃｏａｔｅｒ）を利用して６．０μｍ及び１０〜１３μｍの厚さのセラミックシートに成形した。
成形されたセラミックシートにＮｉ内部電極を印刷した。
この際、上下カバーは１０〜１３μｍの厚さのカバー用シートを２０層に積層して製作した。
次に、２０層の印刷されたシート（ａｃｔｉｖｅ ｓｈｅｅｔ）を加圧及び積層して圧着バー（ｂａｒ）を製作した。
また、この圧着バーを切断機を利用して３．２ｍｍ×１．６ｍｍサイズのチップに切断した。
このように切断されたチップは脱バインダのためにか焼し、約１１５０〜１２５０℃の還元雰囲気の条件で約２時間焼成した後、再酸化のために約１０００℃で約３時間熱処理した。
次に、焼成されたチップは、ターミネーション工程を経て約２４時間放置した後、その特性値を測定した。
[評価]
チップの常温静電容量及び誘電損失は、ＬＣＲ ｍｅｔｅｒを利用して１ ｋＨｚ、１Ｖの条件で測定し、温度による静電容量の変化は−５５℃〜８５℃の範囲で測定した。
チップの常温静電容量及び誘電損失は、ＬＣＲ ｍｅｔｅｒを利用して１ ｋＨｚ、１Ｖの条件で測定し、温度による静電容量の変化は−５５℃〜８５℃の範囲で測定した。
高温ＩＲ昇圧実験は、１２５℃、１Ｖｒ＝１０Ｖ／μｍの条件で、電圧段階をＤＣ１０Ｖ／μｍずつ増加させながら抵抗劣化挙動を測定した。ここで、各段階の時間は１０分であり、５秒間隔で抵抗値を測定した。このような高温ＩＲ昇圧実験から高温耐電圧、即ち、高温加速寿命を導出する。
即ち、高温加速寿命は、焼成後４．５μｍ内外の厚さの２０層の誘電体層を有するチップに対して、１５０℃で電圧段階をＤＣ１０Ｖ／μｍを約１０分間印加し、このような電圧段階を継続して増加させながら測定する時、ＩＲが１０５Ω以上に耐える電圧を意味する。
下記のチップ誘電定数は、常温２５℃、０．５Ｖ／μｍの条件での誘電定数値を意味する。
下記表１はそれぞれの組成からなる誘電体組成物と、この誘電体組成物により構成されたＸ５ＲまたはＸ７Ｒプロト−タイプ（ｐｒｏｔｏ−ｔｙｐｅ）チップの特性を示したものである。
まず、比較例を用いて、本発明の成分含量範囲を外れた場合の問題を説明する。
サンプル１を参照すると、第１副成分が含まれていない場合、誘電定数が３８００と基準値である４０００より低いことが確認できる。
サンプル３を参照すると、第１副成分が基準値を超過した０．８モルの場合、焼結温度が１２４０℃基準値を超過していることが確認できる。
サンプル４を参照すると、第２副成分が基準値より少ない０．７モルの場合、高温加速寿命が１Ｖｒと基準値より低いことが確認できる。
サンプル１０を参照すると、第３副成分が基準値より少ない０．４モルの場合、誘電定数が３７００と基準値である４０００より低いことが確認できる。
サンプル１２を参照すると、第５副成分が基準値を超過した０．５モルの場合、誘電定数が３６００と低く、高温加速寿命及びＣＲ値もそれぞれ２Ｖｒ及び４５０と低いことが確認できる。
サンプル１３を参照すると、第６副成分が基準値を超過した４．５モルの場合、誘電定数が３２００と低く、高温加速寿命も１Ｖｒと低いことが確認できる。
一方、本実施形態による組成範囲を有するサンプル２、サンプル５〜９、サンプル１１及びサンプル１４の場合、誘電定数が少なくとも４０００以上の優れた数値で、高温加速寿命も少なくとも３Ｖｒ以上であった。
また、ＣＲ値が少なくとも５００以上の数値で、焼結温度は１２１０℃以下であることが確認できた。
従って、このような実施例を満たす範囲で誘電体組成物を製造する場合、信頼性を確保するために、誘電体層の厚さを薄くしなくても既存の誘電体層を有する誘電体組成物と同等の水準の容量を実現することができる。
本発明は、上述の実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の請求の範囲により限定される。
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、当技術分野の通常の知識を有する者によって様々な形態の置換、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。
１００ 積層セラミックキャパシタ
１１０ セラミック素体
１１１ 誘電体層
１２０ａ、１２０ｂ 第１及び第２外部電極
１３０ａ、１３０ｂ 第１及び第２内部電極
１１０ セラミック素体
１１１ 誘電体層
１２０ａ、１２０ｂ 第１及び第２外部電極
１３０ａ、１３０ｂ 第１及び第２内部電極
Claims (11)
- ＢａｍＴｉＯ３（０．９９５≦ｍ≦１．０１０）を含む母材粉末と、
各副成分の含量は副成分の原子モル（ａｔｏｍｉｃ ｍｏｌｅ）を基準とし、前記母材粉末１００モルに対して、ジルコニウム（Ｚｒ）酸化物または炭化物０．１〜０．６モルを含む第１副成分と、
前記母材粉末１００モルに対して、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物または炭化物０．８〜６．０モルを含む第２副成分と、
前記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの希土類元素を含む酸化物０．２〜１．８モルを含む第３副成分と、
前記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの遷移金属を含む酸化物０．０５〜０．３０モルを含む第４副成分と、
前記母材粉末１００モルに対して、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．０５〜０．３５モルを含む第５副成分と、
前記母材粉末１００モルに対して、ケイ素（Ｓｉ）またはアルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．５〜４．０モルを含む第６副成分と、を含み、前記第１副成分／第５副成分の値が０．７５〜１．５０であることを特徴とする誘電体組成物。 - 前記第３副成分の希土類元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ａｃ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の誘電体組成物。
- 前記第４副成分の遷移金属は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の誘電体組成物。
- 複数の誘電体層が積層されたセラミック素体と、
前記セラミック素体の内部に形成された複数の内部電極と、
前記セラミック素体の外表面に形成され、前記内部電極と電気的に連結された少なくとも一対の外部電極と、を含み、
前記誘電体層は、ＢａｍＴｉＯ３（０．９９５≦ｍ≦１．０１０）を含む母材粉末と、
各副成分の含量は副成分の原子モル（ａｔｏｍｉｃ ｍｏｌｅ）を基準とし、前記母材粉末１００モルに対して、ジルコニウム（Ｚｒ）酸化物または炭化物０．１〜０．６モルを含む第１副成分と、
前記母材粉末１００モルに対して、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物または炭化物０．８〜６．０モルを含む第２副成分と、
前記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの希土類元素を含む酸化物０．２〜１．８モルを含む第３副成分と、
前記母材粉末１００モルに対して、少なくとも一つの遷移金属を含む酸化物０．０５〜０．３０モルを含む第４副成分と、
前記母材粉末１００モルに対して、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．０５〜０．３５モルを含む第５副成分と、
前記母材粉末１００モルに対して、ケイ素（Ｓｉ）またはアルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一つを含む酸化物０．５〜４．０モルを含む第６副成分と、を含み、前記第１副成分／第５副成分の値が０．７５〜１．５０であることを特徴とするセラミック電子部品。 - 前記誘電体層は、前記母材粉末及び前記第１〜第６副成分を含むセラミック粒子と前記セラミック粒子の間に存在する粒界部とからなり、前記セラミック粒子は、コア部と前記コア部を取り囲むシェル部とからなることを特徴とする請求項４に記載のセラミック電子部品。
- 前記セラミック粒子は結晶粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）に存在することを特徴とする請求項５に記載のセラミック電子部品。
- 前記第３副成分の希土類元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ａｃ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択されることを特徴とする請求項４に記載のセラミック電子部品。
- 前記第４副成分の遷移金属は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択されることを特徴とする請求項４に記載のセラミック電子部品。
- 前記各誘電体層の厚さは０．２〜１０．０μｍであることを特徴とする請求項４に記載のセラミック電子部品。
- 前記内部電極は、ＮｉまたはＮｉ合金を含むことを特徴とする請求項４に記載のセラミック電子部品。
- 前記内部電極は、前記誘電体層と交互に積層されることを特徴とする請求項４に記載のセラミック電子部品。
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