KR100201202B1 - 모놀리딕 세라믹 커패시터 - Google Patents

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하루노부 산노
히로유키 와다
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명의 모놀리딕 세라믹 커패시터는 하기 화학식(1)의 조성을 주성분으로 함유하고, 주성분의 100몰에 대해 부성분으로 MgO를 0.5∼5.0몰 함유하며, 상기 성분의 100중량부에 대해 Li2O-(Si, Ti)O2-Al2O3-ZrO2계의 산화물을 0.2∼3.0중량부를 함유한 세라믹 조성물로 제조되는 유전체 세라믹층을 포함한다:
화학식(1)
(1-α-β){BaO}m·TiO2+ α{(1-x)M2O3+ xRe2O3} + β(Mn1-y-zNiyCoz)O
상기식에서,
α, β, m, x, y 및 z는 하기 관계식;
0.0025 ≤ α ≤ 0.025
0.0025 ≤ β ≤ 0.05
β/α ≤ 4
0 ＜ x ≤ 0.50
0 ≤ y ＜ 1.0
0 ≤ z ＜ 1.0
0 ≤ y + z ＜ 1.0
1.000 ＜ m ≤ 1.035
을 만족한다.
커패시터는 대용량을 지니면서 소형으로 제조될 수 있다. 커패시터는 저산소 분압을 지닌 대기에서도 반도체화되지 않고 소성을 통해 제조될 수 있다. 커패시터는 3000이상의 유전율을 지니며, 강한 전기장에서도 거의 낮아지지 않는 6000Ω·F 이상의 절연 저항을 지닌다. 커패시터의 유전체층이 박층되더라도, 커패시터는 양호한 신뢰성 및 높은 정격 전압을 지니며, JIS 규격에서 규정한 B-레벨 특성 규격 및 EIA 규격에서 규정한 X7R-레벨 특성 규격을 만족하는 온도-의존 정전 용량를 지닌다. 커패시터는 고온의 부하 및/또는 고습의 부하 조건하에서도 우수한 내후성(耐候性)을 지닌다.

Description

모놀리딕 세라믹 커패시터
본 발명은 전자 장치에 사용되는 모놀리딕 세라믹 커패시터에 관한 것으로, 보다 상세히하면 니켈이나 니켈 합금으로 만들어진 내부 전극을 지닌 모놀리딕 세라믹 커패시터에 관한 것이다.
BaTiO3를 주성분으로 함유한 종래의 유전체 재료를 포함하는 모놀리딕 세라믹 커패시터는 유전체 재료가 저산소 분압을 지닌 중성이나 환원성 대기에서 소성되면 반도체화되는 문제점이 있었다. 그러므로, 이러한 유전체 세라믹 재료가 소결 온도에서도 용해되지 않고, 이러한 유전체 세라믹 재료가 반도체화 될 수 있는 저산소 분압을 지닌 대기에서 소성되더라도 산화되지 않는 귀금속을 커패시터의 내부 전극의 재료로 사용해야만 했다. 따라서, 팔라듐 및 백금과 같은 귀금속을 모놀리딕 세라믹 커패시터의 내부 전극으로 사용해야만 하므로, 모놀리딕 세라믹 커패시터의 제조가를 저하시키려는 어떠한 시도도 어렵게 되었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해서, 내부 전극의 재료로서 니켈과 같은 저렴한 비금속을 사용하는 것이 고려되고 있다. 그러나, 이러한 비금속이 내부 전극의 재료로서 사용되어 종래와 동일한 조건하에서 소성되면, 이 비금속은 산화되어 전극으로의 기능을 상실하게 된다. 그러므로, 이러한 비금속을 내부 전극으로 성공적으로 사용하기 위해서, 세라믹 재료를 커패시터 내에서 반도체화 시키지 않고 저산소 분압을 지닌 중성이나 환원성 대기에서도 소성될 수 있는 만족할만한 비저항 및 우수한 유전체 특성을 지닌 모놀리딕 세라믹 커패시터를 요구하고 있다. 이러한 요구를 만족시키는 재료로서, 일본 특허 출원 공개-공보 번호 62-256422에 개시된 재료와 같은 BaTiO3-CaZrO3-MnO-MgO계의 조성; 일본 특허 출원 공개-공보 번호 63- 103861에 개시된 재료와 같은 BaTiO3-MnO-MgO-희토류 산화물계의 조성; 및 일본 특허 공개 번호 62-14610에 개시된 재료와 같은 BaTiO3-(Mg, Zn, Sr, Ca)O-Li2O-SiO2-MO(MO: BaO, SrO, CaO)계의 조성이 제안되었다.
그러나, 일본 특허 출원 공개-공보 번호 62-256422에 개시된 비환원성의 유전체 세라믹 조성물에서, CaZrO3및 소성 과정 동안에 또한 생성될 수 있는 CaTiO3는 Mn 등의 이상(異相)을 종종 생성하여, 고온에서 커패시터의 신뢰성을 저하시킨다.
일본 특허 출원 번호 63-103861에 개시된 비환원성의 유전체 세라믹 조성물에서, 주성분인 BaTiO3의 결정 입자 크기는 절연 저항 및 커패시터의 온도-의존 용량에 상당한 영향을 받는다. 그러므로, 이 조성물을 사용하여 안정한 특성을 지닌 커패시터를 얻도록 결정의 입자 크기를 조절하는 것은 어렵다. 또한, 개시된 커패시터의 정전 용량과 저항의 적(CR적)을 환산한 절연 저항은 1000∼2000(Ω·F)의 범위인데, 실용적인 범위 내에 있게 하기는 어렵다.
일본 특허 공개 번호 61-14610에 개시된 비환원성의 유전체 세라믹 조성물은 Pd와 같은 귀금속이 화합된 종래의 유전체 세라믹 조성물의 유전율 3000∼3500보다 낮은 2000∼2800의 유전율을 지닌 유전체층을 제공한다. 그러므로, 개시된 조성물이 커패시터의 가격을 저하시키도록 종래의 재료에 직접 대체되면, 소형이며 대용량인 커패시터를 제공하려는 본 발명의 의도에서 보면 불이익이고 문제점이 있다. 또한, 앞서 제안된 비환원성의 유전체 세라믹 조성물로 제조된 유전체층은 실온에서 고절연 저항을 지녔어도 고온에서는 상당히 낮은 저항을 지니는 경향이 있었다. 이러한 경향성은 특히 강한 전기장에서 두드러지므로, 유전체층을 박층화시키는데 상당한 장애가 되었다. 상기 이유로 인해, 이러한 비환원성의 유전체 세라믹 조성물로 제조된 얇은 유전체층을 지닌 모놀리딕 세라믹 커패시터는 실용적인 용도로 사용되지 못하고 있다. 또한, 비환원성의 유전체 세라믹 조성물은 고온 및 고습의 조건(즉, 내습 부하 특성)하에서 신뢰성이 Pd 등의 내부 전극을 화합한 종래의 재료와 비교하여 낮다는 결점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 발명자는 일본 특허 출원 공개 공보 번호 05-009066∼05-009068에 개시된 조성물과 같은 새로운 비환원성의 유전체 세라믹 조성물을 이미 제안하고 있다. 그러나, 요즘 시장에서는 특히 고온 및 고습의 조건하에서 보다 우수한 특성을 지닌 커패시터를 요구하고 있다. 그러므로, 상당히 우수한 특성을 지닌 유전체 세라믹 조성물을 제안할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 저산소 분압을 지닌 대기에서 소성되더라도 반도체화되지 않게 제조될 수 있고, 3000이상의 유전율을 지니며, 정전 용량과 저항의 적(CR의 적)을 환산한 절연 저항, 즉 강한 전기장에서도 거의 낮아지지 않는 6000Ω·F 이상의 절연 저항을 지니며, 유전체층이 박층되더라도 우수한 신뢰성 및 높은 정격 전압을 지니고, JIS 규격에서 규정한 B-레벨 특성 규격 및 EIA 규격에서 규정한 X7R-레벨 특성 규격을 만족하는 온도-의존 정전 용량을 지니며, 고온의 부하 및/또는 고습의 부하 조건하에서도 우수한 내후성(耐候性)을 지닌 소형이며 대용량인 모놀리딕 세라믹 커패시터를 제공하는 것이다.
상세히하면, 본 발명의 모놀리딕 세라믹 커패시터는 다수의 유전체 세라믹층, 내부 전극 각각의 단면이 유전체 세라믹층의 한 단면 밖으로 바람직하게는 단면이 교대로 노출되도록 유전체 세라믹층 사이에 형성되는 다수의 내부 전극, 및 노출된 내부 전극과 전기적으로 접속되는 외부 전극으로 구성된다.
이 모놀리딕 세라믹 커패시터의 유전체 세라믹층 각각은 약 0.02중량％ 이하의 알칼리 금속 산화물을 불순물로 함유하는 바륨 티타네이트와, 또한 산화 이트륨, 산화 가돌리늄, 산화 테르붐, 산화 디스프로슘, 산화 망간, 산화 코발트 및 산화 니켈을 함유하고; 하기 화학식 1의 조성을 지닌 주성분의 100몰에 대해 MgO로 환산하여 약 0.5∼5.0몰의 산화 망간을 부성분으로 함유하며; 또한, 상기 성분의 100중량부에 대해 Li2O-(Si, Ti)O2-Al2O3-ZrO2계의 산화물을 0.2∼3.0중량부를 함유한 재료로 제조되고;
내부 전극 각각은 니켈이나 니켈 합금으로 제조되는 특징을 모놀리딕 세라믹 커패시터는 지닌다:
(1-α-β){BaO}m·TiO2+ α{(1-x)M2O3+ xRe2O3} + β(Mn1-y-zNiyCoz)O
상기식에서,
Re2O3는 Gd2O3, Tb2O3및 Dy2O3로부터 적어도 하나가 선택된다;
M2O3는 Y2O3및 Sc2O3로부터 적어도 하나가 선택된다;
α, β, m, x, y 및 z는 하기 관계식;
0.0025 ≤ α ≤ 0.025
0.0025 ≤ β ≤ 0.05
β/α ≤ 4
0 ＜ x ≤ 0.50
0 ≤ y ＜ 1.0
0 ≤ z ＜ 1.0
0 ≤ y + z ＜ 1.0
1.000 ＜ m ≤ 1.035
을 만족한다.
바람직하게, Li2O-(Si, Ti)O2-Al2O3-ZrO2산화물은 {Li2O, (SiWTi1-W)O2, M} (여기에서, w는 0.30 ≤ w ≤ 1.0 이고, M은 Al2O3및ZrO2로부터 적어도 하나가 선택된다)의 삼각형 다이어그램 내의 몰％로 나타내는 하기 여섯 개의 점;
A (20, 80, 0)
B (10, 80, 10)
C (10, 70, 20)
D (35, 45, 20)
E (45, 45, 10)
F (45, 55, 0)
을 연결하여 형성되는 여섯 개의 선(상기 직선 A-F 상의 조성 범위에서 w ＜ 1.0)으로 둘러싸인 조성 범위 내에 포함된다.
바람직하게, 불순물은 약 0.015％ 이하이고, 0.004 ≤ α ≤ 0.02, 0.009 ≤ β ≤ 0.04, β/α ≤ 2, x는 약 0.1∼0.4, y는 약 0.1∼0.8, z는 약 0.3∼0.8, y + z는 약 0.3∼0.8, m은 약 1.01∼1.035, 0.4 ≤ w ≤0.9, 상기 Li2O-(Si, Ti)O2-Al2O3-ZrO2산화물은 약 0.8∼2중량부이고, 입자의 크기는 약 1미크론 이하이고, 보다 바람직하게는 약 0.075미크론 이하이다.
또한, 바람직하게, 외부 전극 각각은 전기 전도성 금속 분말이나 글래스 프릿을 첨가한 전기 전도성 금속 분말의 소결층으로 제조된다. 보다 바람직하게는, 외부 전극 각각은 전기 전도성 금속 분말이나 글래스 프릿을 첨가한 전기 전도성 금속 분말의 소결층으로 구성된 제 1층 상에 플레이트된 제 2층으로 구성되는 것이다.
본 발명의 모놀리딕 세라믹 커패시터는 1260℃와 1300℃ 사이에 해당하는 온도에서 중성이나 환원성 대기에서 소성을 통해 제조될 수 있고, 정전 용량과 저항의 적(CR의 적)을 환산하여 6000Ω·F 이상의 절연 저항, 즉 강한 전기장에서도 거의 낮아지지 않는 절연 저항을 지니며, 유전체층을 박층화시켜도 우수한 신뢰성 및 높은 정격 전압을 지니고, JIS 규격에서 규정한 B-레벨 특성 규격 및 EIA 규격에서 규정한 X7R-레벨 특성 규격을 만족하는 온도-의존 정전 용량을 지니며, 고온 및 고습의 조건하에서도 특성이 저하되지 않는 잇점을 지닌다.
따라서, 본 발명의 모놀리딕 세라믹 커패시터는 니켈이나 니켈 합금으로 만들어진 내부 전극을 지닐 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 본 발명은 Pd 등의 귀금속을 함유한 종래의 모놀리딕 세라믹 커패시터와 비교하여, 고온 부하 저항 및 고습 부하 저항과 같은 내후성을 포함하는 커패시터의 특성을 저하시키지 않고도 모놀리딕 세라믹 커패시터의 가격을 상당히 저하시킬 수 있다.
본 발명의 상술한 목적과, 또 다른 목적 및 특성과 잇점은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 수행하는 바람직한 양태 및 실시예의 보다 상세한 후술에 의해 확실히 인지될 것이다.
도 1은 본 발명의 한 양태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 적층된 제 1유전체 세라믹층의 한 양태를 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 커패시터 내에 모놀리딕 유전체 세라믹체를 구성하도록 제 1유전체 세라믹층 및 제 2유전체 세라믹층의 적층을 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 {Li2O, (SiWTi1-W)O2, M} (여기에서, M은 Al2O3및 ZrO2로부터 적어도 하나가 선택된다)의 삼각형 다이어그램 내의 첨가제인 Li2O-(Si, Ti)O2-Al2O3-ZrO2산화물의 조성 범위를 나타내는 삼성분 조성 그래프이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 -------- 모놀리딕 세라믹 커패시터
12 -------- 모놀리딕 유전체 세라믹체
14a ------- 제 1유전체 세라믹층 14b ------- 제 2유전체 세라믹층
16 -------- 내부 전극 18 -------- 외부 전극
20a ------- 제 1 플레이트막 20b ------- 제 2플레이트막
도 1은 본 발명의 한 양태를 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시된 모놀리딕 세라믹 커패시터(10)는 모놀리딕 유전체 세라믹체(12)를 지닌다. 모놀리딕 유전체 세라믹체(12)는 다수의 제 1유전체 세라믹층(14a) 및 두 개의 제 2유전체 세라믹층(14b)이 일체로 적층됨으로써 형성된다. 모놀리딕 유전체 세라믹체(12)에서, 유전체 세라믹층(14a) 및 (14b)는 두 개의 유전체 세라믹층(14b)이 양측에 배치되고, 그 사이에 다수개의 제 1유전체 세라믹층(14a)이 끼워지도록 일체로 적층된다. 이 유전체 세라믹층(14a) 및 (14b)는 내부에 교대로 끼워지는 내부 전극(16)과 함께 적층된다. 모놀리딕 유전체 세라믹체(12)의 양측 각각에 외부 전극(18), 제 1플레이트막(20a) 및 제 2플레이트막(20b)이 차례로 형성된다. 제 1플레이트막(20a)은 니켈이나 구리로 제조될 수 있고, 제 2플레이트막(20b)은 납과 주석의 합금이나 주석으로 제조될 수 있다. 따라서, 모놀리딕 세라믹 커패시터(10)는 직사각형의 평행 육면체 칩의 형상으로 형성된다.
본 발명의 모놀리딕 세라믹 커패시터(10)의 제조 방법을 제조 단계의 순서를 따라서 상세히 후술한다.
먼저, 모놀리딕 유전체 세라믹체(12)는 하기처럼 제조된다. 도 2에 도시된 것처럼, 바륨 티타네이트, 산화 이트륨, 산화 스칸듐, 산화 가돌리늄, 산화 테르붐, 산화 디스프로슘, 산화 망간, 산화 코발트, 산화 니켈, 산화 마스네슘 및 Li2O-(TiO2, SiO2)O2-Al2O3를 주성분으로 함유한 산화 글래스를 함유하는 원료 분말을 슬러리로 형성시킨 후에, 제 1유전체 세라믹층(14a) (그린 시트)을 준비하도록 시트시킨다. 그린 시트의 표면 상에, 니켈이나 니켈 합금의 내부 전극(16)이 형성된다. 내부 전극(16)을 형성하기 위해서, 스크린 프린팅, 금속 증착 및 도금과 같은 어떠한 방법도 사용할 수 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 그린 시트 상에 형성된 내부 전극(16)이 있는 제 1유전체 세라믹층(14a)의 소정된 수가 적층되며, 내부 전극(16)이 없는 두 개의 유전체 세라믹층(14b) 사이에 끼워져서, 모놀리딕층이 형성되도록 압력하에서 일체형이 된다. 그 후에, 절연층은 모놀리딕 유전체 세라믹체(12)를 얻도록 소정된 온도의 환원성 대기에서 소성된다.
그 후에, 모놀리딕 유전체 세라믹체(12)의 양측 상에, 내부 전극(16)과 접속되는 두 개의 외부 전극(18)이 형성된다. 외부 전극(18)의 재료는 내부 전극(16)과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 이것과는 별도로, 은, 팔라듐, 은-팔라듐의 합금 등이 외부 전극(18)의 재료로 사용될 수 있다. 모놀리딕 세라믹 커패시터(10)의 사용 및 커패시터(10)의 설치 장소를 고려하면, 외부 전극(18)의 재료로 적당한 것을 선택한다. 외부 전극(18)은 소성된 금속 분말의 페이스트 재료를 도포시킴으로써 형성될 수 있고, 모놀리딕 유전체 세라믹체(12)도 소성에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 페이스트 재료는 비소성체(12)에 도포될 수 있고, 그 다음으로 혼합물이 소성된다. 그 후에, 외부 전극(18)은 유전체 세라믹체(12) 상의 제 1플레이트막(20a)을 형성하도록 니켈, 구리 등으로 플레이트될 수 있다. 마지막으로, 제 1플레이트막(20a)은 납과 주석의 합금, 주석 등의 제 2플레이트막(20b)으로 코팅된다. 따라서, 본 발명의 칩형상의 모놀리딕 세라믹 커패시터(10)가 제조된다.
실시예 1
먼저, 다양한 순도를 지닌 TiCl4및 Ba(NO3)2의 원료를 준비하여 정량하였다. 이 원료를 바륨 티타닐 옥살레이트(BaTiO(C2O4)·4H2O)의 침전물을 얻도록 옥살산으로 처리하였다. 이 침전물은 하기 표 1에 나타난 것처럼 바륨 티타네이트(BaTiO3)의 네가지 종류를 얻도록 1000℃ 이상의 열로 분해되었다. 다시 말해, 구성된 성분의 산화물, 탄화물 및 수산화물은 0.25Li2O-0.65(0.30TiO2·0.70SiO2)-0.10Al2O3(몰비)의 조성을 제공하도록 정량된 후에, 혼합되고 분쇄되며 증발되어 건조 분말을 얻었다. 이 분말은 알루미나 도가니 내의 1300℃의 열로 융해된 후에, 급속 냉각되어 1㎛ 이하의 평균 입자 크기를 지닌 산화 글래스를 얻었다.
BaTiO3의 종류 불순물의 함량(중량％) 평균 입자 크기(㎛)
알칼리 금속 산화물 SrO CaO SiO2 Al2O3
A 0.003 0.012 0.001 0.010 0.005 0.60
B 0.020 0.010 0.003 0.019 0.008 0.56
C 0.012 0.179 0.018 0.155 0.071 0.72
D 0.062 0.014 0.001 0.019 0.004 0.58
바륨 티타네이트에서 Ba/Ti의 몰비 m을 조절하도록, BaCO3, 및 각각 99％ 이상의 순도를 지닌 Sc2O3, Y2O3, Gd2O3, Tb2O3, Dy2O3, MnCO3, NiO, Co2O3및 MgO를 준비하였다. 이 원료의 분말은 하기 표 2처럼 다양한 조성비로 산화 글래스와 혼합되어 다양한 조성물을 생성하였다. 각각의 조성물은 폴리비닐 부틸 바인더 및 에탄올 등과 같은 유기 용매와 함께 볼밀 내에서 습식 혼합되어 세라믹 슬러리를 얻었다. 이 세라믹 슬러리는 닥터 블레이드법(doctor blade method)에 따라 시트되어 14㎛의 두께를 지닌 직사각형의 세라믹 그린 시트을 얻었다. 다음으로, Ni를 주성분으로 함유한 전기 전도성 페이스트는 내부 전극의 형성시에 세라믹 그린 시트 상의 전기 전도성 페이스트를 형성하도록 이 그린 세라믹 시트 상에 프린트되었다.
시료 번호 (1-α-β){BaO}m·TiO2+ α{(1-x)M2O3+ xRe2O3} + β(Mn1-y-zNiyCoZ)O MgO 산화글래스의 첨가량(중량부)
BaTiO3의 종류 α M 1-x Re x β β/α y z y+z m
Sc Y Gd Tb Dy
*1 A 0.0000 - - - - - - - 0.0200 - 0.20 0.20 0.40 1.010 1.00 0.60
*2 A 0.0100 - 0.60 0.60 - 0.40 - 0.40 0.0000 0 - - - 1.010 1.00 0.50
*3 A 0.0150 - 1.00 1.00 - - - 0.00 0.0450 3 0.20 0.20 0.40 1.010 1.00 0.50
*4 A 0.0100 0.20 0.60 0.80 - - 0.20 0.20 0.0200 2 0.30 0.20 0.50 0.990 1.00 0.50
*5 A 0.0200 0.20 0.70 0.90 - 0.10 - 0.10 0.0200 1 0.30 0.30 0.60 1.000 1.50 0.80
*6 A 0.0100 - 0.70 0.70 - - 0.30 0.30 0.0300 3 0.20 0.20 0.40 1.010 0.30 0.80
*7 A 0.0100 - 0.80 0.80 - - 0.20 0.20 0.0100 1 0.10 0.30 0.40 1.010 1.00 0.00
8 A 0.0025 - 0.80 0.80 - - 0.20 0.20 0.0025 1 0.20 0.50 0.70 1.010 1.50 0.20
9 A 0.0250 0.20 0.70 0.90 - - 0.10 0.10 0.0500 2 0.20 0.20 0.40 1.005 0.60 0.80
10 A 0.0060 - 0.70 0.70 - 0.30 - 0.30 0.0240 4 0.30 0.20 0.50 1.015 1.50 1.00
11 A 0.0100 - 0.50 0.50 - 0.50 - 0.50 0.0025 0.25 0.10 0.50 0.60 1.005 2.50 0.50
12 A 0.0060 0.60 - 0.60 0.40 - - 0.40 0.0090 1.5 0.80 0.00 0.80 1.010 1.50 1.20
13 B 0.0100 - 0.90 0.90 0.10 - - 0.10 0.0200 2 0.00 0.80 0.60 1.010 1.20 0.80
14 A 0.0040 - 0.80 0.80 0.10 - 0.10 0.20 0.0080 2 0.20 0.10 0.30 1.010 5.00 1.00
15 C 0.0150 - 0.70 0.70 - 0.20 0.10 0.30 0.0300 2 0.00 0.00 0.00 1.035 0.50 1.00
16 A 0.0200 - 0.70 0.70 0.10 0.10 0.10 0.30 0.0400 2 0.30 0.00 0.30 1.035 1.50 3.00
*17 A 0.0300 - 0.80 0.80 - - 0.20 0.20 0.0300 1 0.20 0.10 0.30 1.020 2.00 1.50
*18 A 0.0200 - 0.70 0.70 - - 0.30 0.30 0.0700 3.5 0.10 0.20 0.30 1.010 1.00 1.00
*19 A 0.0100 0.20 0.60 0.80 - 0.20 - 0.20 0.0500 5 0.30 0.10 0.40 1.010 1.00 0.80
*20 A 0.0200 - 0.30 0.30 0.70 - - 0.70 0.0400 2 0.20 0.10 0.30 1.010 1.00 0.80
*21 A 0.0100 - 0.80 0.80 - - 0.20 0.20 0.0100 1 1.00 0.00 1.00 1.010 1.20 0.80
*22 A 0.0050 - 0.70 0.70 - - 0.30 0.30 0.0100 2 0.00 1.00 1.00 1.020 1.00 0.80
*23 A 0.0050 0.20 0.60 0.80 0.20 - - 0.20 0.0100 2 0.50 0.50 1.00 1.030 1.00 0.80
*24 A 0.0050 - 0.70 0.70 0.30 - - 0.30 0.0100 2 0.10 0.10 0.20 1.050 1.00 0.80
*25 A 0.0050 0.20 0.70 0.90 - - 0.10 0.10 0.0100 2 0.10 0.10 0.20 1.010 7.00 0.80
*26 A 0.0160 - 0.70 0.70 - - 0.30 0.30 0.0040 0.25 0.20 0.20 0.40 0.010 1.00 5.00
*27 D 0.0100 - 0.60 0.60 - - 0.40 0.40 0.0300 3 0.30 0.10 0.40 1.015 1.50 1.00
(*가 붙은 시료는 본 발명의 범위를 벗어난다)
세라믹 그린 시트 상에 형성된 전기 전도성 페이스트층을 각각 지닌 다수의 세라믹 그린 시트는 한 시트의 노출된 전기 전도성 페이스트를 지닌 한 시트의 측면이 또 다른 시트의 노출되지 않은 전기 전도성 페이스트를 지닌 또 다른 시트의 측면과 교대로 적층되는 구성으로 적층되었다. 따라서 적층체를 얻었다. 이 적층체는 350℃의 N2대기에서 가열되므로, 바인더가 연소되었고, 그 다음으로, H2, N2및 H2O의 기체를 함유하며 하기 표 3에 나타난 것처럼 다양한 온도에서 10-12∼10-9MPa의 산소 분압을 지닌 환원상 대기에서 2시간 동안 소성되어, 소결 세라믹체를 얻었다. 은페이스트는 각각의 소결 세라믹체의 양측 상에 도포되고, 600℃의 N2대기에서 소성되므로, 내부 전극에 전기적으로 접속되는 외부 전극을 형성하였다.
시료번호 소성온도(℃) 유전율 ε 유전손실 tanδ(％) 정전용량의온도-의존변화율ΔC/C20(％) 정점용량의온도-의존 변화율ΔC / C25(％) CR적(25℃)(Ω·F) CR적(125℃) (Ω·F) 평균 수명 시간(h) 고습부하 시험시에불량수
-25℃ 85℃ -55℃ 125℃ 최대 16V 160V 16V 160V
*1 1280 2830 3.1 -4.8 18.0 -10.6 13.2 25.3 6100 2030 2140 510 52 0/72
*2 1300 반도체화 되어, 측정 불가능
*3 1280 3360 2.0 0.1 -7.5 -0.4 -8.9 8.9 6980 2970 2740 710 352 0/72
*4 1280 반도체화 되어, 측정 불가능
*5 1280 3280 2.2 -0.1 9.5 -0.5 -10.5 10.5 4500 690 1520 350 229 0/72
*6 1280 3510 2.3 1.4 -14.6 1.1 -17.9 19.3 4100 1510 1480 390 235 0/72
*7 1350 소결이 불충분하여, 측정 불가능
8 1280 3310 2.0 0.3 -10.0 -0.5 -11.2 12.0 7250 2900 2540 660 575 0/72
9 1280 3180 1.8 0.3 -8.3 -0.5 -9.5 9.6 6230 2500 2180 570 669 0/72
10 1300 3250 1.6 0.5 -9.1 -0.3 -10.3 10.5 7530 3010 2640 690 553 0/72
11 1300 3020 1.5 -0.3 -7.3 -1.1 -8.5 8.5 6800 2720 2380 620 613 0/72
12 1280 3290 1.8 0.2 -8.6 -0.6 -9.3 9.6 6280 2510 2200 570 663 0/72
13 1300 3100 1.6 0.1 -7.3 -0.7 -8.5 8.5 7840 3140 2740 710 531 0/72
14 1280 3150 1.7 -0.7 -6.3 -1.5 -7.5 8.0 6530 2610 2290 590 638 0/72
15 1300 3260 1.9 -0.2 -8.4 -1.0 -9.4 9.5 6910 2760 2420 630 603 0/72
16 1280 3350 1.5 1.1 -6.8 0.3 -12.3 12.5 7330 2930 2570 670 568 0/72
*17 1350 2230 1.9 0.0 -7.4 -0.8 -8.6 8.6 4920 1600 1510 380 264 0/72
*18 1300 3030 2.0 0.3 -8.3 -0.5 -9.1 9.1 6100 1850 1630 460 363 0/72
*19 1280 3520 2.1 1.5 -12.5 1.2 -18.9 20.1 6020 2130 2030 530 531 0/72
*20 1300 3290 1.9 1.3 -15.4 0.9 -17.3 18.1 6840 2210 2310 590 611 0/72
*21 1300 3260 1.8 0.2 - 9.6 -0.2 -11.6 12.0 4630 1350 1210 360 210 0/72
*22 1300 3160 1.6 -0.2 - 7.8 -1.0 -8.9 8.9 4860 1210 1060 330 236 0/72
*23 1300 3320 2.1 1.2 -10.0 0.5 -12.5 12.8 3950 1180 990 280 185 0/72
*24 1350 소결이 불충분하여, 측정 불가능
*25 1350 2670 1.3 -0.5 -6.4 -1.4 -7.6 7.6 5100 1690 1420 410 523 18/72
*26 1260 2110 1.8 1.2 -12.6 0.9 -18.5 18.9 7020 2540 2360 560 567 0/72
*27 1280 2470 1.7 0.6 -5.1 0.5 -6.3 6.3 6950 2650 2320 540 506 0/72
(*가 붙은 시료는 본 발명의 범위를 벗어난다)
생성된 모놀리딕 커패시터의 외부 치수 각각은 폭은 1.6㎜, 길이는 3.2㎜, 두께는 1.2㎜이고, 내부 전극들 사이에 끼워진 유전체 세라믹층 각각의 두께는 8㎛이었다. 효과적인 유전체 세라믹층의 총수는 19개이고, 세라믹층마다 맞대는 전극의 영역은 2.1㎟이었다.
생성된 커패시터 시료 각각의 정전 용량(C) 및 유전체 손실(tan δ)은 주파수가 1㎑, 1V rms 및 25℃에서 자동 브리지형 미터(bridge-type meter)를 사용하여 측정되었다. 측정된 정전 용량을 이용하여 계산을 통해 시료 각각의 유전율(ε)을 얻었다. 다음으로, 16V나 160V의 직류 전압을 25℃나 125℃에서 시료 각각에 2분 동안가하여, 절연 저항계를 사용하여 시료 각각의 절연 저항(R)을 측정하였다. 시료 각각의 절연 저항(R)을 측정한 후에, 시료 각각의 정전 용량(C)와 절연 저항(R)의 적, 즉 시료 각각의 CR적을 얻었다. 또한, 시료 각각의 정전 용량의 온도-의존 변화율이 결정되었다.
정전 용량의 온도-의존 변화율은 20℃에서의 정전 용량(ΔC/C20)을 기초로하여 -25℃와 85℃ 사이의 정전 용량의 변화율, 25℃에서의 정전 용량(ΔC/C25)을 기초로하여 -55℃와 125℃ 사이의 정전 용량의 변화율, 및 -55℃와 125℃ 사이를 절대값으로 환산하여 최대 변화율(｜ΔC｜max)을 얻었다.
시료 각각의 고온 부하 수명을 결정하기 위해서, 100V의 직류 전압을 150℃에서 36장의 시료판 각각에 가하고 시간에 따라 변하는 시험판 각각의 절연 저항을 측정하여, 36장의 시료판 각각의 고온 부하 시험을 실시하였다. 이 시험에서, 시험시에 절연 저항값(R)이 106Ω 이하인 판 각각의 주기 시간을 측정하여, 시험판 각각의 수명 시간 측정에 참조하였다. 모든 시험판의 측정값을 계산하여, 모든 시험판 각각의 평균 수명 시간을 얻었다. 시료 각각의 고습 부하 수명을 결정하기 위해서, 16V의 직류 전압을 상대 습도 100％ 및 온도 121℃의 2기압하에서 72장의 시료판 각각에 가하고 시간에 따라 변하는 시험판 각각의 절연 저항을 측정하여, 72장의 시료판 각각의 고습 부하 시험을 실시하였다. 이 시험에서, 250 시간의 주기 내의 절연 저항값(R)이 106Ω 이하인 시험판의 개수를 세었다.
이 시험에서 얻어진 결과는 상기표 3에 나타난다.
상기표 1, 2 및 3으로부터 확실히 알수 있는 것처럼, 본 발명의 범위 내에 있는 모놀리딕 커패시터 시료 모두는 3000 이상의 고유전율과 2.5％ 이하의 유전체 손실(tan δ)을 지니며, 정전 용량의 온도-의존 변화율에 대해, -25℃와 85℃ 사이의 온도 범위 내의 JIS 규격에서 규정한 B-레벨 특성 규격 및 -55℃와 125℃ 사이의 온도 범위 내의 EIA 규격에서 규정한 X7R-레벨 특성 규격을 만족한다는 것을 발견하였다.
또한, 본 발명의 시료들이 25℃와 CR적을 환산하여 6000Ω·F 이상의 16V, 및 25℃와 2000Ω·F 이상의 160V의 조건 각각에서 측정할 때, 높은 절연 저항을 지닌다는 것을 발견하였다. 또한, 시료들이 125℃, 16V 및 CR적을 환산하여 2000Ω·F 이상의 조건과 125℃, 160V 및 500Ω·F 이상의 조건 각각에서 측정할 때, 높은 절연 저항을 지녔다. 또한, 500시간 이상의 긴평균 수명 시간을 지니고, 또한, 고습 부하 시험시에 불량품이 나타나지 않았다는 것을 발견하였다. 또한, 1300℃ 이하의 상대적으로 저온인 온도에서 소결되었다.
본 발명에서 사용되는 조성물을 한정하는 이유를 하술한다.
먼저, 상기 화학식 1에서, (1-α-β){BaO}m·TiO2+ α{(1-x)M2O3+ xRe2O3} + β(Mn1-y-zNiyCoz)O (Re2O3는 Gd2O3, Tb2O3및 Dy2O3로부터 적어도 하나이고,M2O3는 Y2O3및 Sc2O3로부터 적어도 하나이다)을 한정하는 이유를 언급한다.
시료 번호 1에 나타난 것처럼, (M2O3+ xRe2O3)의 양 α가 0.0025 미만이면, 유전율(ε)이 3000 미만이고, 유전체 손실(tan δ)이 2.5％를 초과하고, 정전 용량의 온도-의존 변화율은 커지고, 평균 수명 시간은 매우 짧아지므로 바람직하지 못하다. 시료 번호 17에 나타난 것처럼, (M2O3+ xRe2O3)의 양 α가 0.025를 초과하면, 유전율(ε)이 3000 미만이고, 절연 저항이 낮고, 평균 수명 시간은 짧아지고, 소결 온도는 높고, 고습 부하 시험에서 약간의 불량품이 나타나므로 바람직하지 못하다.
(Mn, Ni, Co)O의 양 β가 0.0025 미만이면, 시료 번호 2에서 처럼, 구성 세라믹이 환원성 대기에서 소성될 때 반도체화 되어, 절연 저항이 낮아지므로 바람직하지 못하다. 또한, 시료 번호 18은 (Mn, Ni, Co)O의 양 β가 0.05를 초과하면, 160V 및 125℃에서의 절연 저항은 낮아지고, 평균 수명 시간은 500시간보다 짧아지므로 바람직하지 못하다는 것을 보여준다. 시료 번호 21, 22 및 23에 설명된 것처럼, Mn의 함량이 영이면, 절연 저항은 낮아지고, 평균 수명 시간은 500시간 보다 짧아져서 바람직하지 못하다.
시료 번호 3에 나타난 것처럼, {(1-x)M2O3+ xRe2O3}의 x값이 영이면, 평균 수명 시간이 500시간보다 짧아져 바람직하지 못하다. 시료 번호 20은 x값이 0.5를 초과하면, 정전 용량의 온도-의존 변화율은 커지고, 커패시터는 JIS 규격에서 규정한 B-레벨 특성 규격 및 EIA 규격에서 규정한 X7R-레벨 특성 규격을 만족할 수 없으므로 바람직하지 못하다는 것을 보여준다.
시료 번호 19로부터 확실히 알 수 있는 것처럼, (M2O3+ xRe2O3)의 양 α에 대한 (Mn, Ni, Co)O의 양 β의 비 β/α가 4보다 크면, 정전 용량의 온도-의존 변화율이 커지므로 바람직하지 못하다.
시료 번호 4 및 5에서, 몰비 m이 1.000 이하이면, 커패시터를 구성하는 몇몇의 성분들이 반도체화되므로, 절연 저항은 낮아지고, 평균 수명 시간은 500시간보다 짧아져 바람직하지 못하다. 시료 번호 24에서, 몰비 m이 1.035을 초과하면, 커패시터가 1350℃에서도 소결될 수 없으므로 바람직하지 못하다.
시료 번호 6에 도시된 것처럼, MgO의 양이 0.5몰 미만이면, 절연 저항(CR적의 환산)이 160V에서 2000Ω·F 이상이 될 수 없으므로, 평균 수명 시간은 500시간보다 짧아지며, 정전 용량의 온도-의존 변화율 JIS 규격에서 규정한 B-레벨 특성 규격 및 EIA 규격에서 규정한 X7R-레벨 특성 규격을 만족할 수 없게 되어, 바람직하지 못하다. 시료 번호 25에 나타난 것처럼, MgO의 양이 0.5몰을 초과하면, 절연 저항이 너무 높아지므로, 유전율이 3000 이상이 될 수 없고 고습 부하 시험에서 불량품이 발생하여 또한 바람직하지 못하다.
시료 번호 7에 나타난 것처럼, 산화 글래스의 양이 약 0.2중량부 미만이면, 커패시터가 1350℃에서도 소결될 수 없으므로 바람직하지 못하다. 시료 번호 26에서 처럼, 산화 글래스의 양이 3.0중량부를 초과하면, 유전율이 낮고, 정전 용량의 온도-의존 변화율이 크므로 바람직하지 못하다.
시료 번호 27에서 처럼, 바륨 티타네이트에서 불순물인 알칼리 금속 산화물의 함량이 약 0.02중량％를 초과하면, 유전율이 낮으므로 바람직하지 못하다.
실시예 2
표 1에서 바륨 티타네이트(A)를 사용하여, 1.2몰의 MgO를 함유한 97.0{BaO}1.010·TiO2+ 0.7Y2O3+ 0.3Dy2O3+ 0.6MnO + 0.7NiO + 0.7CoO(몰비)의 유전체 조성물을 제공하도록 원료를 분말로 준비하였다. 상기 분말을 1㎛ 이하의 평균 입자 크기를 지닌 산화 글래스 시료 중에 하나를 첨가하기 위해서, 실시예 1 및 하기표 4처럼 준비하였다. 이것을 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 내부 전극과 전기적으로 접속되는 은의 외부 전극을 각각 지닌 모놀리딕 세라믹 커패시터를 준비하였다. 글래스가 처리되고 용해되는 온도는 글래스 조성물을 기초로하여 1200℃와 1500℃ 사이의 범위 내에서 변화되었다. 여기에서 제조된 모놀리딕 세라믹 커패시터의 외부 치수는 실시예 1과 동일하였다.
시 료번 호 글래스의첨가량 (중량％) 산화 글래스의 성분
Li2O (SiWTi1-W) w Al2O3 ZrO2
101 1.00 20 80 0.3 0 0
102 1.00 10 80 0.6 5 5
103 0.80 10 70 0.5 20 0
104 0.80 35 45 1.0 10 10
105 1.50 45 45 0.5 10 0
106 1.50 45 55 0.3 0 0
107 1.00 20 70 0.6 5 5
108 1.00 20 70 0.4 10 0
109 1.20 30 60 0.7 5 5
110 1.20 30 60 0.8 10 0
111 2.00 40 50 0.6 5 5
112 2.00 40 50 0.9 0 10
*113 1.50 10 85 0.4 5 0
*114 2.00 5 75 0.6 10 10
*115 1.20 20 55 0.5 25 0
*116 1.00 45 40 0.8 0 15
*117 0.80 50 45 0.7 5 0
118 1.20 25 75 0.9 0 0
*119 1.50 25 75 1.0 0 0
120 1.00 35 65 0.9 0 0
*121 1.50 35 65 1.0 0 0
*122 1.20 20 70 0.2 0 10
(*가 붙은 시료는 본 발명의 범위를 벗어난다)
이 시료들의 전기적 특성을 측정하였다. 정전 용량(C) 및 유전체 손실(tan δ)은 주파수가 1㎑, 1V rms 및 25℃에서 자동 브리지형 미터를 사용하여 측정되었다. 측정된 정전 용량으로부터, 계산을 통해 시료 각각의 유전율(ε)을 얻었다. 다음으로, 16V나 160V의 직류 전압을 25℃나 125℃에서 시료 각각에 2분 동안 가하여, 절연 저항게를 사용하여 시료 각각의 절연 저항(R)을 측정하였다. 시료 각각의 절연 저항(R)을 측정한 후에, 시료 각각의 정전 용량(C)과 절연 저항(R)의 적, 즉 시료 각각의 CR적을 얻었다. 또한, 시료 각각의 정전 용량의 온도-의존 변화율이 결정되었다.
정전 용량의 온도-의존 변화율은 20℃에서의 정전 용량(ΔC/C20)을 기초로하여 -25℃와 85℃ 사이의 정전 용량의 변화율, 25℃에서의 정전 용량(ΔC/C25)을 기초로하여 -55℃와 125℃ 사이의 정전 용량의 변화율, 및 -55℃와 125℃ 사이를 절대값으로 환산하여 최대 변화율(｜ΔC｜max)을 얻었다.
시료 각각의 고온 부하 수명을 결정하기 위해서, 100V의 직류 전압을 150℃에서 36장의 시료판 각각에 가하고, 시간에 따라 변하는 시험판 각각의 절연 저항을 측정하여 36장 시료판 각각의 고온 부하 시험을 하였다. 이 시험에서, 시험시에 절연 저항값(R)이 106Ω 이하인 판 각각의 주기 시간을 측정하여, 시험판 각각의 수명 시간 측정에 참조하였다. 모든 시험판의 측정값의 평균을 게산하여, 시료 각각의 평균 수명 시간을 얻었다. 시료 각각의 고습 부하 수명을 결정하기 위해서, 16V의 직류 전압을 상대 습도 100％ 및 온도 121℃의 2기압하에서 72장의 시료판 각각에 가하고, 시간에 따라 변하는 시험판 각각의 절연 저항을 측정하여 72장의 시료판 각각의 고습 부하 시험을 실시하였다. 이 시험에서, 250 시간의 주기 내의 절연 저항값(R)이 106Ω 이하인 시험판의 개수를 세었다.
이 시험에서 얻어진 결과는 하기표 5에 나타난다.
시료번호 소성온도 (℃) 유전율 ε 유전손실 tanδ(％) 용량의 온도-의존변화율ΔC / C20(％) 용량의온도-의존 변화율 ΔC / C25(％) CR적(25℃)(Ω·F) CR적(125℃) (Ω·F) 평균 수명 시간(h) 고습부하 시험시에 불량수
-25℃ 85℃ -55℃ 125℃ 최대 16V 160V 16V 160V
101 1300 3210 1.7 -0.2 -8.5 -0.88 -10.5 12.0 6740 2360 2090 610 529 0/72
102 1300 3350 2.0 0.1 -8.9 -0.2 -11.2 11.2 7040 2460 2180 630 524 0/72
103 1300 3160 1.6 -0.32 -7.8 -0.7 - 9.9 10.0 6600 2310 2050 590 607 0/72
104 1280 3280 1.7 0.2 -8.5 -0.1 -10.8 11.5 6890 2410 2130 540 633 0/72
105 1260 3010 1.5 -0.8 -5.9 -1.5 -7.8 8.2 6320 2210 2030 520 581 0/72
106 1260 3060 1.5 -0.7 -6.8 -1.2 -8.5 9.0 6420 2250 2240 640 590 0/72
107 1300 3100 1.6 -0.2 -7.5 -0.8 -8.9 8.9 6510 2280 2020 590 600 0/72
108 1280 3250 1.7 0.1 -7.9 -0.2 -9.5 10.0 6830 2390 2120 610 564 0/72
109 1280 3290 1.7 0.0 -8.2 -0.4 -10.3 10.3 6910 2420 2140 530 539 0/72
110 1280 3330 1.9 0.1 -9.2 -0.2 -11.6 12.0 6990 2450 2410 580 641 0/72
111 1280 3060 1.5 -0.3 -7.6 -1.1 -8.4 8.6 6430 2250 2180 640 591 0/72
112 1260 3430 2.0 1.0 -8.9 0.5 -13.1 13.1 7200 2520 2460 650 537 0/72
*113 1350 소결이 불충분하여, 측정 불가능
*114 1350 소결이 불충분하여, 측정 불가능
*115 1350 3250 1.7 0.2 -8.9 -0.2 -13.5 13.5 6540 2310 2230 531 510 22/72
*116 1350 소결이 불충분하여, 측정 불가능
*117 1350 소결이 불충분하여, 측정 불가능
118 1300 3120 1.7 -0.4 -8.6 -1.1 -10.5 10.5 7210 2490 2250 650 514 0/72
*119 1350 3240 1.9 0.2 -9.1 -0.1 -12.5 13.0 6480 2270 2190 560 536 6/72
120 1300 3260 1.9 -0.3 -8.2 -0.9 -9.6 9.8 6540 2290 2080 540 587 0/72
*121 1350 3100 2.0 0.3 -9.5 0.1 -13.5 13.5 6040 2110 2030 610 547 12/72
*122 1350 3040 1.8 0.1 -8.7 -0.2 -12.4 12.4 6110 2200 2190 520 603 7/72
(*가 붙은 시료는 본 발명의 범위를 벗어난다)
상기표 4 및 5로부터 확실히 알수 있는 것처럼, 본 발명의 범위 내의 산화 글래스를 첨가하는 모놀리딕 커패시터 시료는 3000 이상의 고유전율과 2.5％ 이하의 유전체 손실(tan δ)을 지니며, 정전 용량의 온도-의존 변화율에 대해, -55℃와 125℃ 사이의 온도 범위 내의 EIA 규격에서 규정한 X7R-레벨 특성 규격을 만족한다는 것을 알아냈다.
또한, 본 발명의 시료들을 25℃와 CR적을 환산하여 6000Ω·F 이상의 16V, 및 25℃와 2000Ω·F 이상의 160V의 조건 각각에서 측정할 때, 높은 절연 저항을 지닌다는 것을 알아냈다. 또한, 시료들을 125℃와 CR적을 환산한 2000Ω·F 이상의 16V 및 125℃와 500Ω·F 이상의 160V 조건 각각에서 측정할 때도 높은 절연 저항을 지녔다. 또한, 500시간 이상의 긴평균 수명 시간을 지니고, 또한, 고습 부하 시험시에 불량품이 나타나지 않았다는 것을 발견하였다. 또한, 1300℃ 이하의 상대적으로 저온인 온도에서도 소결되었다.
특히, 본 발명의 커패시터 내의 Li2O-(Si, Ti)O2-Al2O3-ZrO2산화물은 도 4에 도시된 {Li2O, (SiwTi1-w)O2,M} (여기에서, w는 0.30 ≤ w ≤1.0이고, M은 Al2O3및 ZrO2중에 하나가 선택된다)의 삼각형 다이어그램 내의 하기와 같이 나타나는 여섯 개의 점, 즉 A, B, C, D, E, F로 둘러싸인 조성 범위 내에 해당되는 범위로 한정된다. 도 4에서, 점 A는 20％의 Li2O, 80％의 (Si, Ti)O2및 0％의 M을 함유한 합성물을 나타내고; 점 B는 10％의 Li2O, 80％의 (Si, Ti)O2및 10％의 M을 함유한 합성물을 나타내고; 점 C는 10％의 Li2O, 70％의 (Si, Ti)O2및 20％의 M을 함유한 합성물을 나타내고; 점 D는 35％의 Li2O, 45％의 (Si, Ti)O2및 20％의 M을 함유한 합성물을 나타내고; 점 E는 45％의 Li2O, 45％의 (Si, Ti)O2및 10％의 M을 함유한 합성물을 나타내고; 점 F는 45％의 Li2O, 55％의 (Si, Ti)O2및 0％의 M을 함유한 합성물을 나타낸다. 이것이 산화 합성물이 한정된 범위를 벗어나면, 세라믹층의 소결성이 시료 번호 113∼117에 나타난 것처럼 상당히 저하되고, 세라믹층이 소결될 수 있어도, 고습 부하 시험에서 커패시터 시료의 불량수가 많아지기 때문이다. 그러나, 시료가 상기 여섯 개의 선으로 둘러싸인 한정된 범위 내에 해당되더라도 직선 A-F 상의 w가 1.0이면, 시료 번호 119 및 121에서 처럼 소결 온도가 높고, 고습 부하 시험시에 커패시터 시료의 불량수가 많아지므로 바람직하지 못하다. 다시 말해, w가 0.30 미만이면, 시료 번호 122에서 처럼 소결 온도가 높고, 고습 부하 시험시에 커패시터 시료의 불량수가 많아지므로 또한 바람직하지 못하다.
상술한 실시예에서, 옥살산법에 따라 준비된 바륨 티타네이트의 분말을 사용하였지만, 특별히 제한되지는 않는다. 이와는 별개로, 알콕시화물법이나 열수 작용법에 따라 준비된 바륨 티타네이트의 분말도 또한 사용될 수 있다. 후자 방법에 따른 분말을 사용하면, 커패시터의 특성이 상기 실시예에서 설명한 시료의 특성보다 종종 향상될 수 있다. 이트륨 산화물, 코발트 산화물, 니켈 산화물 등의 분말이 상기 실시예에서 사용되었지만, 이것도 또한 제한되지는 않는다. 산화물로서, 알콕시화물이나 유기 금속 화합물의 용액도 제조된 커패시터의 특성을 저하시키지 않으므로이러한 산화 분말을 대신하여 또한 사용될 수 있고, 본 발명의 범위 내에 해당하는 유전체 세라믹층을 구성하도록 제공될 수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명을 본 발명의 특정한 양태에 대해서 보다 상세히 기술하였지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 발명에 포함되는 다른 다양한 변화, 변형 및 용도 등이 본 기술 분야의 전문가에게는 자명할 것이다.

Claims (12)

  1. 다수개의 유전체 세라믹층,
    한 쌍의 인접한 상기 유전체 세라믹층 사이에 각각 배치되며 각 단면이 유전체 세라믹층의 각 단면 밖으로 노출되도록 배열되는 다수의 내부 전극, 및
    노출된 상기 내부 전극과 전기적으로 접속되는 외부 전극으로 모놀리딕 세라믹 커패시터가 구성되며;
    상기 모놀리딕 세라믹 커패시터의 유전체 세라믹층은 약 0.02중량％ 이하의 알칼리 금속 산화물을 불순물로 함유하며 하기 화학식 1의 조성을 지닌 바륨 티타네이트,
    상기 티타네이트의 100몰에 대해 MgO로 환산하여 약 0.5∼5.0몰의 산화 망간, 및
    상기 티타네이트와 산화 망간의 100중량부에 대해 0.2∼3.0중량부의 Li2O-(Si, Ti) O2-Al2O3-ZrO2산화물을 함유하고;
    내부 전극은 니켈이나 니켈 합금을 포함함을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터:
    화학식1
    (1-α-β){BaO}m·TiO2+ α{(1-x)M2O3+ xRe2O3} + β(Mn1-y-zNiyCoz)O
    상기식에서,
    Re2O3는 Gd2O3, Tb2O3및 Dy2O3로부터 적어도 하나가 선택된다;
    M2O3는 Y2O3및 Sc2O3로부터 적어도 하나가 선택된다;
    α, β, m, x, y 및 z는 하기 관계식;
    0.0025 ≤ α ≤ 0.025
    0.0025 ≤ β ≤ 0.05
    β/α ≤ 4
    0 ＜ x ≤ 0.50
    0 ≤ y ＜ 1.0
    0 ≤ z ＜ 1.0
    0 ≤ y + z ＜ 1.0
    1.000 ＜ m ≤ 1.035
    을 만족한다.
  2. 제 1항에 있어서, Li2O-(Si, Ti)O2-Al2O3-ZrO2산화물은 {Li2O, (SiWTi1-W)O2, M} (여기에서, w는 0.30 ≤ w ≤ 1.0 이고, M은 Al2O3및ZrO2로 구성되는 군으로부터 적어도 하나가 선택된다)의 삼각형 다이어그램 내의 몰％로 나타내는 하기 여섯 개의 점;
    A (20, 80, 0)
    B (10, 80, 10)
    C (10, 70, 20)
    D (35, 45, 20)
    E (45, 45, 10)
    F (45, 55, 0)
    을 연결하여 형성되는 여섯 개의 선(상기 직선 A-F 상의 조성 범위에서 w ＜ 1.0)으로 둘러싸인 조성 범위 내에 포함됨을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터.
  3. 제 2항에 있어서, 불순물은 약 0.015％ 이하이고, 0.004 ≤ α ≤ 0.02, 0.009 ≤ β ≤ 0.04, β/α ≤ 2, x는 약 0.1∼0.4, y는 약 0.1∼0.8, z는 약 0.3∼0.8, y + z는 약 0.3∼0.8, m은 약 1.01∼1.035, 0.4 ≤ w ≤0.9, Li2O-(Si, Ti)O2-Al2O3-ZrO2산화물은 약 0.8∼2중량부임을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터.
  4. 제 3항에 있어서, 커패시터의 외면 상에 형성되며, 내부 전극에 전기적으로 각각 접속되는 두 개의 분리 외부 전극을 지님을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터.
  5. 제 4항에 있어서, 외부 전극이 글래스 프릿을 선택적으로 함유하는 전기 전도성 금속 분말의 소결층을 구성함을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터.
  6. 제 5항에 있어서, 외부 전극이 소결층에 첨가된 글래스 프릿을 선택적으로 함유하는 전기 전도성 금속 분말의 소결된 제 1층 및 상기 제 1층 상에 형성되는 플레이트된 제 2층으로 구성됨을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터.
  7. 제 2항에 있어서, 커패시터의 외면 상에 형성되며, 내부 전극에 전기적으로 각각 접속되는 두 개의 분리 외부 전극을 지님을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터.
  8. 제 7항에 있어서, 외부 전극이 글래스 프릿을 선택적으로 함유하는 전기 전도성 금속 분말의 소결층을 구성함을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터.
  9. 제 8항에 있어서, 외부 전극이 소결층에 첨가된 글래스 프릿을 선택적으로 함유하는 전기 전도성 금속 분말의 소결된 제 1층 및 상기 제 1층 상에 형성되는 플레이트된 제 2층으로 구성됨을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터.
  10. 제 1항에 있어서, 커패시터의 외면 상에 형성되며, 내부 전극에 전기적으로 각각 접속되는 두 개의 분리 외부 전극을 지님을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터.
  11. 제 10항에 있어서, 외부 전극이 글래스 프릿을 선택적으로 함유하는 전기 전도성 금속 분말의 소결층을 구성함을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터.
  12. 제 11항에 있어서, 외부 전극이 소결층에 첨가된 글래스 프릿을 선택적으로 함유하는 전기 전도성 금속 분말의 소결된 제 1층 및 상기 제 1층 상에 형성되는 플레이트된 제 2층으로 구성됨을 특징으로 하는 모놀리딕 세라믹 커패시터.
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