KR100278416B1 - 유전체 세라믹과 그 제조방법, 및 적층 세라믹 전자부품과 그 제조방법 - Google Patents

유전체 세라믹과 그 제조방법, 및 적층 세라믹 전자부품과 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100278416B1
KR100278416B1 KR1019990001480A KR19990001480A KR100278416B1 KR 100278416 B1 KR100278416 B1 KR 100278416B1 KR 1019990001480 A KR1019990001480 A KR 1019990001480A KR 19990001480 A KR19990001480 A KR 19990001480A KR 100278416 B1 KR100278416 B1 KR 100278416B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
barium titanate
particle diameter
dielectric ceramic
based powder
ceramic
Prior art date
Application number
KR1019990001480A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19990067988A (ko
Inventor
와다노부유키
히라마츠다카시
이케다쥰
하마지유키오
Original Assignee
무라타 야스타카
가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=26342932&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR100278416(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 무라타 야스타카, 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 filed Critical 무라타 야스타카
Publication of KR19990067988A publication Critical patent/KR19990067988A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100278416B1 publication Critical patent/KR100278416B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • C04B35/468Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on barium titanates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/08Inorganic dielectrics
    • H01G4/12Ceramic dielectrics
    • H01G4/1209Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
    • H01G4/1218Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
    • H01G4/1227Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • C04B35/468Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on barium titanates
    • C04B35/4682Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on barium titanates based on BaTiO3 perovskite phase

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

본 발명은 유전율의 변화가 적고, 비금속을 사용가능하며, 환원성 분위기 중에서 소성이 가능하며, 적층 세라믹 커패시터 등을 위한 유전체 세라믹층을 구성하는데 적합한 유전체 세라믹을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 유전체 세라믹은, 페로브스카이트(perovskite) 구조의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만이며, 결정 격자 중의 OH기의 양이 2.0중량이하인 티탄산바륨계 분말을 소성함으로써 얻어진다. 바람직하게는 출발 원료로서의 티탄산바륨계 분말은, 최대 입자 직경이 0.3μm이하, 평균 입자 직경이 0.05∼0.15μm이다. 또한, 바람직하게는, 티탄산바륨계 분말의 개개의 입자는 결정성이 낮은 부분과 결정성이 높은 부분을 포함하며, 결정성이 낮은 부분의 직경이 분말 입자 직경의 0.5배이상이다. 게다가, 소성에 있어서 (소성된 유전체 세라믹의 평균 입자 직경)/(출발 원료로서의 티탄산바륨계 분말의 평균 입자 직경)의 비 R이 0.90∼1.2의 범위를 만족하며, 이에 따라서 현저한 입자 성장이 억제된다. 또한, 본 발명은 상술한 유전체 세라믹의 복수층으로 이루어진 적층체를 포함하는 적층 세라믹 전자 부품 및 그의 제조 방법을 개시한다.

Description

유전체 세라믹과 그 제조 방법, 및 적층 세라믹 전자 부품과 그 제조 방법{Dielectric Ceramic, Method for Producing the Same, Laminated Ceramic Electronic Element, and Method for Producing the Same}
본 발명은, 예를 들면 니켈 또는 니켈 합금과 같은 비금속(base metal)으로 이루어지는 내부 도체를 갖는 적층 세라믹 커패시터와 같은 적층 세라믹 전자 부품에 있어서 유리하게 사용되는 유전체 세라믹 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 본 발명은 상기 유전체 세라믹을 이용하여 구성된 적층 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
적층 세라믹 전자 부품의 소형화 및 비용 감소화가 진행되고 있다. 예를 들면, 이러한 세라믹 전자 부품에 있어서, 지금까지도 세라믹층의 박층화 및 내부 도체의 비금속화가 진행되고 있다. 적층 세라믹 전자 부품의 하나인 적층 세라믹 커패시터에 있어서는, 유전체 세라믹층의 두께는, 약 3μm로 박층화가 진행되고, 또한 내부 도체, 즉 내부 전극을 제조하기 위한 재료로서는, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 등의 비금속이 사용되고 있다.
그런데, 이와 같이 세라믹층이 박층화되어 가면, 세라믹층에 인가되는 전계의 강도가 높아져서 전계에 의한 유전율의 변화가 큰 유전체를 세라믹층으로서 사용하는데에는 문제가 있다. 또한, 세라믹층의 두께 방향으로의 세라믹 입자의 직경이 적어져서, 신뢰성에 문제가 생긴다.
이와 같은 상황에 대응하기 위하여, 유전체 세라믹층의 두께 방향으로의 세라믹 입자의 직경을 증가시킴으로써, 신뢰성을 향상시킨 세라믹 재료가, 일본국 특허공개 평9-241074호 공보 및 특허공개 평9-241075호 공보에 제안되어 있다. 따라서, 세라믹 입자의 직경을 제어함으로써, 유전율의 전계에 의한 변화 혹은 온도에 따른 변화를 작게 하는 것이 가능해진다.
그러나, 상술한 종래 기술에서는, 강유전성을 나타내는 티탄산바륨계 재료를, 약 1μm이하의 두께를 갖는 유전체 세라믹층의 재료로서 사용하는 경우, 유전체 세라믹층에 작용하는 전계 강도의 영향이 크게 나타나고, 이에 따라 유전율이 상당히 저하된다. 따라서, 이것을 이용하여 구성한 적층 세라믹 전자 부품의 경우, 정격 전압을 낮추어야 한다. 따라서, 상술한 종래 기술에 의존하는 한, 적층 세라믹 전자 부품에 있어서, 1μm이하와 같은 박층화를 도모하는 것은 곤란 또는 불가능하다.
따라서, 본 발명의 목적은 1μm이하로 얇은 세라믹층을 구비한 적층 세라믹 전자 부품에 있어서 유리하게 사용할 수 있는 유전체 세라믹 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다. 또한 본 발명은 상기 유전체 세라믹을 사용하여 구성된 적층 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공하고자 하는데 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 적층 세라믹 커패시터(1)를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유전체 세라믹을 제조하기 위하여 준비되는 티탄산바륨계 분말을 투과형 전자 현미경을 이용하여 촬영한 사진이다.
도 3은 도 2에 나타낸 전자 현미경 사진의 설명도이다.
(부호의 설명)
1: 적층 세라믹 커패시터 2:유전체 세라믹층
3: 유전체 4: 제 1 측면
5: 제 2 측면 6: 제 1 외부 전극
7: 제 2 외부 전극 8: 제 1 내부 전극(내부 도체)
9: 제 2 내부 전극(내부 도체) 9: 제 2 내부 전극(내부 도체)
21: 결정성이 낮은 부분 23: 결정성이 높은 부분
본 발명의 한 양태에 의하면, 페로브스카이트(perovskite) 구조의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만이며, 결정 격자 중의 OH기의 양이 2.0중량이하인 티탄산바륨계 분말을 소성하여 얻어진 유전체 세라믹이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 페로브스카이트 구조의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만이며, 결정 격자 중의 OH기의 양이 2.0중량이하인 티탄산바륨계 분말을 준비하는 공정과, 이 티탄산바륨계 분말을 소성하는 공정을 포함하는 유전체 세라믹의 제조 방법이 제공된다.
상술한 OH기의 양은 시료를 열중량 분석하고, 150℃이상의 온도에서의 감량값에 의거하여 구한 것이다.
바람직하게는, 상술한 티탄산바륨계 분말은 최대 입자 직경이 0.3μm이하, 평균 입자 직경이 0.05∼0.15μm로 된다.
또한, 더욱 바람직하게는, 상술한 티탄산바륨계 분말의 각 입자는, 결정성이 낮은 부분과 결정성이 높은 부분을 포함하며, 결정성이 낮은 부분의 직경이 분말 입자 직경의 0.5배 이상인 것이 바람직하다. 도 2에 나타낸 티탄산바륨계 분말의 투과형 전자 현미경 사진 및 도 3에 나타내는 그 설명도로부터 알 수 있는 바와 같이, 여기서 말하는 '결정성이 낮은 부분'(21)이란, 보이드(22) 등의 격자 결함(lattice defects)을 많이 포함하는 영역을 말하며, 반면, '결정성이 높은 부분'(23)이란, 이와 같은 격자 결함을 포함하지 않는 영역을 말한다.
또한, (소성된 유전체 세라믹의 평균 입자 직경)/(준비되는 티탄산바륨계 분말의 평균 입자 직경)의 비를 R로 하였을 때, R은 0.90∼1.2의 범위내에 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 유전체 세라믹을 구성하는 입자들은, 조성 및 결정계가 다른 코어 -셀 구조를 가질 수가 있으며, 또는 코어 및 셀 사이에서 균일한 조성 및 결정계를 나타내는 균일한 구조를 가질 수가 있다.
여기서 말하는 '결정계'란, 페로브스카이트 결정의 결정계를 말하며, 즉 페로브스카이트 구조에 있어서의 c축/a축 비가 1인 입방정계(立方晶系;cubic system)이거나, 또는 c축/a축의 비가 1이상인 정방정계(正方晶系;tetragonal system)인 것이다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 복수의 유전체 세라믹층과, 인접하는 유전체 세라믹층 사이의 특정의 계면을 따라서 형성된 내부 도체를 포함하는 적층체를 구비하는 적층 세라믹 전자 부품이 제공된다.
더욱 상세하게는, 본 발명에서는 적층 세라믹 전자 부품에 구비된 유전체 세라믹층이, 페로브스카이트 구조의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만이며, 결정 격자 중의 OH기의 양이 2.0중량이하인 페로브스카이트 구조를 갖는 티탄산바륨계 분말을 소성하여 얻어진 유전체 세라믹에 의해 구성된다.
상술한 적층 세라믹 전자 부품에 있어서, 내부 도체는 바람직하게는 니켈 또는 니켈 합금과 같은 비금속을 포함한다.
또한, 적층 세라믹 전자 부품은 적층체의 측면상의 서로 다른 위치에 형성되는 복수의 외부 전극을 더 포함할 수가 있다. 이 경우에는, 내부 도체는 외부 전극들중의 한 쪽에 전기적으로 접속되도록, 상기 각 내부 도체의 한 단부를 측면에 노출시킨 상태로 형성되어 있다. 이와 같은 구성은, 전형적으로는 적층 세라믹 커패시터에 적용된다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 페로브스카이트 구조의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만이며, 결정 격자 중의 OH기의 양이 2.0중량이하인 티탄산바륨계 분말을 준비하는 공정과, 티탄산바륨계 분말을 포함하는 복수의 세라믹 그린 시트와, 세라믹 그린 시트 사이의 특정의 계면을 따라서 형성된 내부 도체를 적층한 적층체를 제작하는 공정과, 티탄산바륨계 분말을 소성함으로써 유전체 세라믹을 제공하는 공정을 포함하는 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점은, 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 설명으로부터 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
(발명의 실시 형태)
본 발명에 있어서 사용되는 티탄산바륨계 분말은, 일반식: (Ba1-xXx)m(Ti1-yYy)O3로 표현되는 조성을 갖는다. 이 조성은 특히 한정되는 것은 아니다. X는 Ca, 희토류 원소의 단일 종(single species) 및 그들의 2종 이상의 조합을 포함할 수가 있다. 또한, Y는 Zr 또는 Mn 등의 단체, 및 그들의 2종 이상의 조합을 포함할 수가 있다. m은 티탄산바륨계 분말의 조성에도 의하지만, 비환원성의 유전체 세라믹을 얻기 위해서는, 일반적으로 1.000∼1.035의 범위인 것이 바람직하다.
유리하게 사용되는 티탄산바륨계 분말은, c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만인 페로브스카이트 구조를 갖는다. 또한, 결정 격자 중의 OH기의 양이 2.0중량이하이며, 최대 입자 직경이 0.3μm이하이고, 평균 입자 직경이 0.05∼0.15μm이다. 이와 같은 티탄산바륨계 분말은 수열합성법, 가수분해법, 혹은 졸-겔 법 등의 습식 합성법에 의해 제조된 티탄산바륨계 분말을 열처리하여 얻을 수가 있다.
합성에 관해서는, 티탄산바륨계 분말을 구성하는 각종 원소의 탄산물, 산화물 등을 혼합하여 열처리하고, 합성시키는 고상법(solid phase method)을 사용할 수도 있다.
상술한 열처리에 있어서는, c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만인 값이 되도록, 적당한 입자 성장을 위한 열처리 조건이 설정된다. 예를 들면, 공기중에서 열처리되거나, 또는 질소 기류 중 혹은 H2O 기류 중에서 열처리 온도와 시간을 조정함으로써 열처리된다. 고상법의 경우에는, 합성후의 합성 분말의 해쇄(解碎; disintegration)조건에 따라서 c축/a축의 비가 저하하므로, 그 해쇄 조건을 조정하여야만 한다.
또한, 상술한 열처리후에 있어서, 도 2 및 도 3에 나타낸 티탄산바륨계 분말의 각 입자에 있어서, 결정성이 낮은 부분(21)의 직경비, 즉 분말 입자 직경에 대한 결정성이 낮은 부분(21)의 직경의 비가 0.5이상이 되도록 설정된다. 이와 같은 직경비는 예를 들면 열처리시의 승온 속도를 5℃/분 이상으로 함으로써 얻을 수가 있다.
이와 같이 준비된 티탄산바륨계 분말의 평균 입자 직경과 소성된 유전체 세라믹의 평균 입자 직경간의 관계, 즉 (소성된 유전체 세라믹의 평균 입자 직경)/(준비된 티탄산바륨계 분말의 평균 입자 직경)의 비를 R로 하였을 때, 이 R은 0.90∼1.2인 것이 바람직하다. 환언하면, 세라믹 소결시에 현저한 입자 성장이 생기지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 티탄산바륨계 분말에는, 예를 들면 Mn 및/또는 Mg성분, Si를 주성분으로 하는 소결 보조제 등이 첨가된다. 이들 첨가물은 일반적으로는 산화물 분말 혹은 탄화물 분말의 형태로 티탄산바륨계 분말에 혼합할 수가 있다. 혹은 이들 첨가물 성분을 포함하는 용액을 티탄산바륨계 분말의 표면에 도포하고, 열처리하는 방법을 사용할 수도 있다.
이와 같은 티탄산바륨계 분말을 소성함으로써 유전체 세라믹이 얻어지는데, 이 유전체 세라믹은 적층 세라믹 전자 부품, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같은 적층 세라믹 커패시터(1)에서 사용된다.
도 1을 참조하여, 적층 세라믹 커패시터(1)는, 복수의 적층된 유전체 세라믹층(2)을 갖는 적층체(3)와, 이 적층체(3)의 제 1 및 제 2 측면(4, 5)상에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 외부 전극(6, 7)을 포함한다. 적층 세라믹 커패시터(1)는, 전체적으로 직방체 형상의 칩 타입의 전자 부품을 구성한다.
적층체(3)의 내부에는, 내부 도체로서 제 1 내부 전극(8)과 제 2 내부 전극(9)이 번갈아 배치된다. 제 1 내부 전극(8)은, 제 1 외부 전극(6)에 전기적으로 접속되도록, 각 제 1 내부 전극(8)의 한 단부를 적층체(3)의 제 1 측면(4)에 노출시킨 상태로 유전체 세라믹층(2)사이의 특정의 복수의 계면을 따라서 각각 형성되며, 제 2 내부 전극(9)은, 제 2 외부 전극(7)에 전기적으로 접속되도록, 각 제 2 내부 전극(9)의 한 단부를 적층체(3)의 제 2 측면(5)에 노출시킨 상태로 유전체 세라믹층(2)사이의 특정의 계면을 따라서 각각 형성된다.
이와 같은 적층 세라믹 커패시터(1)에 있어서, 그 적층체(3)에 구비되는 유전체 세라믹층(2)이 상술한 바와 같은 유전체 세라믹을 포함한다.
이 적층 세라믹 커패시터(1)를 제조하기 위하여, 티탄산바륨 등의 주성분과, 특성 및 소결성을 향상시키기 위한 첨가재를 포함하는 출발 원료가 준비된다. 이들 재료는 소정량 칭량하여 습식 혼합하여 혼합 분말을 형성한다.
이어서, 상술한 혼합 분말에 유기 바인더 및 용매를 첨가함으로써, 슬러리가 조제되며, 이 슬러리를 이용하여 유전체 세라믹층(2)이 될 세라믹 그린 시트가 제작된다.
이어서, 특정의 세라믹 그린 시트상에, 내부 전극(8) 및 (9)가 될 도전성 페이스트막이 형성된다. 이 도전성 페이스트막은, 예를 들면 니켈 또는 동 등의 비금속, 또는 그 합금을 포함하며, 스크린 인쇄법, 증착법 또는 도금법 등과 같은 방법에 의하여 형성된다.
이어서, 상술한 바와 같이 도전성 페이스트막을 형성한 세라믹 그린 시트를 포함하는 복수의 세라믹 그린 시트가 적층되며, 프레스된 후, 필요에 따라서 절단된다. 이와 같이 하여, 복수의 세라믹 그린 시트, 및 세라믹 그린 시트 사이의 특정의 계면을 따라서 각각 형성된 복수의 내부 전극(8) 및 (9)를 적층한 것으로서, 내부 전극(8) 및 (9)의 각각의 한 단부를 측면(4) 또는 (5)에 노출시키고 있는 그린 적층체(3)가 제작된다.
이어서, 이 적층체(3)는 환원성 분위기하에서 소성되며, 티탄산바륨계 분말은 유전체 세라믹으로 된다. 이 때, 상술한 입자 직경 비 R은 0.90≤R≤1.2의 범위내에 있도록 제어된다.
이어서, 소성된 적층체(3)에 있어서의 제 1 및 제 2 내부 전극(8) 및 (9)의 노출된 각 단부에 각각 전기적으로 접속되도록 하여, 적층체(3)의 제 1 및 제 2 측면(4) 및 (5)상에, 각각 제 1 및 제 2 외부 전극(6) 및 (7)이 형성된다.
외부 전극(6) 및 (7)을 제조하기 위한 재료의 조성은, 특히 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 내부 전극(8) 및 (9)와 동일한 재료를 사용할 수가 있다. 또한 예를 들면, 외부 전극은 Ag, Pd, Ag-Pd, Cu 또는 Cu합금 등의 도전성 금속 분말을 포함하는 소결층, 또는 상기 도전성 금속 분말과, B2O3-Li2O-SiO2-BaO계 또는 B2O3-SiO2-BaO계, Li2O-SiO2-BaO계, B2O3-SiO2-ZnO계 등의 유리 프릿을 배합한 소결층에 의하여 구성될 수가 있다. 이와 같은 외부 전극(6) 및 (7)을 제조하기 위한 재료의 조성은 적층 세라믹 커패시터(1)의 용도, 사용 장소 등을 고려하여 적절히 선택된다.
게다가, 외부 전극(6) 및 (7)은, 상술한 바와 같이, 그 재료가 되는 금속 분말 페이스트를 소성된 적층체(3)상에 도포하여 베이킹함으로써 형성될 수가 있다. 외부 전극은 소성 전의 적층체(3)상에 페이스트를 도포하고, 적층체(3)의 소성과 동시에 베이킹함으로써 형성할 수도 있다.
외부 전극(6) 및 (7)은 필요에 따라서 Ni, Cu, Ni-Cu합금 등으로 이루어지는 도금층(10) 및 (11)에 의하여 각각 피복될 수 있다. 게다가, 이들 도금층(10) 및 (11)상에, 솔더, 주석 등으로 이루어지는 제 2 도금층(12) 및 (13)이 각각 피복될 수도 있다.
이어서, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠다. 본 발명의 범위내에 있어서의 실시 가능한 형태는, 이와 같은 실시예에만 한정되는 것은 아니라는 것은 물론이다.
(실시예)
본 실시예에서 제작하고자 하는 적층 세라믹 커패시터는, 도 1에 나타낸 바와 같은 구조를 갖는 적층 세라믹 커패시터(1)이다.
먼저, 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 티탄산바륨계 원료를 가수분해법에 의해 조제하였다. 게다가, 칼슘함유량이 10몰로 많은 티탄산바륨계 원료에 대해서는, 가수분해법에 의하여 제작한 티탄산바륨과, 수열합성법에 의하여 제작한 티탄산칼슘 원료를 혼합하여 조제하였다(표 1의 H 및 I 참조). 얻어진 원료 분말은 입자 직경이 50∼70nm이며, 페로브스카이트 구조의 격자 중에 많은 OH기를 포함하는 입방정 구조를 갖는다. 이들 원료를, 공기 분위기하에서 여러 가지 조건으로 열처리함으로써, 표 1에 나타낸 바와 같이, 여러가지의 'c/a'값(c축/a축), 평균 입자 직경, 최대 입자 직경, OH기의 양 및 직경 비를 갖는 티탄산바륨계 분말 A∼N을 얻었다. 이들 열처리에 의하여 생성된 분말의 응집은 열처리후에 있어서 해쇄되었다.
BaTiO3계분말 (Ba1-xCax)mTiO3 c/a 평균 입자직경(μm) 최대 입자직경(μm) OH기의 양() 직경비
x m
A* 0.00 1.005 1.001 0.08 0.20 2.24 0.9
B 0.00 1.010 1.002 0.10 0.20 1.40 0.8
C 0.00 1.010 1.002 0.14 0.27 1.05 0.5
D 0.00 1.015 1.002 0.13 0.28 1.23 0.6
E* 0.00 1.015 1.002 0.14 0.38 0.82 0.6
F* 0.00 1.015 1.004 0.25 0.35 0.60 0.3
G 0.05 1.010 1.000 0.07 0.20 1.75 0.9
H 0.10 1.010 1.002 0.14 0.27 0.96 0.5
I* 0.10 1.010 1.004 0.25 0.38 0.65 0.3
J* 0.10 1.010 1.002 0.13 0.25 0.92 0.4
표 1에 나타낸 'c/a'값은 티탄산바륨계 분말의 X선 회절에 의하여 구하였다. 즉, X선 회절에 의해 얻어진 결과를 리트벨드(rietveld) 분석하여 X선 프로파일 피팅을 행함으로써 정밀화하여 격자 정수를 구하였다. 또한, 평균 입자 직경 및 최대 입자 직경은, 티탄산바륨계 분말을 주사형 전자 현미경으로 관찰함으로써 구하였다. 또한, OH기의 양은 티탄산바륨계 분말의 열중량 분석을 행하고, 150℃이상의 온도에서의 감량값으로부터 구하였다.
또한, 표 1에 나타낸 직경비는, 분말 입자 직경에 대한 결정성이 낮은 부분의 직경의 비이며, 분말을 박막형상으로 절단가공하고, 투과형 전자 현미경으로 관찰함으로써 구하였다. 분말을 박막 형상으로 절단가공하는 경우, 분말을 절단하는 장소에 따라서, 분말 입자 직경 및 분말내에 존재하는 결정성이 낮은 부분의 직경이 다르다. 특히, 결정성이 낮은 부분이 항상 분말 입자의 중심에 위치하는 것은 아니므로, 박막형상의 시료를 얻기 위한 절단의 장소에 따라서, 그 크기가 다르게 관찰되게 된다. 따라서, 관찰시에는, 주사형 전자 현미경으로 확인된 입자 직경에 유사한 입자 직경을 갖는 입자를 선택한다. 직경비는 이러한 입자를 10개 이상 관찰하여, 평균 직경비를 산출함으로써 구하였다.
표 1에 나타낸 'BaTiO3계 분말' 란에 있어서, 분말 A∼F는 원료 (Ba1-xCax)mTiO3에 있어서의 'x'가 0.00이므로, 분말 A∼F는 Ca를 포함하지 않으며, 다른 한편, 분말 G∼J는 'x'가 0.05 또는 0.10이며, Ca를 함유하고 있다.
또한, 표 1에 나타낸 티탄산바륨계 분말에 첨가되어질 첨가물로서, 표 2 및 표 3에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 것을 준비하였다. 더욱 상세하게는, 표 2에 나타낸 시료 번호 1∼10에 대해서는, 상술한 시료 A∼F중의 어느 하나의 형태인 BaTiO3에 첨가되어질 첨가물로서, RE(RE는 Gd, Dy, Ho 및 Er중의 어느 하나), Mg 및 Mn이 준비되었다. 또한 Si를 주성분으로 함유하는 소결 보조제도 준비되었다. 다른 한편, 표 3에 나타낸 시료 번호 11∼19에 대해서는, 상술한 시료 G∼J중의 어느 하나인 (Ba1-xCax)mTiO3에 첨가되어질 첨가물로서, Mg 및 Mn이 준비되었다. 또한, (Si,Ti)-Ba를 주성분으로 함유하는 소결 보조제도 준비되었다.
시료번호 BaTiO3+ αRE + βMg + γMn Si함유소결 보조제(몰부)
BaTiO3의종류 α(몰부) β(몰부) γ(몰부)
Gd Dy Ho Er
1 A 0.03 0.030 0.005 3
2 B 0.03 0.010 0.005 5
3 B 0.03 0.020 0.005 4
4 B 0.03 0.020 0.005 3
5 B 0.03 0.020 0.005 4
6 B 0.03 0.020 0.005 3
7 C 0.02 0.020 0.020 4
8 D 0.02 0.020 0.005 3
9 E 0.02 0.020 0.005 3
10 F 0.02 0.020 0.005 3
시료번호 (Ba1-xCax)TiO3+βMg+γMn (Si, Ti)-Ba 함유소결 보조제(몰부)
BaTiO3의종류 β(몰부) γ(몰부)
11 G 0.01 0.005 6
12 G 0.02 0.005 4
13 H 0.02 0.005 6
14 H 0.02 0.005 4
15 H 0.02 0.005 4
16 H 0.02 0.005 3
17 I 0.02 0.003 4
18 I 0.02 0.003 4
19 J 0.02 0.005 4
표 2 및 표 3에 나타낸 각 첨가물은 유기 용매에 가용인 알콕시드 화합물로 전환하여, 유기 용매 중에 분산시킨 티탄산바륨계 분말에 첨가하였다. 더욱 상세하게는, 시료 번호 1∼10에 있어서는, 표 2에 나타낸 바와 같은 'BaTiO3+αRe+βMg+γMn'에 있어서, 몰부에 의거한 'α', 'β', 'γ' 및 'Si함유 소결 보조제'가 되도록, 각 첨가물을 티탄산바륨계 분말에 첨가하였다. 다른 한편, 시료 번호 11∼19에 있어서는, 표 3에 나타낸 바와 같은 '(Ba1-xCax)TiO3+βMg+γMn'에 있어서, 몰부에 의거한 'α, 'β', 'γ' 및 '(Si, Ti)-Ba함유 소결 보조제'가 되도록, 각 첨가물을 티탄산바륨계 분말에 첨가하였다.
게다가, 상술한 각 첨가물을 유기 용매에 용해하기 위하여, 알콕시드로 전환할 수가 있으며, 아세틸아세토네이트 또는 금속 비누로 전환할 수도 있다.
얻어진 슬러리는, 유기 용매를 증발하여 건조하고 다시 열처리를 함으로써, 유기 성분을 제거하였다.
이어서, 각 첨가물이 첨가된 티탄산바륨계 분말의 각 시료에, 폴리비닐부티랄계 바인더 및 에탄올 등의 유기 용매를 첨가하여, 볼 밀에 의하여 습식 혼합하고, 세라믹 슬러리를 조제하였다. 얻어진 슬러리를 독터 블레이드(doctor blade)법에 의하여 시트로 성형함으로써, 두께 1.0μm의 직사각형의 그린 시트를 얻었다. 그리고, 얻어진 세라믹 그린 시트상에, Ni를 주 성분으로 함유하는 도전성 페이스트를 인쇄하고, 내부 전극을 구성하기 위한 도전성 페이스트막을 형성하였다.
이어서, 이와 같이 하여 얻어진 세라믹 그린 시트를, 시트상의 상술한 도전성 페이스트막인 인출 단부가 번갈아 배열되도록 적층함으로써, 적층체를 얻었다. 얻어진 적층체를, N2분위기중에서 350℃의 온도로 가열하고, 바인더를 연소시킨 후, 산소 분압 10-9∼10-12MPa의 H2-N2-H2O 가스로 이루어지는 환원성 분위기중에서 표 4에 나타낸 온도로 2시간 동안 소성하였다.
소성된 적층체의 대향하는 측면에, B2O3-Li2O-SiO2-BaO계의 유리 프릿을 함유하는 은 페이스트를 도포하고, 이어서 질소 분위기중에서 600℃의 온도에서 베이킹하고, 내부 전극과 전기적으로 접속된 외부 전극을 형성하였다.
얻어진 적층 세라믹 커패시터의 외형 칫수는, 폭이 5.0mm, 길이가 5.7mm, 두께가 2.4mm이며, 내부 전극 사이에 개재되는 유전체 세라믹층의 두께는 0.6μm이었다. 또한, 유효 유전체 세라믹층의 총수는 5이며, 1층당의 대향 전극의 면적은 16.3×10-6m2이었다.
이들 얻어진 시료에 대하여 다음과 같이 전기적 특성을 측정하였다.
정전 용량(C) 및 유전 손실(tanδ)은 자동 브리지식 측정기를 사용하여 JIS규격 5102에 따라서 측정하고, 얻어진 정전 용량으로부터 유전율(ε)을 산출하였다.
또한, 절연 저항(R)을 측정하기 위하여, 절연 저항계를 사용하고, 6V의 직류 전압을 2분간 인가하여, 25℃에서의 절연 저항(R)을 구하고, 비저항을 산출하였다.
온도 변화에 대한 정전 용량의 변화율에 대해서는, 20℃에서의 정전 용량을 기준으로 한 -25℃∼+85℃의 범위에서의 변화율(△C/C20)과, 25℃에서의 정전 용량을 기준으로 한 -55℃∼+125℃의 범위에서의 변화율(△C/C25)을 나타내었다.
또한, 고온 부하 시험에 있어서는, 온도 150℃에서 직류 전압을 6V 인가하여, 그 절연 저항의 경시 변화를 측정하였다. 고온 부하 시험은, 각 시료의 절연 저항값(R)이 105Ω이하로 되었을 때를 고장이라고 하고, 평균 수명 시간을 평가하였다.
게다가, 절연 파괴 전압은, 승압 속도 100V/초로 DC전압을 인가함으로써 측정하였다.
또한, 얻어진 적층 세라믹 커패시터에 포함되는 유전체 세라믹의 평균 입자 직경을 적층체의 측면 연마면을 화학적으로 에칭하고, 주사형 전자 현미경으로 관찰함으로써 구하였다. 이 결과 및 상술한 표 1에 나타낸 출발 원료의 평균 입자 직경으로 부터 (유전체 세라믹의 평균 입자 직경)/(출발 원료의 평균 입자 직경)의 입자 직경 비 R을 구하였다.
이상의 각 결과가 표 4에 나타내어져 있다.
시료번호 소성온도(℃) 입자직경비R 유전율 유전손실 tanδ() 용량 변화율△CDC3kV/mm() 온도 변화에 대한용량 변화율 비저항ρlogρ(Ω·cm) 절연파괴전압DC(kV/mm) 평균수명(h)
△C/C20+85℃() △C/C25+125℃()
1* 1050 1.55 1260 2.3 -14.6 -10.6 -27.0 13.1 76 0.4
2* 1100 1.76 1280 3.4 -22.1 -14.6 -30.5 13.1 81 0.5
3 1100 1.04 960 3.6 - 3.4 - 8.8 -12.4 13.2 88 65
4 1150 1.08 860 2.8 - 3.2 - 9.8 -14.7 13.2 94 96
5 1050 1.05 910 2.9 - 3.3 - 9.7 -14.8 13.2 91 88
6* 1050 0.80 630 3.3 - 2.4 -12.6 -26.7 13.2 88 91
7 1150 1.16 1130 3.6 - 4.6 - 9.7 -14.8 13.0 91 75
8 1100 1.10 1040 3.4 - 3.8 - 8.8 -12.8 13.2 88 63
9* 1150 1.08 1060 3.3 - 3.6 - 9.4 -14.5 13.1 81 4.5
10* 1175 1.04 1670 2.3 -10.9 - 9.4 -14.4 13.2 64 2.1
11* 1100 1.84 1120 3.8 -10.7 2.4 8.7 13.2 68 1.6
12 1100 1.05 740 2.6 1.3 - 1.4 - 4.6 13.2 72 66
13* 1150 1.63 1210 5.7 -11.4 3.4 9.7 13.1 64 2.5
14 1150 0.97 760 2.3 - 2.4 - 4.5 - 4.5 13.2 96 68
15 1175 1.05 870 2.1 - 1.5 - 4.2 - 5.8 13.2 88 64
16* 1150 0.88 230 1.9 2.4 -11.4 -17.9 13.2 87 96
17* 1250 1.05 1080 4.6 - 8.4 - 4.2 - 8.5 13.2 75 13
18* 1200 0.75 330 2.5 1.5 -11.3 -16.4 13.2 83 67
19* 1175 1.04 1030 2.8 - 8.6 - 2.2 - 2.5 13.2 85 72
본 발명에 관한 유전체 세라믹은, 페로브스카이트 구조의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만이며, 결정 격자 중의 OH기의 양이 2.0중량이하인 페로브스카이트 구조를 갖는 티탄산바륨계 분말을 소성하여 얻어지는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 원료로서의 티탄산계 분말은, 최대 입자 직경이 0.3μm이하, 평균 입자 직경이 0.05∼0.15μm이다. 또한, 바람직하게는 상술한 티탄산바륨계 분말의 개개의 입자는, 결정성이 낮은 부분과 결정성이 높은 부분을 포함하며, 결정성이 낮은 부분의 직경이 분말 입자의 0.5이상이며, 또한 (유전체 세라믹의 평균 입자 직경)/(티탄산바륨계 분말의 평균 입자 직경)의 비 R은, 0.90∼1.2의 범위내에 있으며, 이에 따라서 세라믹 소결시에 현저한 입자 성장이 생기지 않는다.
표 4에 있어서 *표시를 한 시료 번호, 및 표 1에 있어서 *표시를 한 분말은, 본 발명 혹은 상술한 바람직한 범위로부터 벗어난 것이다.
먼저, 표 1에 나타낸 원료 분말 A∼F 중의 어느 하나를 사용하여 얻어진, 표 4에 나타낸 시료 번호 1∼10에 관하여, 소성된 세라믹을 투과형 전자 현미경으로 분석한 바, 세라믹 입자의 입계 근방에는, Gd, Dy, Ho 또는 Er과 같은 희토류 원소(RE)가 확산하여 셀부를 형성하고, 세라믹 입자의 중심부에는, 코어부가 형성된다는 것, 즉 소성된 세라믹은 개개의 입자내에서 코어 및 셀이 상이한 조성 및 결정계를 갖는 코어-셀 구조를 나타내고 있다는 것이 확인되었다.
표 1에 나타낸 원료 분말 A와 같이, OH기의 양이 2.0중량를 넘는 분말을 사용한 경우, 표 4의 시료 번호 1의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 반응성이 너무 좋아지기 때문에, 소결된 세라믹의 입자 직경이 커지며, 유전율의 온도 특성이 커지고, 또한 평균 수명이 짧아지므로, 바람직하지 않다.
표 1에 나타낸 원료 분말 E와 같이, 최대 입자 직경이 0.3μm를 넘는 분말을 사용한 경우, 표 4의 시료 번호 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 커패시터의 평균 수명이 짧아질 수가 있으며, 또한 본 실시예와 같이 유전체 세라믹층의 두께를 1μm이하로 박층으로 한 경우에는, 신뢰성이 나빠질 수도 있다.
표 1에 나타낸 원료 분말 F와 같이, 평균 입자 직경이 0.15μm를 넘고 또한 최대 입자 지경이 0.3μm를 넘는 원료 분말을 사용한 경우에는, 표 4의 시료 번호 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 유전체 세라믹층이 박층일 때, 신뢰성이 나빠질 수 있으며, 또한 32kV/mm에서의 정전 용량의 변화가 과도해 질 수가 있다.
게다가, 표 1에 나타낸 원료 분말 B와 같이, 원료 분말의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만, OH기의 양이 2.0중량이하, 최대 입자 직경이 0.3μm이하, 및 평균 입자 직경이 0.05∼0.15μm의 범위내에 있더라도, 표 4의 시료 번호 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 직경비 R이 1.2를 넘는 경우에는, 유전율의 온도 변화가 과도해질 수가 있으며, 신뢰성도 낮아질 수가 있다.
또한, 마찬가지로, 표 1에 나타낸 원료 분말 B를 사용한 경우에 있어서, 표 4의 시료 번호 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 재료의 조합시에 강한 분쇄를 진행하여 소결체의 입자 직경이 원료의 입자 직경에 비하여 작아지도록 하여, 입자 직경 비 R을 0.90미만으로 한 경우에는, 유전율은 낮아지고, 정전 용량의 온도 특성이 나빠질 수도 있다.
이에 비하여, 표 4의 시료 번호 3, 4, 5, 7 및 8에서는, 유전체 세라믹층의 두께가 0.6μm로 얇은데도 불구하고, 온도에 대한 정전 용량의 변화율이 -25℃∼+85℃의 범위내에서 JIS규격에 규정하는 B특성을 만족하며, -55℃∼+125℃에서의 범위내에서 EIA규격에 규정하는 X7R 특성을 만족한다. 게다가, 상기 시료들은 고온 부하 시험에서 발생하는 고장이 될 때까지 60시간 이상을 견딜 수 있으며, 또한 1200℃이하의 온도에서 소성 가능하다. 또한, 직류 전압 인가시의 정전 용량 의 변화도 5이하로 작고, 따라서 높은 정격 전압을 확보할 수 있다.
이어서, 표 1에 나타낸 원료 분말 G∼J 중의 어느 하나를 사용하여 얻어진, 표 4에 나타낸 시료 번호 11∼19의 소성 세라믹에 관하여, 투과형 전자 현미경으로 분석한 바, 시료 번호 1∼17과 관련된 개개의 세라믹 입자 내에서 발견된 바와 같이 불균일한 조성 및 불균일한 결정계는 관찰되지 않았다.
표 1에 나타낸 원료 분말 G 및 H는, 원료 분말의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만, OH기의 양이 2.0중량이하, 최대 입자 직경이 0.3μm이하, 및 평균 입자 직경이 0.05∼0.15μm인 범위내에 있는 것이지만, 표 4의 시료 번호 11 및 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 소결체에서의 입자 직경이 커지며, 입자 직경 비 R이 1.2를 넘는 경우에는, 신뢰성이 떨어지며, 또한 3kV/mm에서의 정전 용량의 변화도 커질 수가 있다.
또한, 마찬가지로 표 1에 나타낸 원료 분말 H를 사용한 경우에 있어서, 표 4의 시료 번호 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 재료 조합시에 강한 분쇄를 진행하여 소결체의 입자 직경이 원료의 입자 직경에 비하여 작아지도록 하여, 입자 직경 비 R을 0.90미만으로 한 경우에는, 정전 용량의 온도 변화가 크며, 또한 비유전율이 작아질 수가 있다.
표 1에 나타낸 원료 분말 I와 같이, 평균 입자 직경이 0.15μm를 넘고, 또한 최대 입자 직경이 0.3μm를 넘는 경우에는, 표 4의 시료 번호 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 입자 직경 비 R이 0.90∼1.2의 범위내에 있더라도 신뢰성은 낮아지는 수가 있다.
또한, 마찬가지로 표 1에 나타낸 원료 분말 I을 사용한 경우에 있어서, 표 4의 시료 번호 18로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료의 조합시에 강한 분쇄를 진행하여 소결체의 입자 직경이 원료의 입자 직경에 비하여 적어지도록 하여, 입자 직경 비 R을 0.90미만으로 한 경우에는, 정전 용량의 온도 변화가 크고, 또한 비유전율도 적어질 수가 있다.
또한, 티탄산바륨계 분말의 개개의 입자에 있어서, 결정성이 낮은 부분의 직경이 분말 입자 직경의 0.5배 이하의 직경을 갖는, 표 1에 나타낸 원료 분말 J를 사용한 경우, 결정성이 높은 부분이 분말의 많은 영역을 차지하기 때문에, 표 4의 시료 번호 19로부터 알 수 있는 바와 같이, 유전성이 강해지며, 3kV/mm에서의 정전 용량이 증가하는 수가 있다.
이에 비하여, 표 4의 시료 12, 14 및 15에서는, 유전체 세라믹층의 두께가 0.6μm로 얇음에도 불구하고, 온도에 대한 정전 용량의 변화율이 -25℃∼+85℃의 범위내에서 JIS 규격에 규정하는 B특성을 만족하고, -55℃∼+125℃에서의 범위내에서 EIA 규격에 규정하는 X7R특성을 만족한다. 게다가, 상기 시료들은 고온 부하 시험에서 발생하는 고장이 될 때까지 60시간 이상을 견딜 수 있으며, 또한 1200℃이하의 온도에서 소성가능하다. 또한, 직류 전압 인가시의 정전 용량의 변화도 5이하로 작고, 따라서 높은 정격 전압을 확보할 수가 있다.
상술한 바와 같이, 유전체 세라믹의 복수의 입자가 개개의 입자내에서 균일한 조성 및 균일한 결정계를 가지는 것, 즉 상기 입자가 코어-셀 구조를 가지지 않는 것이더라도, 소결시의 입자 성장을 제어함으로써, 예를 들면 시료 번호 12, 14 및 15와 같이, 유전율의 온도 특성이 우수하며, 또한 신뢰성도 높은 유전체 세라믹을 얻을 수가 있다.
게다가, 상술한 실시예는 적층 세라믹 전자 부품이 적층 세라믹 커패시터인 경우에 대한 것이었으나, 거의 동일한 제조 방법에 의하여 제조되는 다층 세라믹 기판 등의 다른 적층 세라믹 전자 부품에 경우에 있어서도, 동일한 효과가 얻어진다는 것이 확인되었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 유전체 세라믹에 의하면, 출발 원료로서의 티탄산바륨계 분말에 있어서, 페로브스카이트 구조의 c축/a축의 비 및 결정 격자 중의 OH기의 양을 제어함으로써, 바람직하게는, 최대 입자 직경, 평균 입자 직경, 결정성에 의거하는 분말 입자의 구조, 및 소성시의 입자 성장을 제어함으로써, 티탄산바륨계 재료의 강유전성이 억제된다. 따라서 유전체 세라믹은 강한 전계하에서 사용되는 경우라도, 유전율의 온도 특성이 우수하며 정전 용량의 변화율이 적고 신뢰성이 높은 유전체 재료로서의 구실을 할 수가 있다.
따라서, 본 발명의 유전체 세라믹을 사용하면, 유전율의 온도 특성이 좋고 정전 용량의 변화율이 적으며, 신뢰성이 높은 고성능의 적층 세라믹 전자 부품을 얻을 수가 있다. 특히 유전체 세라믹이, 적층 세라믹 커패시터와 같이, 복수의 유전체 세라믹층과 복수의 내부 전극을 적층한 구조의 적층체를 구비하는 적층 세라믹 전자 부품에 적용되었을 때에는, 세라믹층의 두께가 1μm이하로 박층인 경우라도, 유전율의 온도 특성을 안정시킬 수가 있으며, 따라서 적층 세라믹 전자 부품의 소형화 및 박형화에 유리하다.
또한, 유전체 세라믹을 환원성 분위기중에서 소성하여 제조하는 경우, 세라믹은 환원되지 않는다. 따라서, 이 유전체 세라믹을 사용하여 본 발명에 관한 적층 세라믹 전자 부품을 구성하면, 내부 도체 재료로서 니켈 또는 니켈 합금 등의 비금속을 사용할 수가 있으며, 따라서 적층 세라믹 커패시터와 같은 적층 세라믹 전자 부품의 비용 절감을 도모할 수가 있다.
본 발명에 관한 유전체 세라믹에 의하면, 코어-셀 구조인가 아닌가에 관계 없이, 양호한 유전율의 온도 특성 및 양호한 신뢰성을 제공할 수가 잇다. 따라서, 유전체 세라믹이 코어-셀 구조를 갖지 않는 경우에는, 온도 특성 및 신뢰성이 첨가 성분의 확산 상태에 의해 영향을 받지 않기 때문에, 소성 조건에 의한 특성의 변동을 적게 할 수 있다.

Claims (30)

  1. 페로브스카이트(perovskite) 구조의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만이며, 결정 격자(crystal lattice) 중의 OH기의 양이 2.0중량이하인 티탄산바륨계 분말을 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 티탄산바륨계 분말은 최대 입자 직경이 0.3μm이하, 평균 입자 직경이 0.05∼0.15μm인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 티탄산바륨계 분말의 개개의 입자들은 결정성이 낮은 부분과 결정성이 높은 부분을 포함하며, 상기 결정성이 낮은 부분의 직경이 상기 분말의 입자 직경의 0.5배 이상인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  4. 제 1항에 있어서, (상기 유전체 세라믹의 평균 입자 직경)/(상기 티탄산바륨계 분말의 평균 입자 직경)의 비를 R로 하였을 때, R은 0.90∼1.2의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 유전체 세라믹을 구성하는 입자들은 코어 및 셀 사이에서 조성 및 결정계가 다른 코어-셀(core-shell) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 유전체 세라믹내의 입자들은 균일한 조성 및 결정계를 갖는 균일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  7. 페로브스카이트 구조의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만이며, 결정 격자 중의 OH기의 양이 2.0중량이하인 티탄산바륨계 분말을 준비하는 공정과,
    상기 티탄산바륨계 분말을 소성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 티탄산바륨계 분말을 준비하는 공정에 있어서, 최대 입자 직경이 0.3μm이하, 평균 입자 직경이 0.05∼0.15μm인 티탄산바륨계 분말이 준비되는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹의 제조 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 티탄산바륨계 분말을 준비하는 공정에 있어서, 상기 티탄산바륨계 분말의 개개의 입자들은 결정성이 낮은 부분과 결정성이 높은 부분을 포함하며, 상기 결정성이 낮은 부분의 직경이 상기 분말의 입자 직경의 0.5배 이상인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹의 제조 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 소성하는 공정에 있어서, (소성후의 상기 유전체 세라믹의 평균 입자 직경)/(준비되는 상기 티탄산바륨계 분말의 평균 입자 직경)의 비를 R로 하였을 때, R은 0.90∼1.2의 범위내에 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹의 제조 방법.
  11. 제 7항에 있어서, 소성후의 상기 유전체 세라믹을 구성하는 입자들은 코어 및 셀 사이에서 조성 및 결정계가 다른 코어-셀(core-shell) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹의 제조 방법.
  12. 제 7항에 있어서, 소성후의 상기 유전체 세라믹을 구성하는 입자들은 균일한 조성 및 결정계를 갖는 균일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹의 제조 방법.
  13. 복수의 유전체 세라믹층과, 2개의 인접하는 유전체 세라믹층간의 특정의 계면을 따라서 형성된 내부 도체로 구성된 적층체를 포함하는 적층 세라믹 전자 부품으로서,
    상기 유전체 세라믹층이 페로브스카이트 구조의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만이며, 결정 격자 중의 OH기의 양이 2.0중량이하인 티탄산바륨계 분말을 소성하여 얻어진 유전체 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 티탄산바륨계 분말은 최대 입자 직경이 0.3μm이하, 평균 입자 직경이 0.05∼0.15μm인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 티탄산바륨계 분말의 개개의 입자들은 결정성이 낮은 부분과 결정성이 높은 부분을 포함하며, 상기 결정성이 낮은 부분의 직경이 상기 분말의 입자 직경의 0.5배 이상인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품.
  16. 제 13항에 있어서, (상기 유전체 세라믹의 평균 입자 직경)/(상기 티탄산바륨계 분말의 평균 입자 직경)의 비를 R로 하였을 때, R은 0.90∼1.2의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 유전체 세라믹을 구성하는 입자들은 코어 및 셀 사이에서 조성 및 결정계가 다른 코어-셀 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품.
  18. 제 13항에 있어서, 상기 유전체 세라믹내의 입자들은 균일한 조성 및 결정계를 갖는 균일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품.
  19. 제 13항에 있어서, 상기 내부 도체는 비금속(base metal)을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 내부 도체는 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품.
  21. 제 13항에 있어서, 상기 적층체의 측면상의 서로 다른 위치에 형성되는 복수의 외부 전극을 더 포함하며, 복수의 상기 내부 도체는, 상기 외부 전극들중의 한 쪽에 전기적으로 접속되도록, 상기 각 내부 도체의 한 단부를 상기 측면에 노출시킨 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품.
  22. 페로브스카이트 구조의 c축/a축의 비가 1.000이상 및 1.003미만이며, 결정 격자 중의 OH기의 양이 2.0중량이하인 티탄산바륨계 분말을 준비하는 공정과,
    상기 티탄산바륨계 분말을 포함하는 복수의 세라믹 그린 시트와, 상기 세라믹 그린 시트 사이의 특정의 계면을 따라서 형성된 내부 도체를 적층한 적층체를 제작하는 공정과,
    상기 티탄산바륨계 분말을 소성함으로써 유전체 세라믹을 제공하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 티탄산바륨계 분말을 준비하는 공정에 있어서, 최대 입자 직경이 0.3μm이하, 평균 입자 직경이 0.05∼0.15μm인 티탄산바륨계 분말이 준비되는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 티탄산바륨계 분말을 준비하는 공정에 있어서, 상기 티탄산바륨계 분말의 개개의 입자들은 결정성이 낮은 부분과 결정성이 높은 부분을 포함하며, 상기 결정성이 낮은 부분의 직경이 상기 분말의 입자 직경의 0.5배 이상인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 소성하는 공정에 있어서, (소성후의 상기 유전체 세라믹의 평균 입자 직경)/(준비되는 상기 티탄산바륨계 분말의 평균 입자 직경)의 비를 R로 하였을 때, R은 0.90∼1.2의 범위내에 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
  26. 제 22항에 있어서, 소성후의 상기 유전체 세라믹을 구성하는 입자들은 코어 및 셀 사이에서 조성 및 결정계가 다른 코어-셀 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
  27. 제 22항에 있어서, 소성후의 상기 유전체 세라믹내의 입자들은, 균일한 조성 및 결정계를 갖는 균일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
  28. 제 22항에 있어서, 상기 내부 도체는 비금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 내부 도체는 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
  30. 제 22항에 있어서, 상기 적층체를 제작하는 공정은, 상기 각 내부 도체의 한 부를 상기 적층체의 측면에 노출시킨 상태로, 상기 내부 도체들을 인접하는 2개의 세라믹 그린 시트 사이의 특정의 계면을 따라서 형성하는 공정과, 상기 각 내부 도체의 상기 노출된 단부가 대응하는 외부 전극에 전기적으로 접속되도록, 상기 적층체의 상기 측면상에 복수의 외부 전극을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자 부품의 제조 방법.
KR1019990001480A 1998-01-20 1999-01-19 유전체 세라믹과 그 제조방법, 및 적층 세라믹 전자부품과 그 제조방법 KR100278416B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10-8419 1998-01-20
JP841998 1998-01-20
JP23673598A JP3391268B2 (ja) 1998-01-20 1998-08-24 誘電体セラミックおよびその製造方法、ならびに、積層セラミック電子部品およびその製造方法
JP10-236735 1998-08-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990067988A KR19990067988A (ko) 1999-08-25
KR100278416B1 true KR100278416B1 (ko) 2001-01-15

Family

ID=26342932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990001480A KR100278416B1 (ko) 1998-01-20 1999-01-19 유전체 세라믹과 그 제조방법, 및 적층 세라믹 전자부품과 그 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (2) US6303529B1 (ko)
JP (1) JP3391268B2 (ko)
KR (1) KR100278416B1 (ko)
NL (1) NL1011084C2 (ko)
TW (1) TW419685B (ko)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3391268B2 (ja) * 1998-01-20 2003-03-31 株式会社村田製作所 誘電体セラミックおよびその製造方法、ならびに、積層セラミック電子部品およびその製造方法
CN1178240C (zh) * 2000-02-03 2004-12-01 太阳诱电株式会社 叠层陶瓷电容器及其制造方法
JP2001240466A (ja) * 2000-02-28 2001-09-04 Taiyo Yuden Co Ltd 誘電体磁器と積層セラミック電子部品
JP4627876B2 (ja) * 2000-12-27 2011-02-09 京セラ株式会社 誘電体磁器および積層型電子部品
JP4660935B2 (ja) * 2001-02-05 2011-03-30 株式会社村田製作所 正方晶ペロブスカイト構造を有するチタン酸バリウム系セラミック粉末の製造方法
JP4652595B2 (ja) * 2001-03-21 2011-03-16 京セラ株式会社 温度特性に優れた誘電体磁器
JP3987692B2 (ja) * 2001-06-12 2007-10-10 太陽誘電株式会社 誘電体磁器組成物及び磁器コンデンサ
JP3804474B2 (ja) * 2001-06-22 2006-08-02 株式会社村田製作所 セラミック原料粉末の製造方法
TW569254B (en) * 2001-11-14 2004-01-01 Taiyo Yuden Kk Ceramic capacitor and its manufacturing method
JP3858717B2 (ja) * 2002-02-13 2006-12-20 松下電器産業株式会社 セラミックコンデンサとその製造方法
JP4080799B2 (ja) * 2002-06-28 2008-04-23 三井金属鉱業株式会社 金属材表面への誘電体フィラー含有ポリイミド被膜の形成方法並びにプリント配線板用のキャパシタ層形成用の銅張積層板の製造方法及びその製造方法で得られた銅張積層板
US6977806B1 (en) * 2003-02-26 2005-12-20 Tdk Corporation Multi-layered unit including electrode and dielectric layer
US6788522B1 (en) * 2003-02-26 2004-09-07 Tdk Corporation Multi-layered unit including electrode and dielectric layer
JPWO2004077565A1 (ja) * 2003-02-27 2006-06-08 Tdk株式会社 薄膜容量素子ならびにそれを含んだ電子回路および電子機器
JP4182007B2 (ja) * 2004-01-30 2008-11-19 Tdk株式会社 積層セラミックコンデンサ
JP2005294314A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Tdk Corp 積層セラミックコンデンサ
JP4073416B2 (ja) 2004-03-31 2008-04-09 Tdk株式会社 積層セラミックコンデンサ
US20050253510A1 (en) * 2004-05-11 2005-11-17 Shogo Nasu Light-emitting device and display device
US20060169389A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Barber Daniel E Electrode paste for thin nickel electrodes in multilayer ceramic capacitors and finished capacitor containing same
JP2006248802A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Kyocera Corp 複合酸化物粉末の製法および複合酸化物粉末、並びに複合酸化物セラミックス
JP4782552B2 (ja) * 2005-11-28 2011-09-28 京セラ株式会社 誘電体磁器
JP2008078593A (ja) * 2006-09-20 2008-04-03 Taiyo Yuden Co Ltd 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法
JP2008084914A (ja) * 2006-09-26 2008-04-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 積層コンデンサ
JP5078307B2 (ja) * 2006-09-27 2012-11-21 京セラ株式会社 誘電体磁器およびその製法、ならびにコンデンサ
JP2008162817A (ja) 2006-12-27 2008-07-17 Samsung Electro Mech Co Ltd 誘電体セラミックス材料及びその製造方法並びにセラミックコンデンサ
CN101970373A (zh) * 2008-02-05 2011-02-09 株式会社村田制作所 介电陶瓷及层叠陶瓷电容器
KR101788533B1 (ko) * 2009-06-25 2017-10-23 에스톨, 인코포레이티드 용융 석영 수평형 소성로 및 조립체
JP5445412B2 (ja) * 2010-09-17 2014-03-19 株式会社村田製作所 複合酸化物粉末の製造方法
KR101589567B1 (ko) * 2010-12-06 2016-01-29 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 적층 세라믹 전자부품, 및 적층 세라믹 전자부품의 제조방법
JP5903989B2 (ja) * 2012-03-30 2016-04-13 Tdk株式会社 誘電体磁器組成物および積層セラミックコンデンサ
JP2013258230A (ja) * 2012-06-12 2013-12-26 Murata Mfg Co Ltd セラミック電子部品
KR20140020473A (ko) * 2012-08-08 2014-02-19 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법
JP7221718B2 (ja) * 2019-02-13 2023-02-14 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法
KR20200137820A (ko) 2019-05-31 2020-12-09 삼성전기주식회사 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 전자부품

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2193713B (en) * 1986-07-14 1990-12-05 Cabot Corp Method of producing perovskite-type compounds.
US5445806A (en) * 1989-08-21 1995-08-29 Tayca Corporation Process for preparing fine powder of perovskite-type compound
JP3183675B2 (ja) * 1991-05-27 2001-07-09 ティーディーケイ株式会社 セラミック誘電体材料、積層セラミックコンデンサおよび積層セラミックコンデンサの経時劣化防止方法
JP3180690B2 (ja) * 1996-07-19 2001-06-25 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサ
DE19737324A1 (de) * 1997-08-28 1999-03-04 Philips Patentverwaltung Vielschichtkondensator mit silber- und seltenerdmetalldotiertem Bariumtitanat
JP3391269B2 (ja) * 1998-01-20 2003-03-31 株式会社村田製作所 誘電体セラミックおよびその製造方法、ならびに、積層セラミック電子部品およびその製造方法
JP3391268B2 (ja) * 1998-01-20 2003-03-31 株式会社村田製作所 誘電体セラミックおよびその製造方法、ならびに、積層セラミック電子部品およびその製造方法
JP2000327414A (ja) * 1999-05-24 2000-11-28 Murata Mfg Co Ltd 耐還元性誘電体セラミックおよび積層セラミックコンデンサ
JP3780851B2 (ja) * 2000-03-02 2006-05-31 株式会社村田製作所 チタン酸バリウムおよびその製造方法ならびに誘電体セラミックおよびセラミック電子部品

Also Published As

Publication number Publication date
NL1011084C2 (nl) 1999-07-21
US6383323B1 (en) 2002-05-07
TW419685B (en) 2001-01-21
US20020020483A1 (en) 2002-02-21
JP3391268B2 (ja) 2003-03-31
US6303529B1 (en) 2001-10-16
JPH11273985A (ja) 1999-10-08
KR19990067988A (ko) 1999-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100278416B1 (ko) 유전체 세라믹과 그 제조방법, 및 적층 세라믹 전자부품과 그 제조방법
KR100278417B1 (ko) 유전체 세라믹과 이것의 제조방법, 및 적층 세라믹 전자부품과
EP1130004B1 (en) Manufacturing method for oxide having perovskite structure
KR100380579B1 (ko) 적층형 세라믹 칩 콘덴서 및 그 제조방법
KR100307681B1 (ko) 유전체 세라믹 조성물, 적층 세라믹 커패시터 및 적층 세라믹 커패시터의 제조방법
KR100375719B1 (ko) 유전체 세라믹 조성물 및 모놀리식 세라믹 커패시터
JP3878778B2 (ja) 誘電体磁器組成物および電子部品
JP5077362B2 (ja) 誘電体セラミック及び積層セラミックコンデンサ
KR102163417B1 (ko) 적층 세라믹 커패시터
US20040169967A1 (en) Dielectric ceramic and monolithic ceramic capacitor including same
KR20190116153A (ko) 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
JP3146967B2 (ja) 非還元性誘電体セラミック及びそれを用いた積層セラミック電子部品
JP2005022891A (ja) 誘電体磁器および積層型電子部品
JP2003048774A (ja) 誘電体磁器及びその製法並びに積層型電子部品
JP3603607B2 (ja) 誘電体セラミック、積層セラミックコンデンサおよび積層セラミックコンデンサの製造方法
JP7037945B2 (ja) セラミックコンデンサおよびその製造方法
JP2004323315A (ja) 誘電体磁器組成物及びその製造方法並びにそれを用いた積層セラミックコンデンサ
CN105359236B (zh) 层叠陶瓷电容器
WO2009098918A1 (ja) 誘電体セラミック及び積層セラミックコンデンサ
JP3945033B2 (ja) 積層セラミックコンデンサの製造方法
JP7262640B2 (ja) セラミックコンデンサ
JP3146966B2 (ja) 非還元性誘電体セラミック及びそれを用いた積層セラミック電子部品
JP4487476B2 (ja) 誘電体磁器組成物および電子部品
JP4652595B2 (ja) 温度特性に優れた誘電体磁器
JP2024100560A (ja) 積層セラミック電子部品および誘電体材料

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120919

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130924

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140923

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151012

Year of fee payment: 16

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161007

Year of fee payment: 17

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171011

Year of fee payment: 18