KR100616677B1 - 유전체용 글라스 프릿트, 유전체 자기조성물, 적층세라믹커패시터 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
유전체용 글라스 프릿트, 유전체 세라믹 조성물, 적층세라믹 커패시터와 그 제조방법이 제공된다.
이 유전체용 글라스 프릿트는, aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되고, 상기 a+b+c+d+e+f+g+h=100으로, 상기 20≤a≤35, 20≤b≤35, 20≤c≤30, 3≤d≤5, 2≤e≤12, 2≤f≤10, 1≤g≤12, 1≤h≤7을 만족하는 것이다.
또한, 본 발명의 유전체 세라믹 조성물은, 주성분으로 (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3의 100중량부와, 상기 주성분 100중량부에 대해 aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되는 글라스 0.5~2.5중량부와 Mn화합물 1.0~5.0 중량부를 포함하고, 상기 R은 Mg, Sr에서 선택된 1종, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1, a+b+c+d+e+f+g+h=100으로, 상기 20≤a≤35, 20≤b≤35, 20≤c≤30, 3≤d≤5, 2≤e≤12, 2≤f≤10, 1≤g≤12, 1≤h≤7을 만족하는 것이다. 또한, 본 발명에서는 이 유전체 세라믹 조성물을 이용하는 적층세라믹 커패시터와 그 제조방법도 제공된다. 본 발명에서는 리튬 보로실리케이트 글라스에서 4배위 보론의 비율을 높여 구조적 특성이 강화되고, Al2O3, TiO2, ZrO2에 의해 내산성도 개선된다.
Cu내부전극, 온도보상용 커패시터, 겔화, 글라스 뭉침
Description
도 1은 리튬 보로실리케이트 글라스에서 보론의 결합구조 형태에 대한 모식도이다.
도 2는 리튬 보로실리케이트 글라스의 구조분석 결과에 대한 그래프이다.
도 3은 리튬 보로실리케이트 글라스에서 4배위 보론과 3배위 보론의 비율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실험실 규모에서 유전체 슬러리의 점도경시변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 양산 규모에서 유전체 슬러리의 점도경시변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 소성시편에 대한 미세구조 사진이다.
도 7은 소성시편의 미세구조 사진으로,
도 7(a)는 종래의 글라스 프릿트를 사용한 경우이고
도 7(b)는 A11의 글라스 프릿트를 사용한 경우이고
도 7(c)는 A11의 글라스 프릿트를 사용하고, 유전체에 필러를 사용한 경우이다.
도 8은 Ni도금액에 대한 소성시편의 내산성 실험결과 사진이다.
도 9는 Sn도금액에 대한 소성시편의 내산성 실험결과 사진이다.
일본 공개특허공보 1999-283860
한국 공개특허공보 2001-0048867
일본 공개특허공보 2002-356371
한국 공개특허공보 2003-0037351
본 발명은 유전체용 글라스 프릿트와 유전체 세라믹 조성물 및 적층세라믹 커패시터와 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 리튬 보로실리케이트 글라스에서 4배위 보론의 비율을 높여 유전체 슬러리의 겔화를 방지하고 또한, 적층세라믹 커패시터의 유전체층 표면에 글라스의 뭉침을 최소화 또는 생성 자체를 방지하는 것이다.
최근 전자제품의 소형화, 경량화의 요구에 따라 적층세라믹 커패시터의 사용량이 증가되고 있다. 적층세라믹 커패시터는 휴대전화, 노트북, PDA 등의 이동통신기기에 많이 사용되고 있다.
적층세라믹 커패시터는 복수의 유전체층과 이 복수의 유전체 세라믹층의 사 이에 내부전극이 적층되고, 적층체의 양단에는 내부전극층과 전기적으로 접속하도록 외부전극이 형성된다. 적층세라믹 커패시터의 내부전극에는 고가의 Pd 대신 저가의 Ni, Cu 또는 이들의 합금이 사용되고 있다. 특히, 온도보상용 적층세라믹 커패시터에는 저항과 용량변화가 적은 Cu를 내부전극으로 사용하려는 노력이 진행되고 있다. 그러나, Cu는 녹는점이 낮아 1000℃이하에서 저온소성할 수 있는 유전체 세라믹 조성물이 개발되어야 한다.
저온소성이 가능한 온도보상용 적층세라믹 커패시터에 관한 종래기술로는 일본 공개특허공보 1999-283860, 일본 공개특허공보 2002-256371, 한국 공개특허공보 2001-0048867호가 있다. 이들 기술은 Cu를 내부전극으로 사용하기 위하여 유전체 세라믹에 글라스 프릿트를 적용한 기술들이다.
먼저, 일본 공개특허공보 1999-283860호는 유전체 세라믹이 Ca(Zr1-yTiy)O3의 주성분과, 상기 주성분 100중량부에 대해 aSiO2-bB2O3-eCaO(25≤a≤45, 45≤b≤65, 5≤e≤20)계 글라스 0.5~2.5중량부와 MnCO3 환산으로 Mn화합물 1.0~3.0 중량부로 조성되는 적층세라믹 커패시터에 관한 것이다.
일본 공개특허공보 2002-256371호는 유전체 세라믹층이 (Ca1-xMgx)(Zr1-yTiy)O3의 주성분과, 상기 주성분 100중량부에 대해 aSiO2-bB2O3-cLi2O-eCaO-iBaO(0.1≤a≤0.7, 0.15≤b≤0.89, 0.01≤c≤0.5, 0<d≤0.4, 0<i≤0.4)계 글라스 0.5~2.5중량부와 MnO2로 조성되는 것이다.
한국 공개특허공보 2001-0048867호는 유전체 세라믹층이 MnO2:1~5중량%, aSiO2-bB2O3-cLi2O-fAl2O3-iRO-jRO2(10≤a≤50, 10≤b≤60, 10≤c≤50, 0<f≤10, 0<I+j≤25)계 글라스:0.5~10중량부 및 나머지 (Ca1-xSrx)(Zr1-yTiy)O3(0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1)로 조성되는 적층세라믹 커패시터에 관한 것이다. 상기 글라스에서 R은 Ba, Ca, Sr, Mn, Mg, Zn, Ti, Pb, Ce이다.
상기한 종래기술은 유전체 세라믹에 글라스 프릿트를 첨가하여 저온소성을 실현하고 있다. 그러나, 글라스 프릿트를 세라믹 슬러리에 배합할 경우에 장시간이 지나게 되면 슬러리의 점도 증가로 인한 겔화로 인해 양산적용이 어려운 문제가 있다. 또한, 세라믹 슬러리에서 글라스의 일부 성분의 용출이나 휘발에 따른 조성변경으로 인해 글라스의 유동성이 저하되어 세라믹 소결체의 표면에서 글라스 뭉침(agglomeration)이 발생하는 단점이 있다. 상기한 적층세라믹 커패시터는 내산성도 그리 좋은 편이 아니다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 유전체 슬러리의 겔화 및 유전체의 소성과정에서 글라스의 뭉침을 방지할 수 있고 또한, 내산성도 개선할 수 있는 유전체용 글라스 프릿트를 제공하는데, 그 목적이 있다.
또한, 이 글라스 프릿트를 이용하는 유전체 세라믹 조성물과 적층세라믹 커패시터 및 그 제조방법을 제공하는데도 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유전체용 유전체 글라스 프릿트는,
aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되고, 상기 a+b+c+d+e+f+g+h=100으로, 상기 20≤a≤35, 20≤b≤35, 20≤c≤30, 3≤d≤5, 2≤e≤12, 2≤f≤10, 1≤g≤12, 1≤h≤7을 만족하는 것이다.
본 발명의 글라스 프릿트에서, 상기 aSiO2 가 20≤a≤25 이고, 상기 bB2O3와 cLi2O가 b/c> 0.9을 만족하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 bB2O3와 cLi2O가 0.93≤b/c≤1.66을 만족하는 것이다.
또한, 본 발명의 글라스 프릿트에서 상기 SiO2가 25<a≤35이고, 상기 bB2O3와 cLi2O에서 b/c<0.9을 만족하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 bB2O3와 cLi2O에서 0.86≤b/c≤0.88을 만족하는 것이다.
또한, 본 발명의 글라스 프릿트에서 3배위 보론(BO3)과 4배위 보론(BO4)의 비율이 3.235~3.437을 만족하는 것이 가장 바람직하다.
상기 본 발명의 유전체 세라믹 조성물은,
주성분으로 (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3의 100중량부와,
상기 주성분 100중량부에 대해 aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되는 글라스 0.5~2.5중량부와 Mn화합물 1.0~5.0 중량부를 포함하고, 상기 R은 Mg, Sr에서 선택된 1종, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1, a+b+c+d+e+f+g+h=100으로, 상기 20≤a≤35, 20≤b≤35, 20≤c≤30, 3≤d≤5, 2≤e≤12, 2≤f≤10, 1≤g≤12, 1≤h≤7을 만족하는 것이다.
본 발명의 유전체 세라믹 조성물에서, 상기 aSiO2가 20≤a≤25 이고, 상기 bB2O3와 cLi2O가 b/c> 0.9을 만족하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 bB2O3와 cLi2O가 0.93≤b/c≤1.66을 만족하는 것이다.
또한, 본 발명의 유전체 세라믹 조성물에서 상기 SiO2가 25<a≤35이고, 상기 bB2O3와 cLi2O에서 b/c<0.9을 만족하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 bB2O3와 cLi2O에서 0.86≤b/c≤0.88을 만족하는 것이다.
또한, 본 발명의 유전체 세라믹 조성물에서 3배위 보론(BO3)과 4배위 보론(BO4)의 비율이 3.235~3.437을 만족하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 유전체 세라믹 조성물에는 주성분 100중량부에 대해 ZrSiO4, SiO2, ZrO2, Al2O3의 그룹에서 선택되는 1종이상의 필러를 추가로 0.2~1.0중량부 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 적층세라믹 커패시터는
복수의 유전체 세라믹층과
이 복수의 유전체 세라믹층의 사이에는 Cu 내부전극이 적층되고,
상기 적층체의 양단에 상기 내부전극층과 전기적으로 접속하도록 Cu 외부전극이 형성되고,
상기 유전체 세라믹층이, 주성분으로 (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3의 100중량부와,
상기 주성분 100중량부에 대해 aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되는 글라스 0.5~2.5중량부와 Mn화합물 1.0~5.0 중량부를 포함하고,
상기 R은 Mg, Sr에서 선택된 1종, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1, a+b+c+d+e+f+g+h=100으로, 상기 20≤a≤35, 20≤b≤35, 20≤c≤30, 3≤d≤5, 2≤e≤12, 2≤f≤10, 1≤g≤12, 1≤h≤7을 만족하는 것이다.
본 발명의 적층세라믹 커패시터에서 상기 aSiO2 가 20≤a≤25 이고, 상기 bB2O3와 cLi2O가 b/c> 0.9을 만족하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 bB2O3와 cLi2O가 0.93≤b/c≤1.66을 만족하는 것이다.
또한, 본 발명의 적층세라믹 커패시터에서 상기 SiO2가 25<a≤35이고, 상기 bB2O3와 cLi2O에서 b/c<0.9을 만족하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 bB2O3와 cLi2O에서 0.86≤b/c≤0.88을 만족하는 것이다.
또한, 본 발명의 적층세라믹 커패시터에서 3배위 보론(BO3)과 4배위 보론(BO4)의 비율이 3.235~3.437을 만족하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 적층세라믹 커패시터에는 주성분 100중량부에 대해 ZrSiO4, SiO2, ZrO2, Al2O3의 그룹에서 선택되는 1종이상의 필러를 추가로 0.2~1.0중량부 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 적층세라믹 커패시터의 유전체층 표면에는 글라스 뭉침의 크기가 최소화 되거나 글라스 뭉침의 생성 자체를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 적층세라믹 커패시터의 제조방법은,
상기한 본 발명의 유전체 세라믹 조성물로 형성된 유전체 시트의 표면상에 Cu내부전극을 형성하는 단계,
상기 Cu내부전극이 형성된 유전체시트를 적층하고 압착한후, 절단하여 적층체를 형성하는 단계,
상기 적층체의 양단에 상기 Cu내부전극과 전기적으로 접속하는 Cu외부전극 페이스트를 도포하는 단계,
상기 Cu외부전극이 형성된 적층체를 동시소성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 동시소성이란 상기 적층체의 가소 및 소성 공정과 외부전극의 소성을 별도로 하지 않고 동시에 한다는 것이다. 즉 동시소성은 종래 적층체의 가소 및 소성의 조건으로 유전체층, 내부전극, 외부전극을 한번에 처리하는 것을 의미한다.
상기 Cu외부전극 페이스트는 Cu금속:40~70중량%, (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3 (R은 Mg, Sr에서 선택된 1종, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1,
)세라믹분말 5~20중량%, 결합제:1.6~5.6중량%, 나머지 용제로 조성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 결합제는 에틸 셀룰로오스계 결합제가 바람직하다. 상기 소성은 900~970℃에서 행하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명자들은 유전체 슬러리의 겔화는 글라스에서 용출되는 B3+와 바인더의 OH가 결합하여 발생한다는 사실에 주목하여 글라스에서 B3+의 용출을 억제할 수 있는 메커니즘을 규명하여 본 발명을 완성한 것이다.
리튬 보로실리케이트 글라스는 보론의 약한 결합력으로 인하여 슬러리 배합 시 용출이나 승온시 휘발된다. 이와 같은 B3+가 용출하게 되면 상대적인 유동성의 저하로 그 이동이 적체되어 글라스의 뭉침이 나타나게 되는 것이다.
따라서, 리튬 보로실리케이트의 글라스에서 보론의 결합력을 강화시키는 것이 중요하다.
도 1에는 리튬 보로실리케이트 글라스에서 보론과 산소의 결합구조를 나타낸 것이다. 도 1(a)과 도 1(b)에는 보로실 그룹, 트리-보레이트 그룹의 3배위 보론의 기본 구조가 나타나 있다. 도 1(c)와 도 1(d)에는 펜타-보레이트와 디-보레이트 그룹의 4배위 보론의 기본 구조가 나타나 있다.
실제 리튬 보로실리케이트의 경우 이러한 3배위 보론과 4배위 보론이 혼재되어 있다. 본 발명자들은 리튬 보론실리케이트 글라스에서 SiO2, B2O3, Li2O의 함량에 따라 4배위 구조가 증가하여 글라스의 구조적특성이 강화되어 유전체슬러리의 겔화 및 글라스 뭉침현상이 개선되는 것을 밝혀낸 것이다. 특히, SiO2의 함량에 따른 B2O3와 Li2O의 비에 따라 4배위 보론의 비율을 현격히 높일 수 있다는 것도 규명한 것이다.
또한, 리튬 보로실리케이트 글라스는 저온소성을 위해 다량의 B2O3 및 Li2O을 첨가하며, 이에 따라 SiO2의 함량 감소에 의해 글라스의 내산성이 저하된다. 따라서, 이의 보완을 위하여 Al2O3, ZrO2, TiO2를 첨가하여 내산성을 개선하는 것도 중요하다.
이러한 관점에서 설계된 본 발명의 글라스 프릿트, aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되고, 상기 a+b+c+d+e+f+g+h=100으로, 상기 20≤a≤35, 20≤b≤35, 20≤c≤30, 3≤d≤5, 2≤e≤12, 2≤f≤10, 1≤g≤12, 1≤h≤7을 만족한다. 이들에 대해 구체적으로 설명한다.
산화규소(SiO2)의 함량은 20~35㏖%가 바람직하다.
산화규소는 실리콘 원자가 그 주위를 둘러싼 4개의 산소원자를 사이에 두고 인접하는 4개의 실리콘 원자와 결합하는 구조를 가지고 있다. 산화규소는 글라스 망목형성산화물(glass network-former)로서, 유리의 연화온도 및 내산성을 결정하는 가장 큰 인자로 작용한다. 산화규소의 함량이 20㏖%미만의 경우에는 모재로부터의 확산성이 떨어져 소결성을 저하시킬 수 있다. 35㏖%초과시 연화온도가 높아져 저온소성용 소결조제로 부적합할 수 있다.
산화보론(B2O3)의 함량은 20~35㏖%가 바람직하다.
산화보론은 글라스 망목형성산화물(glass network-former)로서 산화규소와 치환되어 유리전이온도, 연화온도 등의 온도 특성을 감소시키는 역할을 한다. 이를 위해 산화보론은 20㏖%이상 첨가하는 것이 바람직하다. 유리 성분중에 산화보론 첨가량 이 35㏖%까지는 화학적내구성 및 기계적 강도에 큰 영향을 미치지 않고 연화온도를 낮추는 역할을 하지만, 35㏖%초과시에는 유리의 구조를 약화시키고 화학적 내구성 및 기계적 강도의 저하를 가져올 수 있다.
산화리튬(Li2O)의 함량은 20~30㏖%가 바람직하다.
산화리튬은 글라스 망목수식산화물 (glass network-modifier)로서 산화규소 혹은 산화보론에 의한 글라스 망목을 끊어 뱃치(batch)의 용융도를 향상시키는 융제(flux) 역할을 하며, 연화점 및 글라스전이온도를 낮추어 주는 역할을 한다. 산화리튬의 함량이 20㏖% 미만시 글라스의 연화온도가 너무 높아지며, 30㏖% 초과시 연화온도가 너무 낮고, 내산성이 현저히 저하된다.
산화칼륨(K2O)의 함량은 3~5㏖%가 바람직하다.
산화칼륨은 산화리튬과 마찬가지로 글라스 망목수식산화물 (glass network-modifier)로서 산화규소 혹은 산화보론에 의한 글라스 망목을 끊어 뱃치(batch)의 용융도를 향상시키는 융제(flux) 역할을 하며, 연화점 및 글라스 전이온도를 낮추어 주는 역할을 한다. 특히 산화리튬 등의 다른 알카리 산화물과 동시에 투입될 경우 구조적으로 상호 보완되는 효과(혼합 알카리 효과)가 생겨 구조를 일부 강화시켜주는 역할을 한다. 산화칼륨의 함량이 3~5㏖% 사이에서 적절한 연화온도를 가지며, 산화리튬과의 적절한 구조 보상효과를 나타낸다.
산화칼슘(CaO)의 함량은 2~12㏖%가 바람직하다.
산화칼슘은 망목수식산화물로 알카리금속에 의해 약해진 글라스 구조를 강화시켜주는 역할을 한다. 알카리토류산화물(alkaliearthmetaloxides)로 점도에 영향을 미치고 화학적내구성을 향상시킨다. 그러나, 산화칼슘은 글라스를 쇼트 글라스(short glass)화 시키는 단점도 있다. 산화칼슘은 구조 강화를 위해 2㏖%이상 첨가하며, 12㏖% 초과시에는 연화온도 범위를 벗어난다.
산화알루미늄(Al2O3)의 함량은 2~10㏖%가 바람직하다.
산화알루미늄은 글라스 구조내의 중간산화물(Intersticial oxides)로 작용하며, 유리의 롱화(long), 즉, 작업온도범위를 넓게고, 구조를 강화 시키며, 화학적내구성을 증가시키고, 결정화를 방지할 수 있다. 산화알루미늄의 함량이 2㏖%미만의 경우에는 구조 강화 효과가 없으며, 10㏖% 초과시에는 연화온도 범위를 벗어난다.
산화티타니윰(TiO2)의 함량은 1~12㏖%가 바람직하다.
산화티타니윰은 글라스 구조내의 중간산화물(Intersticial oxides)로 작용하며, 유리의 롱화(long), 즉, 작업온도범위를 넓게하고, 구조를 강화 시키며, 화학적내구성을 증가시키고, 결정화를 방지할 수 있다. 산화티타니윰의 함량이 1㏖% 미만의 경우에는 구조 강화 효과가 없으며, 12㏖% 초과의 경우에는 연화온도 범위를 벗어 난다.
산화지르코니윰(ZrO2)의 함량은 1~7㏖%가 바람직하다.
산화지르코니윰은 글라스 구조내의 중간산화물(Intersticial oxides)로 작용하며, 유리의 롱화(long), 즉, 작업온도범위를 넓게하고, 구조를 강화 시키며, 화학적내구성을 증가시키고, 결정화를 방지할 수 있다. 산화지르코니윰의 함량이 1㏖% 미만의 경우에는 구조 강화 효과가 없으며, 7㏖% 초과하면 연화온도 범위를 벗어난다.
본 발명에 따라 슬러리의 겔화와 글라스 뭉침을 방지하기 위한 최적의 글라스 조성은 SiO2의 함량에 따라 B2O3/Li2O의 비를 적절히 제어하는 것이다.
SiO2의 함량이 20≤SiO2≤25 일 때, B2O3/cLi2O>0.9, 보다 바람직하게는 0.93~1.66을 만족하는 것이다.
또한, SiO2가 25< SiO2≤35일 때, B2O3/cLi2O <0.9, 보다 바람직하게는 0.86~0.88을 만족하는 것이다.
본 발명의 리튬 보로실리케이트 글라스 프릿트에서 3배위 보론(BO3)과 4배위 보론(BO4)의 비율이 3.235~3.437을 만족하는 경우에는 글라스의 뭉침 발생을 완전히 방지할 수 있다. 이를 만족하는 글라스는 본 발명의 글라스 성분계에서 SiO2의 함량이 20≤SiO2≤25 일 때, B2O3/cLi2O의 함량이 0.93~1.66을 만족하는 것이다. 글라스에서 3배위 보론과 4배위 보론의 비율측정은 B Solid-NMR(Solid/Micro-Imaging High Resolution NMR, Bruker, AVANCE 400 WB, DSX-400, Germany)을 이용하여 측정할 수 있다.
본 발명에서 글라스 프릿트는 0.8~1.0㎛가 가장 바람직하다.
본 발명에 따라 유전체 세라믹 조성물은 다음과 같다.
유전체슬러리의 겔화와 유전체에서 글라스의 뭉침 그리고 내산성이 요구되는 유전체 세라믹에는 본 발명의 글라스 프릿트가 적용될 수 있다. 본 발명의 글라스 프릿트가 적용될 수 있는 가장 바람직한 유전체 세라믹 조성물은 다음과 같다.
주성분으로 (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3의 100중량부와,
상기 주성분 100중량부에 대해 aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되는 글라스 0.5~2.5중량부와 Mn화합물 1.0~5.0 중량부를 포함하고,
상기 R은 Mg, Sr에서 선택된 1종, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1, a+b+c+d+e+f+g+h=100으로, 상기 20≤a≤35, 20≤b≤35, 20≤c≤30, 3≤d≤5, 2≤e≤12, 2≤f≤10, 1≤g≤12, 1≤h≤7을 만족하는 것이다.
주성분은 (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3의 세라믹 분말로서, 여기서 R은 Mg, Sr에서 선택된 1 종이고 , x와 y는 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1의 조건을 만족한다. 본 발명에 적용될 수 있는 주성분은 Ca(Zr1-yTiy)O3, (Ca1-xSrx)(Zr1-yTiy)O3, (Ca1-xMgx)(Zr1-yTiy)O3 등이 있는데, 가장 바람직하게는 Ca(Zr1-yTiy)O3이다.
바람직하게는, 부성분으로서 소결촉진제의 역할을 하는 Mn화합물을 첨가하는 것이다. Mn화합물은 MnO2, MnCO3 등이 있다. Mn화합물의 함량은 주성분 100중량부에 대해 1~5중량부가 바람직한다. Mn화합물의 함량이 1중량부미만의 경우에는 소결촉진제의 역할을 제대로 하지 못하여 원하는 소성온도에서 미소성이 발생할 수 있고, 5중량부 초과의 경우에는 그레인이 커질 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 유전체 세라믹 조성물에는 상기한 본 발명의 글라스 프릿트가 적용된다. 본 발명의 글라스 프릿트에서 SiO2의 함량이 20≤SiO2≤25 일 때, B2O3/cLi2O>0.9, 보다 바람직하게는 0.93~1.66을 만족하는 것이다. 또한, SiO2가 25< SiO2≤35일 때, B2O3/cLi2O <0.9, 보다 바람직하게는 0.86~0.88을 만족하는 것이다.
본 발명의 리튬 보로실리케이트 글라스 프릿트에서 3배위 보론(BO3)과 4배위 보론(BO4)의 비율이 3.235~3.437을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 유전체 세라믹 조성물에는 주성분 100중량부에 대해 ZrSiO4, SiO2, ZrO2, Al2O3의 그룹에서 선택되는 1종이상의 필러를 추가로 0.2~1.0중량부 포함하는 것이 바람직하다. 필러는 주성분 분말과 글라스 프릿트의 사이에서 젖음성을 향상시켜 미세구조를 치밀하게 한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 필러의 함량이 0.2중량부이상 첨가되어야 하며, 1.0중량부 초과의 경우에는 글라스의 유동성을 떨어뜨릴 수 있어 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 적층세라믹 커패시터는
복수의 유전체 세라믹층과
이 복수의 유전체 세라믹층의 사이에는 Cu 내부전극이 적층되고,
상기 적층체의 양단에 상기 내부전극층과 전기적으로 접속하도록 Cu 외부전극이 형성되고,
상기 유전체 세라믹층이, 주성분으로 (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3의 100중량부와,
상기 주성분 100중량부에 대해 aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되는 글라스 0.5~2.5중량부와 Mn화합물 1.0~5.0 중량부를 포함하고,
상기 R은 Mg, Sr에서 선택된 1종, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1, a+b+c+d+e+f+g+h=100으로, 상기 20≤a≤35, 20≤b≤35, 20≤c≤30, 3≤d≤5, 2≤e≤12, 2≤f≤10, 1≤g≤12, 1≤h≤7을 만족하는 것이다.
본 발명의 유전체 세라믹 조성물에는 상기한 본 발명의 글라스 프릿트가 적용된다. 본 발명의 글라스 프릿트에서 SiO2의 함량이 20≤SiO2≤25 일 때, B2O3/cLi2O>0.9, 보다 바람직하게는 0.93~1.66을 만족하는 것이다. 또한, SiO2가 25< SiO2≤35일 때, B2O3/cLi2O <0.9, 보다 바람직하게는 0.86~0.88을 만족하는 것이다.
본 발명의 리튬 보로실리케이트 글라스 프릿트에서 3배위 보론(BO3)과 4배위 보론(BO4)의 비율이 3.235~3.437을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 적층세라믹 커패시터에는 주성분 100중량부에 대해 ZrSiO4, SiO2, ZrO2, Al2O3의 그룹에서 선택되는 1종이상의 필러를 추가로 0.2~1.0중량부 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 적층세라믹 커패시터의 유전체층 표면에는 글라스 뭉침의 크기가 3㎛이하로 최소화되거나 글라스 뭉침 자체가 존재하지 않는다.
본 발명에 따라 적층세라믹 캐패시터를 제조하는 가장 바람직한 일례를 설명한다.
먼저, 주성분과 글라스 프릿트와 부성분의 첨가제의 원료분말을 준비한다. 주성분은, (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3가 바람직하다. 여기서, R은 Mg, Sr에서 선택된 1종이고, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1가 바람직하다.
글라스 프릿트는 aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 글라스 프릿트에서 SiO2의 함량이 20≤SiO2≤25 일 때, B2O3/cLi2O>0.9, 보다 바람직하게는 0.93~1.66을 만족하는 것이다. 또한, SiO2가 25< SiO2≤35일 때, B2O3/cLi2O <0.9, 보다 바람직하게는 0.86~0.88을 만족하는 것이다. 본 발명의 리튬 보로실리케이트 글라스 프릿트에서 3배위 보론(BO3)과 4배위 보론(BO4)의 비율이 3.235~3.437을 만족하는 것이 바람직하다.
부성분으로는 Mn화합물이 바람직하며, Mn화합물로는 MnO, MnCO3 등을 예로 들 수 있다.
준비된 원료분말을 혼합하는데, 이때의 혼합비는 주성분 100중량부에 대해, 글라스 프릿트 0.5~2.5중량부, Mn화합물 1~5중량부를 혼합한다.
준비된 유전체 분말을 배치공정에서 슬러리화 한다.
상기 유전체 슬러리는 유전체 분말과 유기바인더, 용제를 혼합한 것이다. 유기바인더는 PVB, 아크릴등의 각종 바인더로부터 적절히 선택할 수 있으며, 유전체 슬러리에는 추가로 분산제와 가소제 등이 포함될 수도 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
다음에, 상기 유전체 슬러리를 유전체 시트로 성형한다.
상기 유전체 시트에 내부전극을 인쇄하고, 내부전극이 인쇄된 시트를 적층한 다음, 적층된 시트를 압착한 후, 압착된 적층시트를 정해진 형상에 따라 절단하여 적층체를 제조한다. 상기 내부전극은 Ni, Cu 또는 이들의 합금이 적용될 수 있는데, 가장 바람직하게는 Cu 또는 그 합금이 적용되는 것이다.
상기 압착시, 압착압력은 500 ∼ 1300kgf/cm2 로 설정하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 제조된 적층체를 연마하여 모서리부분을 곡면으로 만드는 것도 가능하다.
적층체를 가소 및 소성하고 외부전극을 도포한 다음 소성하는 것이 일반적이다. 본 발명에서도 이러한 방법이 적용될 수 있으나, 소성하지 않은 적층체에 외부전극을 도포하여 동시소성하는 기술을 적용하는 것이 바람직하다. 이러한 동시소성기술은 한국 공개특허공보 2003-0037351호에 자세히 기재되어 있다. 동시소성기술은 제조공정을 단순화시키고 외부전극의 접착성 측면에서도 상당히 바람직하다.
외부전극 페이스트는 도전금속, 결합제, 용제로 조성된다. 추가로 글라스 프릿트가 적용되기도 하나, 동시소성을 적용하는 경우에는 글라스 프릿트 대신 모재공재를 추가로 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 도전금속은 Cu, Ni 또는 그 합금이 적용되는데, 본 발명에서는 Cu 또는 그 합금이 가장 바람직하다. 상기 Cu 금속은 구형과 플레이크형을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있지만, 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 결합제는 주로 아크릴 등이 사용되고 있다. 아크릴의 경우 전단 스트레스(shear stress)변화에 따른 점도비가 커서 외부전극의 도포두께가 건조후에 40-50㎛ 정도로 두껍다. 외부전극을 위한 소성에서는 소성밀도가 낮아서 외부전극의 도포두께가 얇게 되면 도금시에 도금액의 침투에 의한 특성의 열화가 발생하게 된다. 따라서, 외부전극의 도포를 두껍게 하여야 하며, 아크릴 결합제는 그러한 요구에 적합하다. 그러나, 외부전극의 두께가 두꺼우면, 가소공정에서 외부전극과 유전체사이에 디라미네이션(delamination)이 발생할 가능성이 높다.
본 발명의 바람직한 일례에 따라 동시소성을 채택하게 되면 외부전극 단독 소성보다는 소성시간이 길어져서 소성밀도가 높게 된다. 따라서, 외부전극의 두께를 약 20-30㎛로 얇게 하더라도 도금시에 도금액의 침투에 대한 우려가 적어진다.
아크릴 결합제는 점도비가 커서 약 20-30㎛의 수준으로 도포가 어렵다. 따라서, 전단 스트레스의 변화에 따른 점도비가 낮은 셀롤로오스계 결합제를 사용하는 것이 바람직하다. 셀롤로오스계 결합제는 외부전극을 얇고 균일하게 도포할 수 있다.
본 발명에 따라 가장 바람직한 외부전극 페이스트는, Cu금속:40~70중량%, 모재공재:5~20중량%, 결합제:1.6~5.6중량%, 나머지 용제로 조성되는 것이며, 이러한 페이스트 조성은 한국공개특허공보 2003-003751호에 제시된 것이다.
모재공재는 세라믹과 금속과의 수축율 차이로 인한 크랙발생 등을 방지하기 위해 유전체조성과 동일 또는 유사한 조성 및 물성을 갖는 성분을 의미한다. 본 발명에서 모재공재는 유전체조성물에서 주성분이 바람직하다. 즉, 모재공재는 (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3 (R은 Mg, Sr에서 선택된 1종, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1)의 세라믹분말이다.
상기 결합제는 상기한 바와 같이 셀룰로오스계 결합제 예를 들어 에틸셀룰로오스 결합제가 가장 바람직하다. 상기 외부전극페이스트는 15,000∼40,000cps(10rpm)의 점도를 갖는 것이 바람직하다.
다음으로, 내부전극이 인쇄된 유전체의 적층체와 외부 전극을 가소하여 탈바인더처리한 후에 소성한다.
가소는 환원성분위기하에서 200∼600℃, 바람직하게는 230∼350℃의 온도에서 5시간 이상, 바람직하게는 5~40시간, 보다 바람직하게는 20 ∼ 40시간 정도 행하는 것이다. 가소는 내부전극 및 외부전극의 산화를 막기 위하여 환원성분위기에서 행하는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 분위기로는 질소분위기를 들수 있다.
상기 소성시 분위기는 환원성분위기로 하고, 소성온도는 870 ∼1000℃, 바람직하게는 900∼970℃, 소성시간은 5시간 이상, 바람직하게는 5∼20시간, 보다 바람직하게는 9∼12시간이다.
상기와 같이 소성된 후에는 Ni도금 및 Sn/Pb도금을 차례로 행하게 된다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
(1-1) 글라스의 제조
표 1의 조성을 만족하도록 각각의 원소를 칭량하여 균일하게 혼합한 원료를 백금도가니에 넣고, 이 도가니를 열처리로에 장입하여 10K/min의 속도로 승온하여 1350℃에서 1시간 유지하여 원료를 용융시켰다. 이 용융물을 트윈 롤러(twin roller)를 통해 급냉하여 플레이크 타입(flake type)의 글라스로 제조하였다.
플레이크 타입 글라스를 건식 및 습식분쇄하여 0.8~1.0㎛의 분말로 제조하였다.
(1-2) 글라스의 특성평가
제조된 글라스의 연화온도는 연화점 측정기(Lavino Ts Tester, Orton, TSM03, USA)를 이용하여 10K/min의 승온속도로 대기분위기하에서 측정하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
(1-3) 글라스의 구조분석
FT-Raman(Fourier Transform Raman, RFS-100/S, Germany)을 이용하여 글라스를 구조분석을 하고 도 2에 나타내었다. 또한, B Solid-NMR(Solid/Micro-Imaging High Resolution NMR, Bruker, AVANCE 400 WB, DSX-400, Germany)을 이용하여 글라스에서 3배위 보론과 4배위 보론의 비율을 관찰하고 그 결과를 도 3에 나타내었다.
(1-4) 유전체슬러리의 제조
수열합성법으로 합성한 CaZrO3, CaTiO3을 사용하여 Ca(Ti0.03Zr0.97)O3분말을 제조하였다. 제조된 Ca(Ti0.03Zr0.97)O3 100중량부에 대해 MnO2 2중량부, 상기에서 제조된 글라스 프릿트 2중량부를 혼합하여 유전체 분말을 준비하였다. 상기 준비된 유전체분말과 이 유전체 분말 100중량부에 대해 10중량부의 유기바인더(PVB수지)와 유기바인더 대비 40중량부의 가소제와 유기바인더 대비 8배의 용제를 혼합하여 유전체 분말 슬러리를 제조하였다.
(1-5) 유전체 슬러리의 겔화특성 평가
이 슬러리에 대한 실험실 규모의 겔화특성을 평가하여 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에는 점도 경시변화를 100rpm의 속도로 관찰한 것이다. 도 5에는 종래재와 표 1의 A11의 글라스 프릿트를 사용한 슬러리에 대해 양산 규모의 점도 경시변화를 나타낸 것이다.
| 조성 (mol%) | 종 래 재 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A9 | A10 | A11 |
| SiO2 | 28 | 30 | 30 | 33 | 17 | 17 | 20 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| B2O3 | 27 | 22 | 22 | 20 | 25 | 25 | 23 | 27 | 29 | 33 | 35 | 31 |
| Li2O | 30 | 25 | 25 | 23 | 22 | 22 | 20 | 29 | 27 | 23 | 21 | 25 |
| K2O | 5 | 5 | 4 | 5 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||
| CaO | 5 | 8 | 8 | 8 | 12 | 7 | 10 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Al2O3 | 10 | 10 | 10 | 10 | 5 | 5 | 5 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| TiO2 | 1 | 1 | 12 | 12 | 12 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | ||
| ZrO2 | 1 | 7 | 7 | 7 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |||
| B2O3/Li2O의 비 | 0.9 | 0.88 | 0.88 | 0.86 | 1.13 | 1.13 | 1.15 | 0.93 | 1.07 | 1.43 | 1.66 | 1.24 |
| 연화온도 (℃) | 550 | 543 | 555 | 564 | 571 | 560 | 561 | |||||
| 글라스 뭉침 | ≥6㎛ | 3㎛ | 3㎛ | 2㎛ | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 |
도 2에는 FT-Raman을 이용하여 종래의 글라스, A1, A8~A11의 글라스에 대한 구조분석결과가 나타나 있다. 종래의 글라스와 A1의 글라스는 500, 980cm-1 부근에서 3배위 보론으로 구성된 보록실 그룹과 770 cm-1 부근에서 약간의 펜타-보레이트 그룹이 관찰되고 있다. 반면에 A8~A11의 글라스는 770 및 880 cm-1 부근에서 펜타-보레이트 그룹(penta-borate group)의 주 피크(peak)가 나타나고 있다. 이는 보론과 리튬의 비율이 적절하게 조화되면서 보론의 배위수가 3배위에서 4배위로 변화되었음을 의미하고 있다.
도 3에는 종래재의 글라스와 A8, A11의 글라스에 대한 3배위/4배위 비의 정량분석을 나타낸 것이다. 10~20ppm 사이에서 3배위 보론(BO3)의 피크, 0ppm 부근에서 4배위 보론(BO4)의 피크가 관찰되고 있다. A8, A11의 글라스에서 3배위/4배위 비가 증가함을 보여주고 있다. 특히, A11의 글라스의 경우에는 종래의 글라스 보다 4배위 비율이 0.4정도 증가하였다.
도 4에는 표 1의 글라스를 사용하는 유전체 슬러리에 대해 실험실 규모(500㎖)에서의 겔화정도를 나타낸 것이다. 종래의 글라스 프릿트를 사용한 유전체슬러리는 6일경과 후 초기점도 대비 60%이상 증가하였다. 반면, A1~A11의 글라스 프릿트를 사용한 유전체슬러리는 6일경과후 초기 점도 보다 60%이내의 범위로 증가하였다.
특히, SiO2의 함량이 20~25mol%이고, B2O3와 Li2O의 비율(B2O3/Li2O)>0.9을 만족하는 A6~A11의 경우에는 6일경과후 초기 점도 보다 약 50%이내 범위로 증가하여 겔화방지효과가 탁월하였다.
도 5에는 종래의 글라스와 A11의 글라스를 사용하는 유전체 슬러리에 대한 양산규모의 점도변화를 나타낸 것이다. 종래재의 글라스 프릿트를 사용한 유전체 슬러리는 1주일 경과후 초기 점도 보다 약 110%이상 점도가 증가하였다. 이에 반해, A11의 글라스 프릿트를 사용한 유전체 슬러리의 경우에는 1주일 경과후 초기 점도 보다 약 50% 정도 증가하였다. 종래재 대비 약 60%의 점도 상승 억제효과를 나타내었다.
[실시예 2]
실시예 1의 유전체 슬러리를 이용하여 유전체시트를 닥터블레이드법으로 제조하고, Cu내부전극을 인쇄하였다. 내부전극이 인쇄된 유전체시트를 5층 적층한 다음 1000kg/mm2의 압력으로 압착한 다음 절단하여 적층체를 제조하였다. 제조된 적층체를 가소 및 하소하기 전에 양단에 표 2의 외부전극 페이스트를 도포하고 동시소성하였다. 즉, 질소분위기하 300℃에서 25시간 가소한 다음, 950℃에서 10시간 소성하였다. 외부전극 페이스트느 Cu금속:59중량%, Ca(Ti0.03Zr0.97)O3분말:11.8중량%, 에틸 셀룰로오스 결합제:3.54중량%, 나머지 용제로 되는 것이다.
소성한 적층세라믹 커패시터의 유전체층 표면에서 글라스 뭉침의 유무를 육안으로 조사하는 한편, 글라스 뭉침이 발생한 시편에 대해서는 글라스 뭉침의 평균크기를 측정하였다. 그 측정결과는 표 2에 나타내었다. 표 2에는 설명의 편의를 위해 표 1의 글라스의 조성을 그대로 나타내었다.
도 6에는 표 2의 시편중에서 종래재와 A2, A11의 일부 소성시편에 대한 미세구조가 나타나 있다. 소성 시편의 미세구조는 SEM(Scanning Electron Microscopy, S-3000N, Hitachi, Japan)을 이용하였다.
| 조성 (mol%) | 종 래 재 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A9 | A10 | A11 |
| SiO2 | 28 | 30 | 30 | 33 | 17 | 17 | 20 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| B2O3 | 27 | 22 | 22 | 20 | 25 | 25 | 23 | 27 | 29 | 33 | 35 | 31 |
| Li2O | 30 | 25 | 25 | 23 | 22 | 22 | 20 | 29 | 27 | 23 | 21 | 25 |
| K2O | 5 | 5 | 4 | 5 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||
| CaO | 5 | 8 | 8 | 8 | 12 | 7 | 10 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Al2O3 | 10 | 10 | 10 | 10 | 5 | 5 | 5 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| TiO2 | 1 | 1 | 12 | 12 | 12 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | ||
| ZrO2 | 1 | 7 | 7 | 7 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |||
| B2O3/Li2O의 비 | 0.9 | 0.88 | 0.88 | 0.86 | 1.13 | 1.13 | 1.15 | 0.93 | 1.07 | 1.43 | 1.66 | 1.24 |
| 연화 온도 (℃) | 550 | 543 | 555 | 564 | 571 | 560 | 561 | |||||
| 글라스 뭉침 | ≥6㎛ | 3㎛ | 3㎛ | 2㎛ | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 |
종래의 글라스 프릿트를 사용한 경우에는 6㎛이상의 글라스 뭉침이 발생하였다.
A1~A3의 글라스 프릿트를 사용한 시편에서는 글라스 뭉침의 사이즈가 감소하였다. A1~A3의 글라스는 B2O3/Li2O의 비가 종래재 보다 작지만 B2O3+Li2O의 함량이 종래재 보다 작으므로 글라스 뭉침이 작아지는 것을 알 수 있었다. B2O3+Li2O의 함량을 아주 작게하면 글라스 뭉침을 제거할 수는 있으나, 너무 작으면 저온소성이 어려워진다. 따라서, B2O3+Li2O의 함량을 낮추기 보다는 B2O3/Li2O의 비를 조절하여 글라스 뭉침을 제거하는 것이 바람직하다.
A4~A5의 경우에는 글라스 뭉침은 발생하지 않았으나, 소성시편의 미세구조에 기공(porous)이 많이 생겼다. B2O3/Li2O의 비가 1이상이나, SiO2의 양이 부족하여 유전체의 용해도(solubility)가 부족하여 약간의 미소가 발생하므로 치밀한 미세구조를 갖지 못하였다.
A7~A11의 경우에는 B2O3/Li2O의 비가 0.9를 초과하면서 글라스 뭉침이 완전히 사라졌다. 미세구조도 치밀하였다.
한편, 표 2의 종래재와 A11의 글라스 프릿트를 사용한 소성시편에 In-Ga 전극 도포 후, Capacitance Meter(Agilent, 4278A)를 이용하여 유전율(K)과 품질계수(Q)를 측정하였으며, High Resistance Meter(Agilent, 4339B)를 이용하여 절연저항(IR) 및 비저항(R)을 측정하였다. 그 결과는 표 3에 나타내었다. A11의 글라스 프릿트를 사용한 시편에 대해서는 유전체 슬러리에 필러로서 ZrSiO4를 주성분 100중량부에 대해 0.5중량부 추가로 첨가하였다.
| 글라스 | 용량 (㎌) | 품질계수 (Q) | 유전율(K) | IR(Ω) | 밀도(㎤/g) |
| 종래재 | 35.01 | 2597 | 27.79 | 1.5x1012 | 4.27 |
| A11 | 35.66 | 2406 | 28.69 | 2.8x1012 | 4.34 |
표 3에 나타난 바와 같이, 종래재에 비교하여 거의 동등한 전기적 특성을 보이고 있었다. 밀도의 경우는 유전체층에 ZrSiO4 첨가 효과로 인하여 소성시 기공(pore)를 채워주는 역할을 함으로써 다소 증가된 것을 관찰할 수 있었다.
도 7에는 종래재, A11 글라스 프릿트를 사용한 경우에 대한 시편의 미세조직 사진이 나타나 있다. 필러를 사용하지 않은 도 7(b)에 비해 필러를 사용한 도 7(c)의 경우가 더 치밀한 것을 확인할 수 있다.
[실시예 3]
실시예 2의 종래재와 A11의 글라스 프릿트를 사용한 소성시편에 대해 내산성을 평가하였다. 내산성은 Ni 및 Sn 도금액에 대해 평가하고 그 결과는 도 8(Ni도금액), 도 9(Sn도금액)에 대한 것이다.
도 8, 9에 나타난 바와 같이, 종래재의 경우에는 침식된 부분이 더 깊었고, 도금액의 침투 경로가 뚜렷이 관찰되고 있다. A11의 글라스 프릿트를 사용한 시편의 경우에는 도금액이 침투하는 것이 관찰되지 않았다.
본 발명에서는 설명을 위해 많은 사항을 구체적으로 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지고 유사한 작용 및 효과를 제공하는 것들은 본 발명의 기술적범위에 포함된다. 예를 들어 실시예에서는 유전체 세라믹의 주성분으로 Ca(Zr1-yTiy)O3을 사용하고 있지만, 이외에도 다른 세라믹 분말이 적용될 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 유전체슬러리의 겔화를 방지하고, 유전체의 표층에 글라스의 뭉침의 사이즈가 최소화 나아가 글라스 뭉침이 존재하지 않고 내산성도 우수한 유전체용 글라스 프릿트가 제공된다.
Claims (34)
- aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되고, 상기 a+b+c+d+e+f+g+h=100으로, 상기 20≤a≤35, 20≤b≤35, 20≤c≤30, 3≤d≤5, 2≤e≤12, 2≤f≤10, 1≤g≤12, 1≤h≤7을 만족하는 유전체용 글라스 프릿트.
- 제 1항에 있어서, 상기 aSiO2 가 20≤a≤25 이고, 상기 bB2O3와 cLi2O가 b/c> 0.9을 만족하는 것을 특징으로 하는 유전체용 글라스 프릿트.
- 제 1항에 있어서, 상기 aSiO2 가 20≤a≤25 이고, 상기 bB2O3와 cLi2O가 0.93≤b/c≤1.66을 만족하는 것을 특징으로 하는 유전체용 글라스 프릿트.
- 제 1항에 있어서, 상기 SiO2가 25<a≤35이고, 상기 bB2O3와 cLi2O에서 b/c<0.9을 만족하는 것을 특징으로 하는 유전체용 글라스 프릿트.
- 제 1항에 있어서, 상기 SiO2가 25<a≤35이고, 상기 bB2O3와 cLi2O에서 0.86≤b/c≤0.88을 만족하는 것을 특징으로 하는 유전체용 글라스 프릿트.
- 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 글라스에서 3배위 보론(BO3)과 4배위 보론(BO4)의 비율이 3.235~3.437임을 특징으로 하는 유전체용 글라스 프릿트.
- 주성분으로 (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3의 100중량부와,상기 주성분 100중량부에 대해 aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되는 글라스 0.5~2.5중량부와 Mn화합물 1.0~5.0 중량부를 포함하고,상기 R은 Mg, Sr에서 선택된 1종, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1, a+b+c+d+e+f+g+h=100으로, 상기 20≤a≤35, 20≤b≤35, 20≤c≤30, 3≤d≤5, 2≤e≤12, 2≤f≤10, 1≤g≤12, 1≤h≤7을 만족는 유전체 세라믹 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 aSiO2 가 20≤a≤25 이고, 상기 bB2O3와 cLi2O가 b/c> 0.9을 만족하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 aSiO2 가 20≤a≤25 이고, 상기 bB2O3와 cLi2O가 0.93≤b/c≤1.66을 만족하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 SiO2가 25<a≤35이고, 상기 bB2O3와 cLi2O에서 b/c<0.9을 만족하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 SiO2가 25<a≤35이고, 상기 bB2O3와 cLi2O에서 0.86≤b/c≤0.88을 만족하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
- 제 7항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 글라스에서 3배위 보론(BO3)과 4배위 보론(BO4)의 비율이 3.235~3.437임을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 주성분은 Ca(Zr1-yTiy)O3임을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 주성분 100중량부에 대해 ZrSiO4, SiO2, ZrO2, Al2O3의 그룹에서 선택되는 1종이상의 필러를 추가로 0.2~1.0중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
- 복수의 유전체 세라믹층과이 복수의 유전체 세라믹층의 사이에는 Cu 내부전극이 적층되고,상기 적층체의 양단에는 Cu 외부전극이 상기 내부전극층과 전기적으로 접속하도록 형성되고,상기 유전체 세라믹층이, 주성분으로 (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3의 100중량부와,상기 주성분 100중량부에 대해 aSiO2-bB2O3-cLi2O-dK2O-eCaO-fAl2O3-gTiO2-hZrO2로 조성되는 글라스 0.5~2.5중량부와 Mn화합물 1.0~5.0 중량부를 포함하고,상기 R은 Mg, Sr에서 선택된 1종, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1, a+b+c+d+e+f+g+h=100으로, 상기 20≤a≤35, 20≤b≤35, 20≤c≤30, 3≤d≤5, 2≤e≤12, 2≤f≤10, 1≤g≤12, 1≤h≤7을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
- 제 15항에 있어서, 상기 aSiO2가 20≤a≤25 이고, 상기 bB2O3와 cLi2O가 b/c> 0.9을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
- 제 15항에 있어서, 상기 aSiO2가 20≤a≤25 이고, 상기 bB2O3와 cLi2O가 0.93≤b/c≤1.66을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
- 제 15항에 있어서, 상기 SiO2가 25<a≤35이고, 상기 bB2O3와 cLi2O에서 b/c<0.9을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
- 제 15항에 있어서, 상기 SiO2가 25<a≤35이고, 상기 bB2O3와 cLi2O에서 0.86≤b/c≤0.88을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
- 제 15항 내지 제 19항중 어느 한 항에 있어서, 상기 글라스에서 3배위 보론(BO3)과 4배위 보론(BO4)의 비율이 3.235~3.437임을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
- 제 15항에 있어서, 상기 주성분은 Ca(Zr1-yTiy)O3임을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
- 제 15항에 있어서, 상기 주성분 100중량부에 대해 ZrSiO4, SiO2, ZrO2, Al2O3의 그룹에서 선택되는 1종이상의 필러를 추가로 0.2~1.0 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
- 제 15항에 있어서, 상기 유전체층의 표면에는 글라스 뭉침이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
- 제 15항에 있어서, 상기 외부전극의 두께는 20~30㎛임을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
- 청구항 7의 유전체 세라믹 조성물로 형성된 유전체 시트의 표면상에 Cu내부전극 을 형성하는 단계,상기 Cu내부전극이 형성된 유전체시트를 적층하고 압착한후, 절단하여 적층체를 형 성하는 단계,상기 적층체의 양단에 상기 Cu내부전극과 전기적으로 접속하도록 Cu외부전극 페이스트를 도포하는 단계,상기 Cu외부전극이 도포된 적층체를 동시소성하는 단계를 포함하여 이루어지는 적층세라믹 커패시터의 제조방법.
- 제 25항에 있어서, 상기 aSiO2가 20≤a≤25 이고, 상기 bB2O3와 cLi2O가 b/c> 0.9을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터의 제조방법.
- 제 25항에 있어서, 상기 aSiO2가 20≤a≤25 이고, 상기 bB2O3와 cLi2O가 0.93≤b/c≤1.66을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터의 제조방법.
- 제 25항에 있어서, 상기 SiO2가 25<a≤35이고, 상기 bB2O3와 cLi2O에서 b/c<0.9을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터의 제조방법.
- 제 25항에 있어서, 상기 SiO2가 25<a≤35이고, 상기 bB2O3와 cLi2O에서 0.86≤b/c≤0.88을 만족하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터의 제조방법.
- 제 25항 내지 제 29항중 어느 한 항에 있어서, 상기 글라스에서 3배위 보론(BO3)과 4배위 보론(BO4)의 비율이 3.235~3.437임을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터의 제조방법.
- 제 25항에 있어서, 상기 주성분은 Ca(Zr1-yTiy)O3임을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터의 제조방법.
- 제 25항에 있어서, 상기 주성분 100중량부에 대해 ZrSiO4, SiO2, ZrO2, Al2O3의 그룹에서 선택되는 1종이상의 필러를 추가로 0.2~1.0중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터의 제조방법.
- 제 25항에 있어서, 상기 Cu외부전극 페이스트는 Cu금속:40~70중량%, (Ca1-xRx)(Zr1-yTiy)O3 (R은 Mg, Sr에서 선택된 1종, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.1,)세라믹분말 5~20중량%, 결합제:1.6~5.6중량%, 나머지 용제로 조성되는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터의 제조방법.
- 제 25항에 있어서, 상기 동시소성은 200~600℃에서 5~40시간 동안 가소한 후에 900~970℃에서 9~12시간 동안 소성하는 것을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터의 제조방법.
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