KR100638815B1 - 유전체 자기조성물과 적층세라믹 커패시터 - Google Patents

유전체 자기조성물과 적층세라믹 커패시터 Download PDF

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Abstract

주성분으로서 BaTiO3 결정입자와 (Ba1-xCax)TiO3결정입자로 조성되는 유전체 자기조성물과 이를 이용한 적층세라믹 커패시터가 제공된다. 이 유전체 자기조성물은, 주성분이 중량%로, (Ba1-xCax)TiO3(여기서, x는 0.01~0.15):25~75%와 나머지 BaTiO3로 조성되는 것이다. 또한, 내부전극의 사이에 형성되는 유전체 세라믹층을 포함하는 적층체와 상기 적층체의 양단에 내부전극과 전기적으로 접속되는 외부전극이 형성되고, 상기 유전체 세라믹층이 상기한 유전체 자기조성물로 이루어지는 적층세라믹 커패시터가 제공된다.
본 발명에 따르면 고온에서의 높은 용량의 온도 안정성과 DC-바이어스 특성이 개선된다. 또한, 미립의 부성분에 의해 균일한 코어 셀 구조 및 입계를 형성 시킴에 따라 용량 및 전기적 특성이 더욱 향상된다.
고유전율, DC-바이어스, BT입자, BCT입자, MLCC

Description

유전체 자기조성물과 적층세라믹 커패시터{DIELECTRIC CERAMIC COMPOSITION AND MULTILAYER CERAMIC CAPACITOR USING THE SAME }
도 1은 유전체의 코어셀 구조의 형상 개략도로서,
도 1(a)는 조립의 부성분을 사용한 유전체이고,
도 1(b)는 미립의 부성분을 사용한 유전체이다.
도 2는 적층세라믹 커패시터의 제조공정의 일례도.
일본 공개특허공보 2003-277136
일본 공개특허공보 2004-079686
본 발명은 주성분이 BaTiO3 결정입자와 (Ba1-xCax)TiO3결정입자로 조성되는 유전체 자기조성물과 이를 이용한 적층세라믹 커패시터에 관한 것이다.
최근, 전자기기의 소형화와 고성능화에 수반하여 적층세라믹 커패시터도 고 용량 박층화가 진행되고 있다. 이에 따라, 고전계에 따른 DC-바이어스(bias) 및 온도에 따른 용량변화의 특성 등의 신뢰성 특성이 문제가 되고 있다.
고유전율의 유전체 재료로는 페로브스카이트 구조를 갖는 BaTiO3(간단히 BT라고도 표기 함)분말을 많이 사용하고 있다. BT 유전체 재료는 직류 전압인가에 의한 비유전율의 감소(DC-bias)가 크다는 결점이 있다. 이를 해결하기 위해 BT결정 입자를 미소화 시키고 있으나, 유전율의 감소 및 온도에 따른 용량변화의 특성에 악영향을 미치는 결과가 발생하고 있다. 또한, BT유전체 재료는 각 온도별 상전이에 의한 원자 요동에 의해 4000이상의 큰 유전율을 갖는다. 그러나, 이러한 원자요동에 의해 DC 바이어스 인가에 의한 비유전율이 크게 변하는 특성을 갖고 있다.
한편, BaTiO3의 내환원성을 증진시키기 위해, BaTiO3의 A자리와 B자리에 부성분으로서 억셉터와 도너 원소를 소성시 따로 고용시킴에 따라 강환원 분위기에서 BaTiO3의 반도체화에 따른 절연 저항의 저하를 억제시키는 방안으로 연구가 진행 되고 있다.
BaTiO3의 DC바이어스 특성을 향상시키기 위하여 BaTiO3의 A 자리에 일부 Ca을 고용시킨 (Ba1-xCax)TiO3 (간단히 BCT라고도 표기함) 유전체재료가 개발되었다(일본 공개특허공보 2003-277136호와 일본 공개특허공보 2004-079686호).
BCT유전체재료는 고온 부근의 상전이 온도는 변화가 거의 없지만 저온 부근의 두 상전이 온도를 더 낮은 온도 측으로 이동시켜 DC 바이어스 특성을 향상시킨 것이다. 또한, Ca은 A, B자리 모두 고용이 가능함에 따라 일부 B자리에 고용될 시, 결정 구조의 8면체(Octahedral)가 비틀림(distortion)을 일으켜 환원 분위기에서 산소 공공의 형성을 어렵게 하는 역할을 하여 신뢰성이 향상되는 구조적 장점이 있다. 물론 억셉터의 역할을 수행하는 것도 중요한 내환원성을 증진시키는 이유이다.
그러나, BCT에서 Ca 고용량이 증가함에 따라 전체적인 체적의 감소에 따른 원자 요동이 감소되어(양자역학, Phonon의 운동 거리) 비유전률이 저하되는 단점을 갖고 있다. 또한, BaTiO3에 Ca이 고용됨에 따라 칩 소성에서 Ca의 물질 이동이 좋아 비정상 입성장이 발생되어 전기적 특성이 저하되는 문제가 발생되어 지고 있다. 따라서 이를 해결하고자 소성 프로파일 및 분위기를 이용하는데, 이렇게 하기 위해서는 많은 설비 투자가 요구 되어진다.
이와 같이, BT유전체 재료는 고유전율의 장점이 있으나, DC-바이어스가 큰 단점이 있다. 또한, BCT유전체 재료는 DC의 바이어스 특성은 개선되지만, 비유전율이 크게 감소하는 단점이 있다.
본 발명에서는 유전체 재료의 주성분으로서 BaTiO3와 (Ba1-xCax)TiO3를 혼정 하여 유전율과 전기적 신뢰성을 개선할 수 있는 유전체 자기조성물과 적층세라믹 커패시터를 제공하는데, 그 목적이 있다. 나아가, 부성분의 미립화에 따른 균일한 코어셀 구조 및 입계를 형성하여 용량 및 전기적특성을 개선하는데도 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유전체 자기 조성물은, 주성분이 (Ba1-xCax)TiO3(여기서, x는 0.01~0.15):25~75중량%와 나머지 BaTiO3로 조성되는 것이다.
본 발명에서 상기 (Ba1-xCax)TiO3(여기서, x는 0.
01~0.15)의 함량이 45~55중량%가 바람직하다. 상기 자기조성물에는 부성분이 추가로 포함되고, 부성분의 입도는 D50이 0.2㎛이하이고, 비표면적이 20M2/g이상이 바람직하다. 상기 부성분은 제1부성분으로 Mg화합물, Ba화합물에서 선택된 적어도 1종:0.01~2몰%. 제2부성분으로 Y화합물, Re화합물(Re:희토류원소)에서 선택된 적어도 1종:0.1~1.5몰%, 제3부성분으로 Mn화합물, Cr화합물, V화합물의 적어도 1종: 0.01~3.0몰%, 제4성분으로 Si화합물:1.0~3.0몰%가 바람직하다. 가장 바람직하게는 부성분으로, BaCO3:0.01~2.0몰%, MgO:0.01~1.5몰%, Y2O3:0.1~1.5몰%, MnO2:0.01~0.3몰%, Cr2O3:0.01~0.10몰%, SiO2:1.0~3.0몰%가 추가로 포함되는 것이다.
또한, 본 발명의 적층세라믹 커패시터는, 내부전극의 사이에 형성되는 유전체 세라믹층을 포함하는 적층체와 상기 적층체의 양단에 내부전극과 전기적으로 접속되는 외부전극이 형성되고, 상기 유전체 세라믹층이 상기한 본 발명의 유전체 자기조성물이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 높은 유전율을 갖는 BaTiO3와 온도 안정성 및 DC-바이어스 특성과 내환원성이 우수한 (Ba1-xCax)TiO3를 혼정함으로써 높은 유전률을 확보하면서 높은 전기적 신뢰성을 구현하는데, 특징이 있다.
본 발명에서 BT입자와 BCT입자는 0.2~0.6㎛, 바람직하게는 0.2~0.3㎛를 사용하는 것이 바람직하다. BT입자와 BCT입자는 수열 합성법, 고상법, 공침법, 졸-겔법 등의 방법으로 제조되는데, 그 제조방법에 제한되는 것이 아니다. 본 발명에서 BCT는 Ca의 변성량 x가 0.01~0.15 범위 내가 바람직하다.
본 발명에 따라 유전체재료의 주성분으로 BT와 BCT가 100중량%를 만족하는데, BCT의 함량은 25~75%이고, 나머지 BT이다. 바람직하게는 BCT의 함량이 25~55%, 보다 바람직하게는 45~55%, 가장 바람직하게는 50%이다. BCT의 함량이 높아질수록 고온측에서의 용량의 온도안정성이 개선되며, DC-바이어스 값이 낮아진다.
BT유전체재료와 BCT유전체재료에는 부성분이 첨가되는데, 본 발명에서도 이러한 부성분이 첨가될 수 있다.
부성분에는 억셉터와 도너역할을 하는 성분들과 소결촉진제가 첨가된다. 억셉터로는 Mg, Ba, Mn, Cr, V 등이 알려져 있으며, 도너로는 희토류원소(Dy, Er, Yb)와 Y원소 등이 알려져 있다. 또한, 소결촉진제로는 글라스 프릿트와 SiO2가 있다.
본 발명에서는 부성분을 미립으로 사용하는데도 큰 특징이 있다. 부성분의 미립화측면에서 소결촉진제는 글라스 프릿트 보다 SiO2가 바람직하다. 글라스 프릿트는 큰 강도에 의해 미분화가 어렵기 때문이다. 도 1(a)에는 글라스 프릿트를 사용한 조립의 부성분의 경우이고, 도 1(b)는 SiO2를 사용한 미립의 부성분의 경우이다.
도 1(a)에서 볼 수 있듯이 소결 후 글라스 리치(glass rich) 상(3)이 존재하게 되고, 조립의 부성분을 사용함으로써 균일한 코어(1)와 셀(2)이 형성되지 못하고 국부적으로 따로 존재하는 경향이 많아 진다. 이러한 현상에 의해 유전체의 박층화 됨에 따라 국부적으로 큰 전계가 걸리므로서 파괴전압(BDV)이 낮아지고 DC바이어스가 높아지는 등 신뢰성에 문제가 된다.
도 1(b)에는 코어 주위에 균일한 셀 상을 형성 시킬 수 있다. 이는 미립의 부성분을 사용 함으로써 소결 조제를 포함한 모든 부성분이 하나의 상으로 형성되어 균일한 분산이 가능하기 때문이다. 이에 따라 용량의 온도특성과 균일한 입계 형성에 의해 파괴전압(BDV) 및 DC-바이어스 특성이 개선되는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 부성분의 입경을 보다 작게 하여 보다 균일한 코어 셀과 입계를 형성하여 보다 전기적 특성이 향상된다. 이를 위한 부성분의 입도조건은 D50이 0.2㎛이하(입도의 50%이상이 0.2㎛이하를 의미함)이고, 비표면적이 20m2/g이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, D50이 0.1㎛이하이고, 비표면적이 40m2/g이상이다.
본 발명에서 바람직한 부성분의 첨가는 다음과 같다.
제1부성분으로 Mg화합물, Ba화합물에서 선택된 적어도 1종:0.01~2몰%. 제2부성분으로 Y화합물, Re화합물(Re:희토류원소)에서 선택된 적어도 1종:0.1~1.5몰%, 제3부성분으로 Mn화합물, Cr화합물, V화합물의 적어도 1종: 0.01~3.0몰%, 제4성분으로 Si화합물:1.0~3.0몰%로 하는 것이다. 보다 구체적으로는, BaCO3:0.01~2.0몰%, MgO:0.01~1.5몰%, Y2O3:0.1~1.5몰%, MnO2:0.01~0.3몰%, Cr2O3:0.01~0.10몰%, SiO2:1.0~3.0몰%로 하는 것이 바람직하다. 이들의 한정이유에 대해 구체적으로 설명 한다.
BaCO3:0.01~2.0몰%
그레인의 반응에 의한 입성장의 억제를 효과적으로 수행하는데, 그 함량이 0.01몰%미만의 경우에는 원하는 첨가효과를 발휘할 수 없고, 2.0몰% 초과의 경우에는 그레인의 소결을 억제하여 소성온도를 증가시킬 뿐 아니라 칩의 유전율의 저하될 수 있다.
MgO:0.01~1.5몰%
억셉터 조성으로 그레인의 입성장 억제 및 코어와 셀분율을 제어하기 위한 것으로, 0.01몰%미만의 경우에는 입성장 억제 역할이 충분하지 못하고 1.5몰% 초과의 경우에는 쉘의 분율을 증가시켜 칩의 유전율이 저하되는 원인이 된다.
Y2O3 :0.1~1.5몰%
도너조성으로 내환원성 및 신뢰성을 증가시키기 위한 것으로, 0.1몰%미만의 경우에는 유전체층의 내환원성 및 절연저항 특성이 나빠지며, 1.5몰%초과의 경우에는 유전체층을 구성하는 그레인의 셀분율을 증가시켜 유전율이 저하될 수 있다.
MnO2:0.01~0.3몰%
억셉터 조성으로 그레인의 입성장 억제 및 신뢰성 향상을 위한 것으로, 0.01몰%미만의 경우에는 충분한 신뢰성 향상을 도모하지 못하고, 0.3몰% 초과의 경우에는 역으로 초기 신뢰성의 저하 및 쉘분율 증가에 의한 유전율의 저하될 수 있다.
Cr2O3:0.01~0.1몰%
억셉트 조성으로 유전율을 증가시키며 신뢰성 향상을 위한 것으로, 0.01몰%미만의 경우에는 충분한 유전율 증진 및 신뢰성 향상을 도모하지 못하고, 0.1몰% 초과의 경우에는 역으로 신뢰성 저하 및 쉘분율 증가에 의한 유전율의 저하의 원인이 된다.
SiO2:1.0~3.0몰%
소결촉진제의 역할을 하기 위하여 1.0몰%이상 첨가되어야 하며, 3.0몰% 초과의 경우에는 소성온도는 낮아지지만 국부적인 비정상 입성장이 발생하여 신뢰성 저하의 원인이 된다.
다음으로 본 발명의 유전체 자기조성물을 이용하는 적층세라믹 커패시터에 대해 설명한다.
적층세라믹 커패시터는, 내부전극의 사이에 형성되는 유전체 세라믹층을 포 함하는 적층체와 상기 적층체의 양단에 내부전극과 전기적으로 접속되는 외부전극이 형성되고, 상기 유전체 세라믹층이 본 발명의 유전체 자기조성물로 되는 것이다. 적층세라믹 커패시터에서 내부전극과 유전체세라믹층의 적층상태는, 복수의 유전체 세라믹층과 이 세라믹층의 사이에 형성되는 내부전극을 포함하는 적층체로 기재하기도 한다.
본 발명의 적층세라믹 커패시터에서 유전체 자기조성물은 주성분이 (Ba1-xCax)TiO3(여기서, x는 0.01~0.15):25~75중량%와 나머지 BaTiO3로 조성되는 것이다. 본 발명에서 상기 (Ba1-xCax)TiO3(여기서, x는 0.01~0.15)의 함량이 45~55중량%가 바람직하다. 상기 자기조성물에는 부성분이 추가로 포함되고, 부성분의 입도는 D50이 0.2㎛이하이고, 비표면적이 20m2/g이상이 바람직하다. 보다 바람직하게는, D50이 0.1㎛이하이고, 비표면적이 40m2/g이상이다. 상기 부성분은 제1부성분으로 Mg화합물, Ba화합물에서 선택된 적어도 1종:0.01~2몰%. 제2부성분으로 Y화합물, Re화합물(Re:희토류원소)에서 선택된 적어도 1종:0.1~1.5몰%, 제3부성분으로 Mn화합물, Cr화합물, V화합물의 적어도 1종: 0.01~3.0몰%, 제4성분으로 Si화합물:1.0~3.0몰%가 바람직하다. 가장 바람직하게는 부성분으로, BaCO3:0.01~2.0몰%, MgO:0.01~1.5몰%, Y2O3:0.1~1.5몰%, MnO2:0.01~0.3몰%, Cr2O3:0.01~0.10몰%, SiO2:1.0~3.0몰%가 추가로 포함되는 것이다.
본 발명의 적층세라믹 커패시터는 도 2의 예시된 방법에 따라 제조될 수 있다.
본 발명의 유전체 자기조성물의 조성을 만족하도록 주성분을 칭량하고, 미립의 부성분을 혼합한 원료분말을 닥터블레이드법 등의 성형법에 의해 유전체 시트를 성형한다. 유전체 시트에 스크린 인쇄법 등에 의해 내부전극 패턴을 형성한다. 이때 사용된 내부전극은 비금속인 Ni 메탈을 사용하는 것이 바람직하다. 내부전극이 인쇄된 유전체시트를 적층하여 압착한다. 이 적층체를 소성한 후 적층체의 양단에 내부전극과 전기적으로 접속되는 외부전극이 형성한다. 이때 외부 전극은 Cu 메탈 또는 Ni 메탈로 제조된 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
수열합성법으로 제조된 0.2㎛~0.3㎛인 BaTiO3분말과 (Ba1-xCax)TiO3분말(x는 0.06로서, Ca 변성양:6mol%)을 사용하였다. 부성분은 비즈 밀 및 볼밀, 애트리션(Attrition)밀 등에 의해 제조되어진 분쇄품을 이용하였다. 표 1에는 부성분의 몰비가 표 2에는 부성분의 분체특성이 나타나 있다.
몰비(mol%)
BT+BCT BaCO3 MgO Y2O3 MnO2 Cr2O3 SiO2
100 0.5 1.0 1.0 0.2 0.05 2.0
구분 A1 A2
D10 0.10 0.05
D50 0.20 0.10
Dmax 0.40 0.20
비표면적(SSA, m2/g) 20 40
상기와 같이 준비된 주성분과 부성분을 표 3과 같은 조건으로 칭량하였다.
구분 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10
BCT(wt%) 0 0 25 25 50 50 75 75 100 100
BT(wt%) 100 100 75 75 50 50 25 25 0 0
부성분의 종류 A1 A2 A1 A2 A1 A2 A1 A2 A1 A2
표 3과 같이 칭량하고, 여기에 유기 솔벤트와 분산제를 첨가하여 비즈밀을 이용하여 슬러리 분산을 하였다. 이렇게 분산된 슬러리에 폴리 비닐 부티랄(Polyvinyl Butyral)을 첨가하여 바인더 분산을 실시 하였다. 이 후 닥터 블레이드 법에 의해 성형 두께 2.5㎛이하로 성형하였다.
이렇게 성형된 시트 위에 2.0㎜×1.2㎜ 패턴으로 내부전극을 인쇄하였다. 이때 내부 전극의 두께는 건조 후 2㎛이하가 되도록 조정하였다. 이렇게 인쇄된 시트를 100층으로 적층하고, 350℃에서 바인더를 연소한 후 산소 분압 10-9~10-12MPa의 H2-N2-H2O 환원 분위기에서 각각의 최적의 온도에서 2시간 유지 하여 칩을 소성 하였다.
각 최적의 조건의 온도에서 소성된 칩은 1khz 주파수에 AC전계 1Vrms에서 용량 및 손실 그리고 쇼트율을 평가하였다. 온도에 따른 용량변화율은 85℃에서 실시 하였다. 그리고 BDV 평가는 DC 전계를 올리면서 칩이 파단 되는 순간 기준으로 평가하였다. DC-바이어스 평가는 DC 전계 6.3V에 교류 1Vrms, 주파수 1khz의 환경에 용량 변화율을 측정 하였다.
그 평가 결과는 아래 표 4와 같다.
구분 소성온도 (℃) 용량 (㎌) 손실 (%) 쇼트율 (%) BDV (V) TCC (85℃) 6.3V에서의 DC바이어스(%)
B1 1180 5.10 6.2 2 151 -12.6 -68.2
B2 1180 5.21 5.9 3 163 -10 -67.5
B3 1175 4.88 6.6 2 140 -11.4 -58.5
B4 1175 5.04 6.4 2 144 -9.35 -54.3
B5 1170 4.67 7.0 3 136 -10.47 -42.3
B6 1170 4.86 6.9 2 140 -8.23 -41.2
B7 1160 4.41 7.7 34 65 -14.8 -66.8
B8 1160 4.47 7.5 24 74 -14.5 -66.4
B9 1155 4.09 7.9 42 64 -14.6 -72.8
B10 1155 4.32 7.6 38 68 -14.52 -71.8
표 4에 나타난 바와 같이, B1, B2의 경우 BT를 100%로 사용한 경우로서 용량이 5uF이상이고, 쇼트율 또한 2~3%이고 BDV도 150V이상이었다. 그러나, 85℃에서 용량 변화 율이 -10~-13%이내이고, DC 6.3V에서 바이어스 특성이 -67% 수준으로 X5R 특성에 만족하지 못하는 결과를 보였다.
B1, B2에서 부성분의 입도특성에 따른 영향을 보면, 부성분을 더욱 미립으로 사용한 B2의 경우에는 용량 및 전반적인 전기적 특성이 향상되는 결과를 얻을 수 있었다. 이는 미립의 부성분을 사용함으로서 균일한 코어셀 구조를 형성시켜 용량 저하 및 온도 특성을 향상시키고, 균일한 입계를 형성 함으로써, 절연 저항 및 BDV를 향상 시키는 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 경향은 부성분의 입경이 작고 비표면적이 보다 큰 경우가 더욱 균일한 코어 셀과 입계를 형성하는 것으로 판단할 수 있었다.
또한, B3, B4의 경우 BCT 함유율이 25%인 경우로 B1,B2에 비해 용량과 BDV는 다소 감소하였다. 그러나, 용량의 온도 안정성과 DC-바이어스 특성이 향상되는 결과를 얻었다.
또한, B5, B6의 경우 BCT 함유율이 50%인 경우로 BCT 함유량이 증가됨에 따라 용량과 BDV는 감소하였다. 그러나, 용량의 온도 안정성과 DC-바이어스 특성이 향상되었으며, X5R 규격에 만족하는 것을 볼 수 있었다.
BCT 함유율이 75%까지는 DC-바이어스 특성이 개선되는 것을 확인할 수 있었으나, BCT함유량이 75%에서 쇼트율은 급격히 증가하는 현상을 보였다. 이는 BT보다 BCT의 함유율이 커짐으로써, 소성시 비정장 입성장이 유발에 의해 일어난 결과로 여겨진다.
또한, 표 4에 나타난 바와 같이, BT와 BCT의 혼정에 따라 소성온도가 낮아지면서 소성온도의 작업범위가 넓어지는 것을 확인할 수 있었다.
표 4를 정리하면, BT와 BCT를 적절히 혼정하고 나아가 부성분을 미립화하면 최적의 전기적특성을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 유전체재료의 주성분으로 BaTiO3와 (Ba1-xCax)TiO3를 혼정함으로써 높은 유전율과 함께 고온에서의 높은 용량의 온도 안정성과 DC-바이어스 특성이 개선되는 것을 알 수 있었다. 또한, 부성분을 더욱 미립화 시킴으로서 균일한 코어 셀 구조 및 입계를 형성 시킴에 따라 용량 및 전기적 특성이 향상되는 결과를 얻을 수 있었다.

Claims (10)

  1. 주성분이 (Ba1-xCax)TiO3(여기서, x는 0.01~0.15):25~75중량%와 나머지 BaTiO3로 조성되고, 추가로 부성분이 포함되며,
    상기 부성분은 제1부성분으로 Ba화합물, Mg화합물에서 선택된 적어도 1종:0.01~2몰%. 제2부성분으로 Y화합물, Re화합물(Re:희토류원소)에서 선택된 적어도 1종:0.1~1.5몰%, 제3부성분으로 Mn화합물, Cr화합물, V화합물의 적어도 1종: 0.01~3.0몰%, 제4성분으로 Si화합물:1.0~3.0몰%로 유전체 자기 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 (Ba1-xCax)TiO3(여기서, x는 0.01~0.15)의 함량이 45~55중량%임을 특징으로 하는 유전체 자기 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 부성분의 입도는 D50이 0.2㎛이하이고, 비표면적이 20m2/g이상임을 특징으로 하는 유전체 자기 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 부성분의 입도는 D50이 0.1㎛이하이고, 비표면적이 40m2/g이상임을 특징으로 하는 유전체 자기 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 부성분은 BaCO3:0.01~2.0몰%, MgO:0.01~1.5몰%, Y2O3:0.1~1.5몰%, MnO2:0.01~0.3몰%, Cr2O3:0.01~0.10몰%, SiO2:1.0~3.0몰%임을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
  7. 내부전극의 사이에 형성되는 유전체 세라믹층을 포함하는 적층체와 상기 적층체의 양단에 내부전극과 전기적으로 접속되는 외부전극이 형성되고, 상기 유전체 세라믹층이 청구항 1의 유전체 자기조성물인 것을 포함하여 이루어지는 적층세라믹 커패시터.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 (Ba1-xCax)TiO3(여기서, x는 0.01~0.15)의 함량이 45~55중량%임을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
  9. 삭제
  10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 유전체 자기 조성물에서 부성분은 BaCO3:0.01~2.0몰%, MgO:0.01~1.5몰%, Y2O3:0.1~1.5몰%, MnO2:0.01~0.3몰%, Cr2O3:0.01~0.10몰%, SiO2:1.0~3.0몰%임을 특징으로 하는 적층세라믹 커패시터.
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CN103214238A (zh) * 2013-04-03 2013-07-24 湖北大学 一种钛酸锶钡基介电温度稳定型陶瓷电容器材料的制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101732422B1 (ko) * 2009-02-18 2017-05-08 서울대학교산학협력단 유전체 제조용 소결 전구체 분말 및 이의 제조 방법
JP5370212B2 (ja) * 2010-02-24 2013-12-18 株式会社村田製作所 誘電体セラミックおよび積層セラミックコンデンサ
JP5246185B2 (ja) * 2010-03-11 2013-07-24 株式会社村田製作所 誘電体セラミック、及び積層セラミックコンデンサ
KR20190121202A (ko) 2018-10-10 2019-10-25 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자부품
KR20220092154A (ko) 2020-12-24 2022-07-01 삼성전기주식회사 적층형 전자 부품 및 유전체 조성물
KR20230132261A (ko) 2022-03-08 2023-09-15 삼성전기주식회사 세라믹 전자 부품
CN116813355B (zh) * 2023-06-27 2024-04-19 南充三环电子有限公司 一种陶瓷介质材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
14274935

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103214238A (zh) * 2013-04-03 2013-07-24 湖北大学 一种钛酸锶钡基介电温度稳定型陶瓷电容器材料的制备方法
CN103214238B (zh) * 2013-04-03 2014-08-06 湖北大学 一种钛酸锶钡基介电温度稳定型陶瓷电容器材料的制备方法

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