KR100791753B1

KR100791753B1 - 세라믹 콘덴서 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100791753B1
Application number: KR1020020070599A
Authority: KR
Inventors: 오가사와라준; 미즈노요우이치
Original assignee: 다이요 유덴 가부시키가이샤
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2008-01-04
Also published as: TW569254B; US20040194870A1; US6743518B2; US20030096125A1; US7060144B2; KR20030040159A

Abstract

세라믹 입자의 페로브스카이트(perovskite) 결정 구조 중 A 위치를 구성하는 성분이 입계(grain boundary)속으로 확산하여 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비가 저하되고, 환원 소성시에 있어서의 내환원성이 저하되어, 세라믹 콘덴서의 절연 저항과 수명 특성, 즉 신뢰성을 저하시키는 문제가 있었다. 본 발명에 따른 세라믹 콘덴서는 1 이상의 유전체 층과, 이 유전체 층 사이에서 위치하여 이 유전체 층을 지지하고 있는 적어도 2 이상의 전극을 구비하고, 해당 유전체 층이 페로브스카이트 결정 구조의 기본 성분을 주요 성분으로 하는 세라믹 입자의 소결체로 이루어지며, 해당 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값은 해당 세라믹 입자 중심부의 A/B 비의 값보다 크다.

Description

세라믹 콘덴서 및 그 제조 방법{CERAMIC CAPACITOR AND METHOD FOR THE MANUFACTURE THEREOF}

도 1은 세라믹 입자, 표층부, 중심부, 소결체, 입계의 설명도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 세라믹 입자 2 : 표층부

3 : 소결체 4 : 입계

5 : 중심부

본 발명은 유전체 층을 구성하고 있는 성분의 조성을 미세하게 조정함으로써 수명 특성(신뢰성)을 향상시킨 세라믹 콘덴서와 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 세라믹 콘덴서는 칩 형상의 소체와, 해당 소체의 양측에 형성된 한 쌍의 전극으로 이루어진다. 적층형 세라믹 콘덴서의 경우, 해당 소체는 일반적 으로 유전체 층과 내부 전극이 교대로 적층된 다수의 적층체로 이루어진다. 해당 내부 전극 중 인접한 내부 전극은 유전체 층을 거쳐서 대향하고, 각각의 외부 전극과 전기적으로 접속되어 있다.

여기서, 상기 유전체 층으로는 예컨대 티탄산바륨(BaTiO₃)을 주성분으로 하는 세라믹 입자를 유리 성분이 포함된 첨가제로 결합하여 일체화시킨 내환원성 유전체 세라믹이 사용되고 있다. 또한, 상기 내부 전극으로는 예컨대 니켈(Ni) 금속 분말을 주요 성분으로 하는 도전성 페이스트(paste)를 소결시킨 것이 사용되고 있다. 여기서 소결이란 분립체 집합물이 그 용융점 이하의 온도에서 집합된 입자 개개의 변형과 접합에 의해 전체적으로 치밀화(densification)하여, 보다 단단한 덩어리 형상의 다결정체로 되어 가는 현상을 말한다.

상기 소체는 세라믹 그린 시트와 내부 전극 패턴을 교대로 적층시킨 칩 형상의 적층체에서 바인더(binder)를 제거한 후, 비산화성 환경 속에서 1200 내지 1300℃ 정도의 고온으로 소성한 후, 약산화성 환경 속에서 재산화시킴으로써 제조되고 있다.

또한, 티탄산바륨의 Ba/Ti 비(A/B 비)가 1.000 이하인 경우, 환원성 환경 속에서 소성할 경우 유전체 구성 물질이 반도체화하여 절연성이 저하되므로 콘덴서로서 기능하지 못한다. 따라서, A/B 비를 1.000 보다 크게 함으로써, 내환원성을 향상시키고 있다. A/B 비를 1.000 보다 크게 하는 방법으로는 A 위치를 구성하는 성분, 예컨대 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca) 등의 화합물을 화학량론비(stoichiometric ratio) 이상이 되도록 첨가하는 방법이 고안되고 있다.

그러나, 이와 같이 내환원성을 향상시킨 유전체 세라믹을 소성하면, 페로브스카이트 결정 구조 중 A 위치를 구성하는 성분이 입계 속으로 확산하여 세라믹 입자의 A/B 비가 저하되고, 또한 환원 소성시에 있어서 내환원성이 저하되어 산소 결함이 증가하므로 세라믹 콘덴서의 수명 특성, 즉 신뢰성을 저하시키는 문제가 있었다.

본 발명은 페로브스카이트 결정 구조 중 A 위치를 구성하는 성분이 입계 속으로 확산하는 것을 억제하여 A/B 비의 값이 저하되는 것을 방지하고, 내환원성을 확보함으로써, 수명 특성이 우수하고 신뢰성이 높은 세라믹 콘덴서 및 이와 같은 세라믹 콘덴서의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 세라믹 콘덴서는 1 이상의 유전체 층과, 이 유전체 층을 그 사이에 위치시켜 이를 지지하고 있는 적어도 2 이상의 전극을 구비하고 있으며, 해당 유전체 층을 구성하는 유전체 세라믹이 ABO₃로 표시되는 페로브스카이트 결정 구조의 세라믹 입자의 소결체로 이루어지고, 해당 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값이 해당 세라믹 입자의 중심부의 A/B 비의 값보다 크다. 이러한 구성에서는 페로브스카이트 결정 구조 중 A 위치를 구성하는 성분이 입계 속으로 확산하지 않고, 세라믹 입자의 표층부의 내환원성이 향상되어, 결과적으로 세라믹 콘덴서를 구성하 는 유전체 층의 내환원성을 향상시킴과 동시에 수명 특성, 절연 저항 등의 전기적 특성이 향상된다.

여기서, 유전체 세라믹으로는 예컨대 티탄산바륨계 유전체 세라믹과 티탄산스트론튬계 유전체 세라믹을 들 수 있는데, 페로브스카이트 결정 구조의 세라믹 입자의 소결체로 이루어지는 것이면 이들 이외의 유전체 세라믹이라도 무방하다.

또한, 세라믹 입자의 표층부란 세라믹 입자의 가장 외측 표면에서 내부로 10 nm 부근까지의 부분을 말한다. 도 1은 세라믹 입자, 표층부, 중심부, 소결체, 입계의 설명도이다. 세라믹 입자의 표층부란 입계 부분이 아니라, 세라믹 입자내의 표층을 의미한다. 또한, A/B 비란 예컨대 Ba_xTi_yO₃의 경우 바륨(Ba)과 티타늄(Ti)의 몰 비 x/y를 말한다.

페로브스카이트 결정 구조에서 세라믹 입자의 소결체로 이루어진 해당 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값은 해당 세라믹 입자의 중심부의 A/B 비의 값보다 크다. 이러한 구성에서는 페로브스카이트 결정 구조 중 A 위치를 구성하는 성분이 입계 속으로 확산되지 않는다. 또한, 페로브스카이트 결정 구조의 상기 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값은 1.000 < A/B ≤ 1.015가 되는 것이 바람직하다. A/B 비의 값이 1.000 이하가 되면 내환원성이 저하되고, 이러한 내환원성 저하로 인하여 원하는 IR(insulation resistance) 수명을 얻을 수 없게 되며, 따라서 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, A/B 비의 값이 1.015를 넘으면 원하는 소결성 및 전기적 특성을 얻을 수 없거나, 또는 원하는 입자의 성장 및 전기적 특성을 얻을 수 없다는 문제점이 있다. 이에 반해 A/B 비의 값이 1.000 < A/B ≤ 1.015인 경우에는 원하는 전기적 특성을 얻을 수 있다.

A 위치를 구성하는 성분은 상기 첨가제 중 상기 세라믹 입자를 형성하는 기본 성분 100 몰에 대하여 0.05 내지 0.1 몰이 함유되는 것이 바람직하다. A 위치를 구성하는 성분이 0.05 몰 미만이 되면 세라믹 입자의 표층부에서 입계로 A 위치를 구성하는 성분이 확산하는 것을 억제할 수 없고, A/B 비의 값이 저하되어 내환원성이 저하하고, 또한 이로 인하여 신뢰성을 저하시킨다는 문제점이 있다. 또한, A 위치를 구성하는 성분이 0.1 몰을 넘게 되면 A 위치를 구성하는 성분이 과잉상태가 되어 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값이 1.015를 넘게 되며, 따라서 원하는 입자의 성장 및 전기적 특성을 얻을 수 없게 되는 문제점이 있다. 이에 반해, A 위치를 구성하는 성분이 0.05 내지 0.1 몰인 경우에는 세라믹 입자로부터 입계로의 A 위치를 구성하는 성분의 확산이 억제되기 때문에, 세라믹 입자의 A/B 비의 값이 저하되는 것을 막을 수 있으며 동시에, 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값을 세라믹 입자의 중심부보다 크게 하고, 또한 표층부의 A/B 비의 값을 1.000 < A/B ≤ 1.015의 범위로 만들 수 있으므로, 원하는 전기적 특성을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 세라믹 콘덴서의 제조 방법은 미소성 세라믹 분말을 조제하는 미소성 세라믹 분말 조제 공정, 해당 미소성 세라믹분말 조제 공정에서 얻어진 미소성 세라믹 분말을 이용하여 세라믹 그린 시트를 형성하는 세라믹 그린 시트 형성 공정, 해당 세라믹 그린 시트 형성 공정에서 얻어진 세라믹 그린 시트에 내부 전극 패턴을 형성하는 내부 전극 형성 공정, 해당 내부 전극 형성 공정을 거 친 세라믹 그린 시트를 적층하여 적층체를 얻는 적층 공정, 해당 적층 공정에서 얻어진 적층체를 내부 전극 패턴마다 재단하여 칩 형상의 적층체를 얻는 재단 공정, 해당 재단 공정에서 얻어진 칩 형상의 적층체를 소성하는 소성 공정을 구비하며, 상기 미소성 세라믹 분말은 ABO₃로 표시되는 페로브스카이트 결정 구조의 기본 성분과 첨가제를 함유하고, 해당 첨가제는 A 위치를 구성하는 성분을 함유하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 미소성 세라믹 분말로는 예컨대 티탄산바륨계와 티탄산스트론튬계를 들 수 있는데, 페로브스카이트 결정 구조의 세라믹 입자의 소결체를 형성하는 것이면, 이들 이외의 세라믹 분말이어도 무방하다.

또한, 첨가제로는 예컨대 실리카(SiO₂), 산화리튬(Li₂O), 산화붕소(B₂O ₃)로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 주요 성분으로 하는 것을 사용할 수 있지만, 이들 이외의 성분을 포함하고 있어도 무방하다.

첨가제의 첨가량은 상기 세라믹 입자를 형성하는 기본 성분 100 몰에 대하여 0.1 내지 1.0 중량부가 바람직하다. 첨가량이 0.1 중량부 미만이 되면 원하는 입자의 성장 및 전기적 특성을 얻을 수 없는 문제점이 있고, 1.0 중량부를 넘으면 입자 성장의 제어가 곤란해져 원하는 전기적 특성을 얻을 수 없거나, 입자 성장이 지나치게 진행하여 신뢰성이 저하되는 문제점이 있지만, 0.1 내지 1.0 중량부인 경우에는 원하는 전기적 특성을 얻을 수 있다.

또한, 상기 첨가제 중에 함유되는 A 위치를 구성하는 성분으로는 바륨(Ba), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr)으로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있는데, 이들 이외의 원소를 사용해도 무방하다.

상기 첨가제 중에 A 위치를 구성하는 성분은 상기 세라믹 입자를 형성하는 기본 성분 100 몰에 대하여 0.05 내지 0.1 몰이 함유되는 것이 바람직하다. A 위치를 구성하는 성분이 0.05 몰 미만이 되면 세라믹 입자의 표층부에서 입계로 A 위치를 구성하는 성분이 확산되는 것을 억제할 수 없고, A/B 비의 값이 저하되어 내환원성이 저하되며, 따라서 신뢰성이 저하되는 문제점이 있고, A 위치를 구성하는 성분이 0.1 몰을 넘게 되면 A 위치를 구성하는 성분이 과잉되어, 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값이 1.015를 넘게 되며, 이로써 원하는 입자의 성장 및 전기적 특성을 얻을 수 없게 되는 문제점이 있다. 이에 반해, A 위치를 구성하는 성분이 0.05 내지 0.1 몰인 경우, 세라믹 입자로부터 입계로의 A 위치를 구성하는 성분의 확산이 억제되기 때문에, 세라믹 입자의 A/B 비의 값의 저하를 억제할 수 있으며 동시에, 세라믹 입자 표층부의 A/B 비의 값을 세라믹 입자의 중심부보다 크게 하고, 또한 표층부의 A/B 비의 값을 1.000 < A/B ≤ 1.015로 할 수 있기 때문에, 원하는 전기적 특성을 얻을 수 있다.

[실시예]

실시예 1

A 위치를 구성하는 성분의 몰 비를 Ba:Ca = 0.90:0.10, B 위치를 구성하는 성분의 몰 비를 Ti:Zr = 0.850:0.150으로 한 것을 가소하여 기본 성분 Ba_1-xCa_xTi_1-yZr_yO₃를 합성했다.

다음에, 기본 성분 Ba_1-xCa_xTi_1-yZr_yO₃를 100 몰로 했을 때, 미량 첨가 성분으로서 망간(Mn) 및 홀뮴(Ho)을 Mn = 1.0 몰, Ho = 1.0 몰의 비율로 가하여, 통상의 볼 밀(ball-mill)로 15 시간 혼합 교반하였다.

또한, 에탄올 100 ㎖ 중에 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane)을 기본 성분 100 몰에 대하여 실리카(SiO₂)가 0.7 중량부의 비율이 되도록 드랍핑 피펫(dropping pipet)으로 천천히 가하여, 상온에서 15 분간 교반하였다. 또한, 바륨 아세테이트(barium acetate)를 바륨(Ba)이 기본 성분 100 몰에 대하여 0 내지 0.12 몰이 되도록 각각 칭량하고, 이를 에틸렌 글리콜에 완전히 용해시켜, 그 용액을 상기 테트라에톡시실란 용액 속에 천천히 가하여, 상온에서 15 분간 교반하여 졸(sol)을 얻었다.

다음에, 이 졸을 상기 혼합 교반한 BaCaTiZrO₃ 슬러리(slurry)에 첨가하고, 볼 밀로 다시 30 분 교반한 후 건조하여, 바륨이 기본 성분 100 몰에 대하여 0 내지 0.12 몰 함유된 여러 종류의 미소성 세라믹 분말을 얻었다.

다음에, 이들 미소성 세라믹 분말을 이용하여 세라믹 슬러리를 만들고, 이 세라믹 슬러리를 이용하여 두께 5 ㎛의 세라믹 그린 시트를 작성하고, 이 세라믹 그린 시트에 내부 전극을 인쇄하고, 이 세라믹 그린 시트를 10 장 적층하여, 탈 바 인더 한 후 고온으로 소성하여 각종 세라믹 콘덴서를 제조하였다.

다음에, 이들 세라믹 콘덴서의 유전체 층을 형성하고 있는 세라믹 입자의 표층부(내지 10 nm)의 A/B 비, 표층부보다 10 nm 깊은 지점의 A/B 비의 값을 각각 조사하였다. 결과는 표 1의 시료번호(1 내지 10)에 도시한 바와 같았다.

또한, 이들 세라믹 콘덴서의 IR 수명을 측정한 결과, 표 1의 시료번호(1 내지 10)에 도시한 바와 같았다.

여기서, 세라믹 입자의 표층부 및 내부의 A/B 비의 값은 TEM-EDX에 의한 점적(spot) 정량 분석을 하였고, 세라믹 입자 1 입자에 관하여, 표층부 및 내부를 각 10 개소씩 50 입자에 관하여, 유효숫자 4 자릿수(소수점 넷째 자리에서 반올림)로 측정하여 그 평균으로 구하였다. 또한, 세라믹 콘덴서의 IR 수명은 200℃의 고온조에서 시료에 20 V/㎛의 전압을 인가하고, 저항치의 오더(order)가 변화된 시간을 IR 수명이라고 규정하였다. 후술하는 실시예 2, 3의 경우도 마찬가지이다.

표 1로부터, 시료번호(4 내지 9)에 도시하는 바와 같이 첨가제에 포함되는 바륨이 0.05 내지 0.1 몰인 경우에는 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값이 1.000 내지 1.015가 되어, 원하는 수명 특성(IR 수명=2 시간 이상)을 얻을 수 있지만, 시료번호(1 내지 3)에 도시하는 바와 같이 첨가제에 포함되는 바륨이 0.05 몰 미만이 되면 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값이 1.000 미만이 되어, 원하는 수명 특성을 얻을 수 없고, 시료번호(10)에 도시하는 바와 같이 첨가제 중에 포함되는 바륨이 0.1 몰을 넘으면 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값이 1.015를 넘어 원하는 소결성 및 전기적 특성을 얻을 수 없거나, 또는 원하는 입자의 성장을 얻을 수 없 다는 문제점이 발생하는 것을 알 수 있다.

실시예 2

A 위치를 구성하는 성분의 몰 비를 Ba:Ca = 0.95:0.05, B 사이트를 구성하는 성분의 몰 비를 Ti:Zr = 0.920:0.080으로 한 것을 가소하여 기본 성분 Ba_1-xCa_xTi_1-yZr_yO₃를 합성했다.

다음에, 기본 성분 Ba_1-xCa_xTi_1-yZr_yO₃를 100 몰로 하였을 때, 미량 첨가 성분으로서 망간 및 홀뮴을 Mn = 1.0 몰, Ho = 1.5 몰의 비율로 가하여, 통상의 볼 밀로 15 시간 혼합 교반하였다.

또한, 에탄올 100 ㎖에 테트라에톡시실란을 기본 성분 100 몰에 대하여 실리카가 0.9 중량부의 비율이 되도록 드랍핑 피펫으로 천천히 가하여, 상온에서 15 분간 교반하였다. 또한, 바륨아세테이트를 바륨이 기본 성분 100 몰에 대하여 0 내지 0.12 몰이 되도록 칭량하고, 이를 에틸렌 글리콜에 완전히 용해시켜, 그 용액을 상기 테트라에톡시실란 용액에 천천히 가하여, 상온에서 15 분간 교반하여 졸을 얻었다.

다음에, 이 졸을 상기 혼합 교반한 BaCaTiZrO₃ 슬러리에 첨가하여, 볼 밀로 다시 30 분 교반한 후 건조하여, 바륨이 기본 성분 100 몰에 대하여 0 내지 0.12 몰 함유된 여러 종류의 미소성 세라믹 분말을 얻었다.

다음에, 이들 미소성 세라믹 분말을 이용하여 세라믹 슬러리를 만들고, 이 세라믹 슬러리를 이용하여 두께 5 ㎛의 세라믹 그린 시트를 만들어 이 세라믹 그린 시트에 내부 전극을 인쇄하고, 이 세라믹 그린 시트를 10 장 적층하여, 탈 바인더 한 후 고온에서 소성하여 각종의 세라믹 콘덴서를 제조하였다.

다음에, 이들 세라믹 콘덴서의 유전체 층을 형성하고 있는 세라믹 입자의 표층부(내지 10 nm)의 A/B 비, 표층부보다 10 nm 깊은 지점의 A/B 비를 각각 조사하였다. 결과는 표 1의 시료번호(11 내지 20)에 도시된 바와 같았다. 또한, 이들 세라믹 콘덴서의 IR 수명을 측정한 결과, 표 1의 시료번호(11 내지 20)에 도시한 바와 같았다.

표 1로부터, 시료번호(14 내지 19)에 도시하는 바와 같이 첨가제에 포함되는 바륨이 0.05 내지 0.1 몰인 경우에는 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값이 1.000 내지 1.015 가 되어, 원하는 수명 특성을 얻을 수 있지만, 시료번호(11 내지 13)에 도시하는 바와 같이 첨가제에 포함되는 바륨이 0.05 몰 미만이 되면 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값이 1.000 미만이 되어, 원하는 수명 특성을 얻을 수 없고, 시료번호(20)에 도시하는 바와 같이 첨가제 중에 포함되는 바륨이 0.1 몰을 넘으면 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값이 1.015를 넘어 원하는 소결성 및 전기적 특성을 얻을 수 없거나, 또는 원하는 입자의 성장을 얻을 수 없다는 문제점이 발생하는 것을 알 수 있다.

실시예 3

A 위치를 구성하는 성분의 몰 비를 Ba:Ca = 0.90:0.10, B 위치를 구성하는 성분의 몰 비를 Ti:Zr = 0.850:0.150으로 한 것을 가소하여 기본 성분 Ba_1-xCa_xTi_1-yZr_yO₃를 합성하였다.

다음에, 기본 성분 Ba_1-xCa_xTi_1-yZr_yO₃를 100 몰로 했을 때, 미량 첨가 성분으로서 망간 및 홀뮴을 Mn = 1.0 몰, Ho = 1.0 몰의 비율로 첨가하고, 통상의 볼 밀로 15시간 혼합 교반하였다.

또한, 에탄올 100 ㎖ 중에 테트라에톡시실란을 기본 성분 100 몰에 대하여 실리카가 0.05 내지 1.30 중량부의 비율이 되도록, 드랍핑 피펫으로 천천히 가하여, 상온에서 15 분간 교반하였다. 또한, 바륨아세테이트를 바륨이 기본 성분 100 몰에 대하여 0.07 몰이 되도록 칭량하고, 이를 에틸렌 글리콜에 완전히 용해시키고, 그 용액을 상기 테트라에톡시실란 용액에 천천히 가하여, 상온에서 15 분간 교반하여 졸을 얻었다.

다음에, 이 졸을 상기 혼합 교반한 BaCaTiZrO₃ 슬러리에 첨가하고, 볼 밀로 다시 30분 교반한 후 건조하여, 실리카를 포함하는 첨가제가 0.05 내지 4.00 중량부의 범위로 함유된 여러 종류의 미소성 세라믹 분말을 얻었다.

다음에, 이 미소성 세라믹 분말을 이용하여 세라믹 슬러리를 만들고, 이 세라믹 슬러리를 이용하여 두께 5 ㎛의 세라믹 그린 시트를 만들어, 이 세라믹 그린 시트에 내부 전극을 인쇄하고, 이 세라믹 그린 시트를 10 장 적층하여, 탈 바인더 한 후, 고온으로 소성하여 각종 세라믹 콘덴서를 제조하였다.

다음에, 이들 세라믹 콘덴서의 유전체 층을 형성하고 있는 세라믹 입자의 표 층부(내지 10 nm)의 A/B 비의 값, 표층부보다 10 nm 깊은 지점의 A/B 비의 값을 조사하였다. 결과는 표 1의 시료번호(21 내지 28)에 도시하는 바와 같았다. 또한, 이 세라믹 콘덴서의 IR 수명을 측정한 결과, 표 1의 시료번호(21 내지 28)에 도시하는 바와 같았다.

표 1로부터, 시료번호(22 내지 26)에 도시하는 바와 같이 첨가제의 첨가량이 0.1 내지 1.0 중량부인 경우에는 원하는 수명 특성을 얻을 수 있지만, 시료번호(21)에 도시하는 바와 같이 첨가제의 첨가량이 0.1 미만이 되면 소결성이 저하하여, 원하는 입자 성장 및 전기적 특성을 얻을 수 없는 문제점이 발생하고, 시료번호(27, 28)에 도시하는 바와 같이 첨가제의 첨가량이 1.0을 넘으면 입자 성장의 제어가 곤란해지거나, 또는 입자 성장이 지나치게 진행함으로써 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 알 수 있다.

비교예 : A 위치를 구성하는 성분의 몰 비를 Ba:Ca = 0.90:0.10, B 위치를 구성하는 성분의 몰 비를 Ti:Zr = 0.850:0.150으로 한 것을 가소하여 합성한 기본 성분 Ba_1-xCa_xTi_1-yZr_yO₃를 100 몰로 하였을 때, 미량 첨가 성분으로서 Mn = 1.0 몰, Ho = 1.0 몰, 유리 성분을 포함하는 첨가제로서 바륨카보네이트(BaCO₃), 실리카(SiO₂)를 통상의 볼 밀로 15.5시간 혼합 교반한 후 건조하여 미소성 세라믹 분말을 얻었다.

다음에, 이들 미소성 세라믹 분말을 이용하여 세라믹 슬러리를 작성하고, 실시예 1과 같이 하여 세라믹 콘덴서를 제조하고, 세라믹 콘덴서의 유전체 층을 형성하고 있는 세라믹 입자의 표층부(내지 10 nm)의 A/B 비의 값, 표층부보다 10 nm 깊은 지점의 A/B 비의 값을 조사한 결과, 표 1의 시료번호(30 내지 32)에 도시하는 바와 같았다. 또한, 이 세라믹 콘덴서의 IR 수명을 측정한 결과, 표 1의 시료번호(30 내지 32)에 도시하는 바와 같았다.

또한, 상기 실시예 1 내지 3에서는 세라믹 입자의 중심부의 A/B 비의 값이 1.000으로 되어있지만, 표층부의 A/B 비의 값이 1.000 내지 1.015 범위 내의 값을 갖는 다면, 세라믹 입자의 중심부의 A/B 비의 값은 1.000으로 한정되지 않고, 다른 값을 취하는 경우도 있다. 또한, 상기 실시예 1 내지 3 이외에, A 위치를 구성하는 성분으로서 스트론튬을 사용한 경우[시료번호(29) 참조], 첨가제로서 리튬과 붕소를 포함하는 유리를 사용한 경우에도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.

본 발명은 첨가제에 A 위치를 구성하는 성분을 첨가함으로써, A 위치를 구성 하는 성분이 페로브스카이트(perovskite)로부터 입계(grain boundary)로 확산되는 것을 억제하고, 또한 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값을 중심부의 A/B 비의 값보다 높게 하는 것을 실현하였다. 그 결과, 내환원성이 향상되어, 제품의 신뢰성(절연 저항, 수명 특성)을 높이는 효과가 있다.

Claims

1 또는 2 이상의 유전체 층과, 상기 유전체 층 사이에 위치하여 이를 끼워 지지하고 있는 적어도 2 이상의 전극을 포함하고, 상기 유전체 층을 구성하는 유전체 세라믹이 ABO₃로 표시되는 페로브스카이트(perovskite) 결정 구조의 기본 성분을 주요 성분으로 하는 세라믹 입자의 소결체로 이루어지고, 상기 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값이 상기 세라믹 입자의 중심부의 A/B 비의 값보다 큰 것을 특징으로 하는

세라믹 콘덴서.

제 1 항에 있어서,

상기 페로브스카이트 결정 구조의 세라믹 입자의 표층부의 A/B 비의 값이 1.000 < A/B ≤ 1.015인 것을 특징으로 하는

세라믹 콘덴서.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 소결체의 입계에 포함되는 성분 중에 상기 페로브스카이트 결정 구조의 기본 성분을 주요 성분으로 하는 세라믹 입자의 A 위치를 구성하는 성분이 상기 기본 성분 100 몰에 대하여 0.05 내지 0.1 몰이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는

세라믹 콘덴서.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 세라믹 콘덴서가 적층 세라믹 콘덴서인 것을 특징으로 하는

세라믹 콘덴서.

미소성 세라믹 분말을 조제하는 미소성 세라믹 분말 조제 공정, 상기 미소성 세라믹 분말 조제 공정에서 얻어진 미소성 세라믹 분말을 유기 바인더와 혼합하여 세라믹 그린 시트를 형성하는 세라믹 그린 시트 형성 공정, 상기 세라믹 그린 시트 형성 공정에서 얻어진 세라믹 그린 시트에 내부 전극 패턴을 형성하는 내부 전극 형성 공정, 상기 내부 전극 형성 공정을 거친 세라믹 그린 시트를 적층하여 적층체를 얻는 적층 공정, 상기 적층 공정에서 얻어진 적층체를 내부 전극 패턴마다 재단하여 칩 형상의 적층체를 얻는 재단 공정, 상기 재단 공정에서 얻어진 칩 형상의 적층체를 소성하는 소성 공정을 포함하고, 상기 미소성 세라믹 분말은 ABO₃로 표시되는 페로브스카이트 결정 구조의 기본 성분과 첨가제를 함유하고, 상기 첨가제는 상기 페로브스카이트 결정 구조의 A 위치를 구성하는 성분을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는

세라믹 콘덴서의 제조 방법.

제 5 항에 있어서,

상기 첨가제 중에 상기 페로브스카이트 결정 구조의 A 위치를 구성하는 성분이 상기 기본 성분 100 몰에 대하여 0.05 내지 0.1 몰 함유되어 있는 것을 특징으로 하는

세라믹 콘덴서의 제조 방법.

제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 첨가제의 첨가량이 상기 기본 성분 100 몰에 대하여 0.1 내지 1.0 중량부인 것을 특징으로 하는

세라믹 콘덴서의 제조 방법.