KR101274119B1 - 티탄산바륨계 분말 및 그 제조방법, 유전체 세라믹 그리고 적층 세라믹 콘덴서 - Google Patents
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Abstract
적층 세라믹 콘덴서에 있어서, 절연 불량이 발생하기 어렵게 하는 동시에, 부하 시험에 있어서의 고장 수명 특성을 개선한다.
적층 세라믹 콘덴서(1)에 구비되는 유전체 세라믹층(2)을 구성하는 유전체 세라믹을 얻기 위한 티탄산바륨계 분말로서, 평균 입경 D1이 10∼200nm의 범위 내에 있고, 최대 입경을 D2, 최소 입경을 D3로 했을 때, 1.0＜D2/D1≤2.0, 및 0.5≤D3/D1＜1.0의 관계를 만족하는, 입도 분포가 샤프한 것을 이용한다. 이것에 의해, 세라믹 슬러리에서의 분산성이 매우 높아져, 적층 세라믹 콘덴서(1)에 있어서의 유전체 세라믹층(2)의 밀도 향상 및 표면의 평활화가 가능해지고, 절연 불량이 발생하기 어렵게 하는 동시에, 부하 시험에 있어서의 고장 수명 특성을 개선할 수 있다.
적층 세라믹 콘덴서(1)에 구비되는 유전체 세라믹층(2)을 구성하는 유전체 세라믹을 얻기 위한 티탄산바륨계 분말로서, 평균 입경 D1이 10∼200nm의 범위 내에 있고, 최대 입경을 D2, 최소 입경을 D3로 했을 때, 1.0＜D2/D1≤2.0, 및 0.5≤D3/D1＜1.0의 관계를 만족하는, 입도 분포가 샤프한 것을 이용한다. 이것에 의해, 세라믹 슬러리에서의 분산성이 매우 높아져, 적층 세라믹 콘덴서(1)에 있어서의 유전체 세라믹층(2)의 밀도 향상 및 표면의 평활화가 가능해지고, 절연 불량이 발생하기 어렵게 하는 동시에, 부하 시험에 있어서의 고장 수명 특성을 개선할 수 있다.
Description
이 발명은 티탄산바륨계 분말 및 그 제조방법, 상기 티탄산바륨계 분말을 소결시켜 이루어지는 유전체 세라믹, 그리고 이 유전체 세라믹을 이용하여 구성되는 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것으로, 특히 소형이면서 대용량화가 도모된 적층 세라믹 콘덴서의 신뢰성을 향상시키기 위한 기술에 관한 것이다.
적층 세라믹 콘덴서에 있어서, 단위 체적당 정전용량을 증가시키기 위한 수단으로서 유전체 세라믹층의 박층화를 들 수 있다. 유전체 세라믹층의 박층화에는 쇼트 불량이나 신뢰성 열화의 우려가 수반되는데, 이것에 대해서는 유전체 세라믹층의 치밀성이나 평활성을 향상시키는 것이 유효하다.
유전체 세라믹층을 치밀하게 하기 위해서는, 먼저 유전체 세라믹층에 포함되는 유전체 세라믹 분말을 미립으로 할 필요가 있다. 그리고 어느 평균 입경에 대하여, 그것보다 큰 조립(粗粒;coarse grain)을 가능한 한 저감시키는 것이 필요하다. 또한, 평균 입경보다 작은 입자는 소성할 때에 상당히 활성된 상태가 되어, 이상(異常) 입성장의 직접적인 원인이 된다. 따라서 평균 입경에 대하여, 그것보다 작은 미립도 저감시키는 것이 필요하게 된다.
상기와 같은 과제를 해결할 수 있는 기술로서, 예를 들어 일본국 공개특허공보 2002-265277호(특허문헌 1)에는, 복수의 미립자를 응집시켜 1개의 입자군으로 하고, 그 입자군에서 봤을 경우, 입자경 편차가 저감되도록 한 세라믹 분말의 제조방법이 개시되어 있다. 또한 이 특허문헌 1에는 세라믹 입자의 입도 분포를 편차도(σ/평균 입경)로 30% 이하로 하는 것이 개시되어 있다.
그러나 특허문헌 1에서 개시되는 세라믹 입자의 입경은 미립자라고 해도 100nm 정도이며, 그 입자군의 직경은 500nm를 넘는 크기이다. 이와 같이 입자경이 크면, 유전체 세라믹층의 박층화에 의해 쇼트 불량이 다발하거나, 절연성 저하에 의한 수명 저하가 현저해지거나 한다.
또한, 특허문헌 1에 기재된 방법(세라믹 미립자를 소정의 조건하에서 응집시키는 방법)으로는, 입경 100nm 이하의 영역에서는 입경 편차가 작은 분말을 얻기가 어렵다.
그래서 이 발명의 목적은 상술한 것과 같은 문제를 해결할 수 있는 유전체 세라믹 분말 및 그 제조방법, 특히 티탄산바륨계 분말 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
이 발명의 다른 목적은 상기 티탄산바륨계 분말을 소결시켜 이루어지는 유전체 세라믹을 제공하고자 하는 것이다.
이 발명의 또 다른 목적은 상기 유전체 세라믹을 이용하여 구성되는 적층 세라믹 콘덴서를 제공하고자 하는 것이다.
이 발명에 따른 티탄산바륨계 분말은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 평균 입경 D1이 10∼200nm의 범위 내에 있고, 최대 입경을 D2, 최소 입경을 D3로 했을 때, 1.0＜D2/D1≤2.0, 및 0.5≤D3/D1＜1.0의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 티탄산바륨계 분말은 평균 입경 D1이 12∼107nm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
이 발명은 또한, 상기 이 발명에 따른 티탄산바륨계 분말을 제조하는 방법에도 관한다. 이 발명에 따른 티탄산바륨계 분말의 제조방법은 얻고자 하는 티탄산바륨계 분말의 원료가 되는 분급 전의 소원료(素原料) 분말을 준비하는 공정과, 소원료 분말을 분산매 중에 분산시키는 공정과, 소원료 분말을 분산매 중에서 침강시키는 공정과, 분산매에 있어서의 소정의 침강 거리에 있는 소원료 분말만을 추출함으로써, 목적으로 하는 티탄산바륨계 분말을 얻는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 발명은 또한, 상기 이 발명에 따른 티탄산바륨계 분말을 소결시켜 얻어진 유전체 세라믹에도 관한다.
이 발명은 나아가, 적층된 복수의 유전체 세라믹층, 및 유전체 세라믹층 사이의 특정한 계면을 따라 형성된 복수의 내부전극을 구비하는 적층 세라믹 콘덴서에도 관한다. 이 발명에 따른 적층 세라믹 콘덴서는, 상기 유전체 세라믹층이, 상기 이 발명에 따른 유전체 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
이 발명에 따른 티탄산바륨계 분말에 의하면 입도 분포가 상당히 샤프하기 때문에, 이것을 포함하는 세라믹 슬러리를 얻었을 때 분산성이 매우 높아진다. 이것은 세라믹 슬러리로부터 얻어진 세라믹 그린시트를 소결시켜 이루어지는 적층 세라믹 콘덴서에 있어서의 유전체 세라믹층의 밀도 향상 및 표면의 평활화로 이어진다. 따라서, 적층 세라믹 콘덴서에 있어서 쇼트 패스가 거의 없어지기 때문에 절연 불량이 발생하기 어렵고, 또한 부하 시험에 있어서의 고장 수명 특성을 개선할 수 있다.
또한 이 발명에 의하면, 티탄산바륨계 분말의 X선 회절로 구한 적분폭이 작아지고, 즉 결정성이 양호해지고, 그 때문에 안정된 소결성이 기대된다.
이 발명에 따른 티탄산바륨계 분말의 평균 입경 D1이 12∼107nm의 범위 내에 있으면, 유전체 세라믹층의 두께가 0.5㎛ 이하에 있어서 상기의 효과가 특히 현저해진다.
이 발명에 따른 티탄산바륨계 분말의 제조방법에 의하면, 목적으로 하는 분말을 얻기 위해 분급에 의한 방법을 이용하고 있는데, 이것은 분산매 중을 침강하는 거리가 입경에 비례하는 것을 이용하여, 어느 일정 시간 침강시킨 후에, 목적으로 하는 입경으로부터 산출된 침강 거리에 있는 분말만을 추출하도록 하고 있으므로, 입도 분포가 샤프한 티탄산바륨계 분말을 용이하게 얻을 수 있다.
일반적으로 평균 입경을 작게 하면 입도 분포가 브로드해지기 쉬워, 이것을 샤프하게 하기는 어렵다. 이에 반해, 이 발명에 의하면 상술한 바와 같이 분급에 의해 입도 분포를 샤프하게 하도록 하고 있으므로, 샤프한 입도 분포를 가지는 티탄산바륨계 분말을 얻을 수 있다. 바꿔 말하면, 이 발명에서 이용한 분급에 의하면, 티탄산바륨계 분말의 평균 입경, 최대 입경 및 최소 입경의 각각을 임의로 컨트롤할 수 있다. 따라서 평균 입경, 최대 입경 및 최소 입경의 각각을 다양하게 변경한 티탄산바륨계 분말을 이용하여, 유전체 세라믹층이 박층화된 적층 세라믹 콘덴서의 신뢰성을 평가하는 것이 용이해진다. 그 결과, 이 발명에 의하면, 유전체 세라믹층이 박층화된 적층 세라믹 콘덴서에 있어서, 신뢰성을 향상시킬 수 있는, 평균 입경, 최대 입경 및 최소 입경간의 관계를 찾아내는 것이 용이해진다. 이렇게 하여, 이 발명은 유전체 세라믹층이 박층화된 적층 세라믹 콘덴서에 있어서, 신뢰성을 향상시킬 수 있는, 평균 입경, 최대 입경 및 최소 입경간의 관계에 관한 임계적 범위를 찾아낸 것에 중요한 의의가 있다.
도 1은 이 발명의 한 실시형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서(1)를 도해적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 실험예에서 제작된 특정한 시료에 따른 티탄산바륨계 분말의 SEM 사진이다.
도 2는 실험예에서 제작된 특정한 시료에 따른 티탄산바륨계 분말의 SEM 사진이다.
도 1을 참조하여, 먼저 이 발명에 따른 티탄산바륨계 분말을 소결시켜 얻어진 유전체 세라믹을 이용하여 구성되는 적층 세라믹 콘덴서(1)에 대하여 설명한다.
적층 세라믹 콘덴서(1)는 적층된 복수의 유전체 세라믹층(2)과 유전체 세라믹층(2) 사이의 특정한 계면을 따라 형성되는 복수의 내부전극(3 및 4)을 가지고 구성되는 콘덴서 본체(5)를 구비하고 있다. 내부전극(3 및 4)은 예를 들면 Ni를 주성분으로 하고 있다.
콘덴서 본체(5)의 외표면상의 서로 다른 위치에는 제1 및 제2의 외부전극(6 및 7)이 형성된다. 외부전극(6 및 7)은 예를 들면 Ag, Cu 또는 Ag-Pd를 주성분으로 하고 있다. 도 1에 나타낸 적층 세라믹 콘덴서(1)에서는, 제1 및 제2의 외부전극(6 및 7)은 콘덴서 본체(5)의 서로 대향하는 각 단면(端面)상에 형성된다. 내부전극(3 및 4)은 제1의 외부전극(6)에 전기적으로 접속되는 복수의 제1의 내부전극(3)과 제2의 외부전극(7)에 전기적으로 접속되는 복수의 제2의 내부전극(4)이 있으며, 이들 제1 및 제2의 내부전극(3 및 4)은 적층방향에 관하여 교대로 배치되어 있다.
이러한 적층 세라믹 콘덴서(1)에 있어서, 유전체 세라믹층(2)은 ABO3(A는 Ba를 반드시 포함하고, Ca 및 Sr 중 적어도 한쪽을 더 포함하는 경우가 있다. B는 Ti를 반드시 포함하고, Zr 및 Hf 중 적어도 한쪽을 더 포함하는 경우가 있다.)를 주성분으로 하는 티탄산바륨계 유전체 세라믹으로 구성된다.
상술한 유전체 세라믹은 티탄산바륨계 분말을 소결시켜 얻어지는 것인데, 이 발명에서는 티탄산바륨계 분말로서, 평균 입경 D1이 10∼200nm의 범위 내에 있고, 최대 입경을 D2, 최소 입경을 D3로 했을 때, 1.0＜D2/D1≤2.0, 및 0.5≤D3/D1＜1.0의 관계를 만족하는 것과 같이, 입도 분포가 상당히 샤프한 것이 이용되는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 수치 한정의 근거는 후술하는 실험예로부터 도출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 입도 분포가 샤프한 티탄산바륨계 분말에 의하면, 이것을 포함하는 세라믹 슬러리에 있어서 매우 높은 분산성을 실현할 수 있다. 따라서, 이러한 세라믹 슬러리를 이용하면, 유전체 세라믹층(2)의 밀도를 향상시키는 동시에 표면의 평활성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 적층 세라믹 콘덴서(1)에 있어서 쇼트 패스가 거의 없어지기 때문에 절연 불량이 발생하기 어렵고, 또한 부하 시험에 있어서의 고장 수명 특성을 개선할 수 있다.
또한, 상술한 것과 같은 티탄산바륨계 분말에 의하면, X선 회절로 구한 적분폭이 작아지기 때문에, 즉 결정성이 양호해지기 때문에 안정된 소결성을 기대할 수 있다.
특히, 티탄산바륨계 분말의 평균 입경 D1이 12∼107nm의 범위 내에 있으면, 유전체 세라믹층(2)의 두께가 0.5㎛ 이하에 있어서 상기의 효과가 특히 현저해진다.
상술한 것과 같은 특정적인 입도 분포를 가지는 티탄산바륨계 분말은 예를 들면 다음과 같이 하여 제조될 수 있다.
먼저, 얻고자 하는 티탄산바륨계 분말의 원료가 되는 분급 전의 소원료 분말이 준비된다. 이 소원료 분말의 평균 입경은 10∼200nm의 범위 내에 있다.
다음으로 상기 소원료 분말을 분산매 중에 분산시키는 공정이 실시된다. 여기서 분산매로서는 전형적으로는 순수(純水)가 이용되는데, 다른 액체가 이용되어도 된다. 이후의 침강 공정에 있어서, 입경에 의해 소원료 분말의 침강 거리에 차이가 나기 쉬운 액체인 것이 바람직하다.
다음으로 분산매를 방치하여, 소원료 분말을 분산매 중에서 침강시키는 공정이 실시된다. 그리고 일정 시간 방치한 후, 분산매에 있어서의 소정의 침강 거리에 있는 소원료 분말만을 추출함으로써, 목적으로 하는 특정한 입도 분포를 가지는 티탄산바륨계 분말을 얻는 공정이 실시된다.
한편, 상기의 소원료 분말을 추출하는 공정에서는 통상 소원료 분말은 분산매와 함께 추출되기 때문에, 필요에 따라서, 추출된 소원료 분말에서 분산매를 제거하는 공정이 실시된다.
상술한 티탄산바륨계 분말의 제조방법에 의하면, 목적으로 하는 분말을 얻기 위해 분급에 의한 방법을 이용하고 있는데, 이것은 분산매 중을 침강하는 거리가 입경에 비례하는 것을 이용하여, 어느 일정 시간 침강시킨 후에, 목적으로 하는 입경으로부터 산출된 침강 거리에 있는 분말만을 추출하도록 하고 있으므로, 특정한 입도 분포를 가지는, 즉 입도 분포가 샤프한 티탄산바륨계 분말을 용이하게 얻을 수 있다.
이하에, 이 발명에 의한 효과를 확인하기 위해 실시한 실험예에 대하여 설명한다. 한편, 이하의 실험예에서는 티탄산바륨계 분말로서, 티탄산바륨(BaTiO3) 분말을 시료로 했지만 이것에 한정되지 않으며, ABO3(A는 Ba를 반드시 포함하고, Ca 및 Sr 중 적어도 한쪽을 더 포함하는 경우가 있다. B는 Ti를 반드시 포함하고, Zr 및 Hf 중 적어도 한쪽을 더 포함하는 경우가 있다.)를 주성분으로 하는 티탄산바륨계 분말에 대해서도 동일한 실험 결과가 얻어진다.
[실험예 1]
(A)티탄산바륨 분말의 제작
먼저, 주성분인 티탄산바륨(BaTiO3) 분말을 준비하였다. 즉, BaCO3 및 TiO2의 각 분말을 칭량한 후, 볼밀에 의해 24시간 혼합하여 열처리를 행하고, 고상(固相) 반응에 의해 BaTiO3 분말을 얻었다. BaTiO3 분말의 목적 입경은 10nm, 30nm, 70nm, 100nm, 150nm 및 200nm의 6수준이었다.
(B)티탄산바륨 분말의 분급 처리
상기 (A)의 공정에서 얻어진, 목적으로 하는 입경이 10nm, 30nm, 70nm, 100nm, 150nm 및 200nm의 각각인 BaTiO3 분말 그 자체를 각각 표 1에 나타낸 시료 101, 105, 107, 111, 114 및 116으로 하였다.
또한 상기 (A)의 공정에서 얻어진, 목적으로 하는 입경이 10nm, 30nm, 70nm, 100nm, 150nm 및 200nm의 각각인 BaTiO3 분말을, 플라스크 중의 분산매로서의 순수 중에 넣어 분산시키고, 일정 시간 방치한 후에 소정 위치의 BaTiO3 분말을 순수와 함께 회수하였다.
이때, 플라스크 중의 순수의 상부를 남기고 회수한 것을 표 1에 나타낸 시료 102, 108, 112 및 118로 하였다. 또한, 플라스크 중의 순수의 하부를 남기고 회수한 것을 표 1에 나타낸 시료 103, 109 및 117로 하였다. 또한, 플라스크 중의 순수의 상부 및 하부의 양쪽을 남기고 회수한 것을 표 1에 나타낸 시료 104, 106, 110, 113, 115 및 119로 하였다.
(C)유전체 세라믹 원료 분말의 제작
상기 (B)의 분급 처리 공정을 거쳐 얻어진 BaTiO3 분말에 MgO, MnO, Dy2O3, 및 SiO2의 각 분말을 100BaTiO3-1.0Dy-1.0Mg-0.3Mn-1.0Si로 표시되는 몰비가 되도록 배합하고, 배합물을 볼밀에 의해 5시간 혼합하였다. 그 후, 건조 및 건식 분쇄를 행하여 티탄산바륨계 유전체 세라믹 원료 분말을 얻었다.
(D)적층 세라믹 콘덴서의 제작
상기 (C)의 공정에서 얻어진 티탄산바륨계 유전체 세라믹 원료 분말에, 폴리비닐부티랄계 바인더 및 에탄올 등의 유기 용매를 첨가하고, 볼밀에 의해 소정 시간 습식 혼합하여 세라믹 슬러리를 제작하였다. 이 세라믹 슬러리를 다이코터에 의해 시트 성형하여 세라믹 그린시트를 얻었다. 이 실험예 1에서는 세라믹 그린시트의 두께를 소성 후에 있어서 1.0㎛가 되도록 하였다.
다음으로 상기 세라믹 그린시트상에 Ni를 주체로 하는 도전성 페이스트를 스크린 인쇄하여, 내부전극이 되어야 할 도전성 페이스트막을 형성하였다.
또한, 면방향에서 내부전극이 있는 영역과 없는 영역 사이에서 발생할 수 있는 단차(段差) 대책으로서, 세라믹 그린시트상의 도전성 페이스트막이 형성되지 않는 영역에, 상술한 세라믹 슬러리를 이용하여, 도전성 페이스트막의 두께와 동등한 두께를 가지는 세라믹 페이스트막을 형성하였다.
그리고 도전성 페이스트막 및 세라믹 페이스트막이 형성된 세라믹 그린시트를, 도전성 페이스트막이 인출되어 있는 측이 서로 반대가 되도록 적층하여, 유효층이 1층이 되는 미가공 콘덴서 본체를 얻었다.
다음으로 상기 미가공 콘덴서 본체를 N2 분위기 중에서 300℃의 온도로 가열하여 바인더를 연소시킨 후, 산소 분압 10-10MPa의 H2-N2-H2O 가스로 이루어지는 환원성 분위기 중에서 1150℃에서 2시간 소성하여, 소결한 콘덴서 본체를 얻었다.
다음으로 상기 콘덴서 본체의 양 단면에 B2O3-Li2O-SiO2-BaO 유리 프릿을 함유하는 Cu 페이스트를 도포하고, N2 분위기 중에서 800℃의 온도로 베이킹하여, 내부전극과 전기적으로 접속된 외부전극을 형성하였다.
상기한 바와 같이 얻어진 적층 세라믹 콘덴서의 외형 치수는 길이가 1.6mm이고, 폭이 0.8mm이며, 내부전극의 대향 면적은 0.9㎟이었다.
(E)평가
(E-1)티탄산바륨 분말의 평가
상기 (B)의 공정에서 얻어진 티탄산바륨 분말의 입경 및 적분폭을 평가하였다.
먼저, 티탄산바륨 분말의 입경에 대해서는 주사형 전자현미경으로 사진 촬영하고, 그 사진에 비친 분말의 윤곽을 화상 처리하여, 각 입자를 원으로 보고 그 직경을 측정함으로써 구하였다. 각 시료에 대하여, 500입자 이상에 대하여 그 직경을 측정하고, 그 데이터로부터 평균 입경 D1, 최대 입경 D2 및 최소 입경 D3를 구하였다.
또한, X선 회절에 의해 티탄산바륨 분말의 적분폭을 각각 분석하였다.
(E-2)세라믹 그린시트의 평가
상기 (D)의 공정에서 얻어진 세라믹 그린시트의 밀도 및 표면 거칠기를 평가하였다.
먼저, 밀도에 대해서는 다음과 같이 평가하였다. 얻어진 세라믹 그린시트를, 10cm×10cm의 치수로 절단하고 그 중량을 측정하였다. 또한, 그 절단한 세라믹 그린시트에 있어서의 세로 5군데×가로 5군데의 계 25군데에서의 두께를 측정하고 체적을 산출하였다. 그리고 이렇게 하여 구한 중량과 체적으로부터 밀도를 산출하였다. 각 시료에 대하여, 이 작업들을 10회 반복하고 그 평균값을 구하였다.
또한, 원자간력 현미경에 의해, 세라믹 그린시트의 표면 거칠기(Ra)를 측정하였다. 각 시료에 대하여, 이 작업을 3회 반복하고 그 평균값을 구하였다.
(E-3)적층 세라믹 콘덴서의 평가
상기 (D)의 공정에서 얻어진 적층 세라믹 콘덴서에 구비되는 유전체 세라믹층을 구성하는 유전체 세라믹에 대하여, 평균 그레인 직경 및 그 편차를 평가하는 동시에, 적층 세라믹 콘덴서에 대하여 고온 부하 시험을 실시하였다.
먼저, 유전체 세라믹의 그레인 직경을 다음과 같이 측정하였다. 시료가 되는 적층 세라믹 콘덴서를 파단하여 1000℃에서 열에칭하고, 파단면을 주사형 현미경을 이용하여 관찰하였다. 관찰상으로부터 화상 해석을 행하여, 각 그레인의 원상당 직경을 그레인 직경으로 하였다. 측정 그레인 개수는 300개로 하고, 평균 그레인 직경과 그 CV값을 구하였다.
또한, 고온 부하 수명 시험에서는 온도 85℃에서 적층 세라믹 콘덴서의 절연 저항의, 시간 경과에 따른 변화를 측정하였다. 인가하는 전압은 그레인 개수에 따라서 변화시키고, 그레인 사이의 1개의 입계당 전계가 0.5V가 되도록 하였다. 구체적으로는,
(유전체 세라믹층의 두께/평균 그레인 직경)-1
의 식에 의해, 1개의 유전체 세라믹층에 있어서 두께방향으로 나란한 그레인 사이의 입계의 개수를 구하고, 거기에 0.5V를 곱함으로써, 인가해야 할 전압을 결정하였다. 고온 부하 수명 시험은 50개의 시료에 대하여 행하고, 2000시간 경과할 때까지, 절연 저항값이 100㏀ 이하가 된 시료를 불량으로 판정하고 이 불량 개수를 구하였다.
이상의 평가 결과가 표 1에 나타나 있다. 또한, 상기의 (E-1)티탄산바륨 분말의 평가에 있어서, 주사형 전자현미경으로 촬영한 사진 중, 시료 107의 것이 도 2(a)에, 시료 110의 것이 도 2(b)에 나타나 있다.
먼저, 도 2를 참조하면, 분급을 실시한 시료 110에 의하면, 분급을 실시하지 않은 시료 107에 비해, 입도 분포가 샤프하게 되어 있고, 조립(粗粒;coarse grain)측 및 미립측 모두 분급되어 있음을 알 수 있다.
또한 표 1을 참조해도, 분급을 실시한 시료는 분급을 실시하지 않은 시료에 비해, 입도 분포가 샤프하게 되어 있으면서, 또한 적분폭이 작아져 있음을 알 수 있다. 이것으로부터, 분급을 실시한 시료에 의하면, 세라믹 그린시트의 밀도가 높으면서, 표면 거칠기(Ra)가 작고, 또한 소성 후의 적층 세라믹 콘덴서에 있어서 그레인 직경의 편차가 작아져 수명 특성이 향상하고 있다.
[실험예 2]
실험예 2에서는, 실험예 1에서 (A)티탄산바륨 분말의 제작, (B)티탄산바륨 분말의 분급 처리, 및 (C)유전체 세라믹 원료 분말의 제작의 각 공정을 거쳐 얻어진 유전체 세라믹 원료 분말을 그대로 이용하였다. 따라서, 실험예 2에서의 시료번호는 실험예 1에서의 시료번호와 공통으로 하였다.
실험예 2에서는, 실험예 1의 (D)적층 세라믹 콘덴서의 제작에 있어서, 세라믹 그린시트의 두께를 소성 후에 0.3㎛가 되도록 한 것을 제외하고, 실험예 1의 경우와 동일하게 하여, (D)적층 세라믹 콘덴서의 제작 공정을 실시하였다.
실험예 2에서의 평가 결과가 표 2에 나타나 있는데, 표 2에는 실험예 1에서 실시한 (E-1)티탄산바륨 분말의 평가 결과가 그대로 나타나 있다.
(E-2)세라믹 그린시트의 평가에 대해서는 실험예 1의 경우와 동일하게 실시하였다. 또한 실험예 2에서는, 실험예 1에서 실시한 (E-3)적층 세라믹 콘덴서의 평가에 있어서의 평균 그레인 직경 및 그 편차 그리고 고온 부하 시험에서의 불량 개수를 평가하지 않고, 적층 세라믹 콘덴서의 쇼트율을 평가하였다. 즉, 각 시료에 대하여, 100개씩, 테스터를 이용하여 저항값이 10Ω 이하인 것을 쇼트품으로 판정하고, 쇼트율을 백분율로 구하였다.
표 2로부터 알 수 있듯이, 유전체 세라믹층의 두께가 0.3㎛인 적층 세라믹 콘덴서에서는, 티탄산바륨 분말의 평균 입경 D1이 150nm 이상이 되면, 쇼트율이 거의 100%가 된다. 이것은 입자가 크면, 입자가 세라믹 그린시트 중에 깔끔하게 배열되기 어려워지기 때문이라고 생각된다. 유전체 세라믹층의 두께가 0.3㎛로 얇아지면, 쇼트를 충분히 저감하기 위해서는 12∼107nm의 평균 입경 D1이 필요하다.
1 적층 세라믹 콘덴서
2 유전체 세라믹층
3, 4 내부전극
2 유전체 세라믹층
3, 4 내부전극
Claims (6)
- 티탄산바륨계 분말의 제조방법으로서,
얻고자 하는 티탄산바륨계 분말의 원료가 되는 분급 전의 소원료(素原料) 분말을 준비하는 공정과,
상기 소원료 분말을 분산매 중에 분산시키는 공정과,
상기 소원료 분말을 상기 분산매 중에서 침강시키는 공정과,
상기 분산매의 상부 및 하부 양쪽을 제외한 소정의 침강 거리에 있는 상기 소원료 분말만을 추출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 티탄산바륨계 분말의 제조방법. - 제1항에 기재된 제조방법을 이용해서 제조된 티탄산 바륨계 분말로서,
평균 입경 D1이 10~200nm 범위 내에 있고,
최대 입경을 D2, 최소 입경을 D3로 했을 때, 1.0＜D2/D1≤2.0, 및 0.5≤D3/D1＜1.0의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 티탄산바륨계 분말. - 삭제
- 제2항에 있어서,
평균 입경 D1이 12~107nm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 티탄산바륨계 분말. - 제2항 또는 제4항에 기재된 티탄산바륨계 분말을 소결시켜 얻어진 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
- 적층된 복수의 유전체 세라믹층, 및 상기 유전체 세라믹층 사이의 경계면들 중 적어도 일부의 경계면들을 따라 형성된 복수의 내부전극을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서,
상기 유전체 세라믹층은 제5항에 기재된 유전체 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
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