KR101581809B1 - 적층 세라믹 콘덴서 - Google Patents

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다이요 유덴 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 소형화·대용량화의 요구에 대응하기 위해서 고유전율화와 박층화를 달성하고, 또한 절연 신뢰성도 뛰어난 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 유전체층과 내부 전극층이 교호적으로 적층되어 이루어지는 적층체와, 상기 적층체의 적층 방향 상하의 최외층으로서 형성되는 커버층을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서, 상기 유전체층이 티탄산 바륨 및 규소 화합물을 포함하는 소결체로 이루어지고, 상기 유전체층에는 평균 입자 지름이 1μm 이하의 프레스노이트상이 존재하는 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.

Description

적층 세라믹 콘덴서{LAMINATED CERAMIC CAPACITOR}
본 발명은 고유전율, 높은 신뢰성의 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.
최근 휴대전화 등의 디지털 전자 기기에 사용되는 전자 회로의 고밀도화에 따른 전자 부품의 소형화에 대한 요구는 높아지고 있으며, 상기 회로를 구성하는 적층 세라믹 콘덴서의 소형화, 대용량화가 빠른 속도로 진행되고 있다.
적층 세라믹 콘덴서의 용량은 상기 콘덴서를 구성하는 유전체층을 구성하는 재료의 유전율이나 유전체층의 적층 수에 비례하고, 유전체층 1층당의 두께에 반비례한다. 그렇기 때문에 소형화의 요구에 대응하기 위해서도 재료의 유전율을 높이고, 또한 유전체층의 두께를 얇게 하여 그 적층 수를 증가시키는 것이 요구되고 있다.
이 소형화(예컨대 유전체층의 두께를 3μm 이하로 하는 것이 요구되고 있다) 및 대용량화의 요구에 대응하기 위해서 적층 세라믹 콘덴서의 유전체층을 구성하는 유전체 자기(磁器) 조성물의 유전율을 향상시키는 것이 시도되고 있다.
유전율을 향상시키는 방법으로서 미리 부성분의 원료에 대하여 배소(焙燒) 처리를 수행하고, 배소 분말로 한 상태에서 주성분 원료에 첨가하여 부성분 원료의 분산성을 높이는 방법이나, 부성분을 각각 단독의 산화물로서 첨가하여 소정의 조성이 되도록 조정하는 것에 의해 고유전율화를 도모하는 방법 등이 수행되고 있다(특허문헌 1 및 특허문헌 2).
하지만 특히 부성분의 조성비를 변경하는 것에 의해 유전율을 향상시키는 방법을 채택한 경우에는 고유전율화 되는 한편, 다른 특성이 저하한다는 불량 등이 발생했다. 그렇기 때문에 다른 특성을 저하시키게 하지 않고 유전율을 향상시키는 방법으로서 원하는 편석(偏析)을 생성시켜 첨가 원소의 고용(固溶) 상태를 제어하는 방법이 수행되고 있다.
소형화·대용량화의 요구에 대응하기 위해서는 유전율의 향상뿐만 아니라 전술한 바와 같이 박층화, 다적층화가 필요해진다. 특허문헌 3에서는 다른 특성을 저하시키지 않고 유전율을 향상시키는 방법으로서 유전체층 형성 재료에 MgTiO3을 첨가하여 Mg와 Si를 포함하는 편석상(相)을 생성시키는 것에 의해 유전율의 향상을 도모한다.
1. 일본 특개 평10-255549호 공보 2. 일본 특허 제3326513호 공보 3. 일본 특개 2006-173352호 공보
유전체층의 박층화를 수행하기 위해서는 유전체 입자의 입자 지름[粒經]을 가능한 한 미세화하는 것이 요구된다. 하지만 입자 지름을 미세화하면, 사이즈 효과에 따라서 1입자당의 유전율이 저하한다. 특허문헌 3에 개시(開示)된 MgTiO3을 첨가하는 방법에서는 Mg가 유전체 입자의 입자 성장[粒成長]을 억제하는 작용을 하기 위해서 1입자당의 유전율이 낮은 상태에서 소결(燒結)되어 충분한 유전율을 얻지 못한다는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 과제를 해결하고, 소형화·대용량화의 요구에 대응하기 위한 고유전율화와 박층화를 달성하고, 또한 절연 신뢰성도 뛰어난 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 유전체층 중 또는 내부 전극 계면에 평균 입자 지름이 1μm 이하의 프레스노이트상(相)이 존재하는 적층 세라믹 콘덴서가 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하는데 이르렀다.
즉 본 발명은 유전체층과 내부 전극층이 교호(交互)적으로 적층되어 이루어지는 적층체와, 상기 적층체의 적층 방향 상하의 최외층(最外層)으로서 형성되는 커버층을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서, 상기 유전체층이 티탄산 바륨 및 규소 화합물을 포함하는 소결체로 이루어지고, 상기 유전체층에는 평균 입자 지름이 1μm 이하의 프레스노이트상이 존재하는 적층 세라믹 콘덴서다.
상기 프레스노이트상의 적어도 일부는 상기 유전체층과 상기 내부 전극층의 계면에 존재한다.
상기 유전체층은 프레스노이트상의 양호한 형성 및 적절한 입자 성장이라는 관점에서 산화마그네슘을 상기 규소 화합물 1몰에 대하여 0몰 내지 4몰 포함하는 것이 바람직하다.
상기 규소 화합물은 양호한 프레스노이트상의 형성이라는 관점에서는 이산화규소인 것이 바람직하다. 또한 이와 같은 관점에서 상기 유전체층에서의 규소 화합물의 양은 상기 티탄산 바륨 100몰에 대하여 0.5몰 내지 5몰인 것이 바람직하다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에서 상기 유전체층에서의 프레스노이트상의 존재 비율은 통상 0.5% 내지 3%이다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에서 상기 소결체의 구성 입자에 각종 특성을 갖게 하기 위해서 상기 유전체층이 각종 첨가 화합물을 포함해도 좋다. 특히 적층 세라믹 콘덴서의 수명이라는 관점에서 상기 유전체층은 희토류 원소의 산화물을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서에서의 유전체층에는 프레스노이트상이 존재하기 때문에 상기 유전체층은 유전율이 뛰어나고, 또한 상기 프레스노이트상의 평균 입자 지름은 1μm 이하이며, 과도한 편석이 발생하지 않고 유전체층 중에 분산한다. 이에 의해 고유전율을 달성함과 동시에 유전체층의 두께를 얇게 할 수 있고, 또한 프레스노이트상은 절연성이 높기 때문에 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는 절연 신뢰성도 뛰어나다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 개략의 종단면도(縱斷面圖).
도 2는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 도 1과 마찬가지의 종단면도에서의 유전체층과 내부 전극층의 적층 부분의 확대 모식도.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 적층 세라믹 콘덴서에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)의 개략 종단면도다.
적층 세라믹 콘덴서(1)는 규격으로 정해진 칩 치수 및 형상[예컨대 1.0×0.5×0.5mm의 직방체(直方體)]을 가지는 세라믹 소결체(10)와, 세라믹 소결체(10)의 양측에 형성되는 한 쌍의 외부 전극(20)으로 대략 구성된다. 세라믹 소결체(10)는 티탄산 바륨의 입자 결정(結晶)을 주성분으로 하고, 내부에 유전체층(12)과 내부 전극층(13)이 교호적으로 적층되어 이루어지는 적층체(11)와, 적층 방향 상하의 최외층으로서 형성되는 커버층(15)을 포함한다.
적층체(11)는 정전(靜電) 용량이나 요구되는 내압(耐壓) 등의 사양에 따라 2매의 내부 전극층(13)에 개재되는 유전체층(12)의 두께가 3μm 이하(예컨대 1μm 정도)이며, 전체의 적층 수가 수십 내지 수백의 고밀도 다층 구조를 가진다.
적층체(11)의 최외층 부분에 형성되는 커버층(15)은 유전체층(12) 및 내부 전극층(13)을 외부로부터의 습기나 컨테미네이션 등의 오염으로부터 보호하고 그들의 경시(經時)인 열화를 방지한다.
적층 세라믹 콘덴서(1)는 예컨대 다음과 같이 하여 제조된다. 우선 티탄산 바륨을 주성분으로 하는 미립자(微粒子)의 원료 분말을 첨가 화합물과 함께 습식 혼합하고, 얻어진 혼합물을 건조, 분쇄하여 세라믹 분말을 조제(調製)한다.
티탄산 바륨은 페로브스카이트 구조를 가지는 정방정(正方晶) 화합물이며, 높은 유전율을 가진다. 이 티탄산 바륨은 일반적으로 이산화티타늄 등의 티타늄 원료와 탄산 바륨 등의 바륨 원료를 반응시켜 티탄산 바륨을 합성하는 것에 의해 얻어진다. 이 티탄산 바륨을 원하는 입자 지름의 분말로 하기 위해서 열처리하여 소성(燒成)을 수행한다.
상기 티탄산 바륨의 합성 방법으로서는 종래 갖가지 방법이 알려져 있으며, 예컨대 졸 겔(Sol-Gel)법, 수열(水熱)법, 고상(固相)법 등이 알려져 있다. 본 발명에서는 이들 모두 채택 가능하다.
이와 같이 하여 얻어진 티탄산 바륨 분말을 필요에 따라 분쇄 처리하여 입자 지름을 조절하거나, 또는 분급(分級) 처리와 조합하는 것에 의해 입자 지름을 조정한다. 또한 이 티탄산 바륨 분말의 평균 입자 지름은 통상 0.2μm 이하, 바람직하게는 0.08μm 내지 0.15μm이다. 또한 티탄산 바륨 분말을 각종 첨가 화합물과 혼합하여 전술한 바와 같이 세라믹 분말이 조제된다.
본 발명에서는 이 첨가 화합물로서 규소 화합물을 사용한다. 티탄산 바륨과 규소 화합물을 포함하는 원료 분말을 소성하면 이들이 반응하여 상기 소성에 의해 얻어지는 소결체에서 프레스노이트상이 형성되어 높은 유전율과 절연성이 달성된다.
상기 규소 화합물로서는 이산화규소 및 BaSiO3을 들 수 있고, 이들 중에서도 원료의 입수의 용이성 및 양호한 프레스노이트상 형성이라는 관점에서 이산화규소인 것이 바람직하다.
상기 소결체는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서의 유전체층(12)을 구성하지만, 이 유전체층(12)에서의 상기 규소 화합물의 양은 티탄산 바륨 100몰에 대하여 통상 0.5몰 내지 5몰이다. 규소 화합물의 양이 많은 것이 프레스노이트상이 형성되기 쉬워 바람직하지만, 한편, 배합량이 지나치게 많아지면 프레스노이트상이 다수 형성되어 적층 세라믹 콘덴서의 특성이 악화되는 경향이 있다. 그렇기 때문에 상기 규소 화합물의 양은 티탄산 바륨 100몰에 대하여 0.5몰 내지 3몰인 것이 바람직하다.
상기 첨가 화합물로서는 또한 MgO, MnO, 희토류 원소(Y, Dy, Tm, Ho 및 Er)의 산화물 및 Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Er, Tm, Cr, V, Mn, Co, Ni, Nb, Ta, Mo, W, Li, B, Na, 또는 K의 산화물을 들 수 있다.
MgO(산화마그네슘)은 적층 세라믹 콘덴서의 제조에서 내부 전극을 환원 소성할 때의 산소 결함의 발생을 억제하는데 중요한 원소다. 하지만 MgO는 한편으로는 티탄산 바륨에 고용되기 쉽고, 이에 의해 티탄산 바륨의 규소 화합물과의 반응성을 저하시켜 프레스노이트상을 형성하기 어렵게 하는 작용을 한다. 또한 MgO에는 유전체층(12)을 형성할 때의 소성 프로세스에서 유전체층 구성 입자의 입자 성장을 억제하는 작용도 한다.
그렇기 때문에 MgO의 유전체층(12)에서의 양은 일반적으로 티탄산 바륨 100몰에 대하여 2몰 이하이며, 또한 규소 화합물 1몰에 대하여 0몰 내지 4몰인 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 MgO의 유전체층(12)에서의 양은 규소 화합물 1몰에 대하여 0몰 내지 0.3몰이다.
또한 상기 MnO(산화망간)은 적층 세라믹 콘덴서의 절연 저항과 고온 부하 수명을 향상시키는 작용을 하고, 그 유전체층(12)에서의 양은 통상 티탄산 바륨 100몰에 대하여 0.5몰 이하다.
또한 상기 희토류 원소의 산화물은 적층 세라믹 콘덴서의 고온 부하 수명을 향상시키는 작용을 하고, 그 유전체층(12)에서의 양은 통상 티탄산 바륨 100몰에 대하여 통상 2몰 이하다.
전술한 규소 화합물 이외의 각종 첨가 화합물 중에서도 상기 소결체로 이루어지는 유전체층(12)에 고온 부하 수명의 특성을 갖게 하기 위해서 희토류 원소의 산화물을 첨가하는 것이 바람직하다.
전술한 첨가 화합물을 규소 화합물과 함께 티탄산 바륨에 첨가 배합한다. 얻어지는 세라믹 분말을 소성하여 유전체층(12)으로 하였을 때에 이 함유 비율이 전술한 비율이 되도록 각 성분을 배합하고, 습식 혼합하고 건조, 분쇄하여 세라믹 분말을 조제한다.
전술한 바와 같이 하여 얻어진 세라믹 분말에 폴리비닐부티랄 수지 등의 바인더, 에탄올 및 톨루엔 등의 유기 용제 및 프탈산 디옥틸(DOP) 등의 가소제(可塑劑)를 첨가하여 습식 혼합한다. 얻어진 슬러리를 사용하여 예컨대 다이 코터법이나 닥터 블레이드법에 의해 기재 상에 두께 3μm 이하의 띠 형상의 유전체 그린시트를 도공(塗工)하고 건조시킨다. 그리고 유전체 그린시트의 표면에 유기 바인더를 포함하는 금속 도전 페이스트를 스크린 인쇄나 그라비어 인쇄에 의해 인쇄하는 것에 의해 내부 전극층(13)의 패턴을 배치한다. 상기 금속으로서 비용의 관점에서 니켈이 널리 채택되고 있다.
또한 상기 금속 도전 페이스트에는 공재(共材)로서 평균 입자 지름이 50nm 이하인 티탄산 바륨을 균일하게 분산시켜도 좋다. 그 후, 예컨대 15cm×15cm의 크기로 펀칭하여 나열된 유전체 그린시트를 내부 전극층(13)과 유전체층(12)이 서로 어긋나도록 소정 층수(예컨대 10층 내지 500층)만 적층한다. 적층한 유전체 그린시트의 상하에 커버층(15)이 되는 커버 시트를 압착시켜 소정 칩 치수(예컨대 4.0mm×2.0mm)로 절단하고, 그 후에 외부 전극(20)이 되는 Ni도전 페이스트를 절단한 적층체의 양 측면에 도포하고 건조시킨다. 이에 의해 적층 세라믹 콘덴서(1)의 성형체를 얻을 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진 적층 세라믹 콘덴서(1)의 성형체를 약 350℃의 N2 분위기에서 탈(脫)바인더한 후에 N2, H2, H2O의 혼합 가스(산소 분압이 약1.0×10-11MPa) 하에서 통상 1,100℃ 내지 1,300℃로 10분 내지 2시간 소성하는 것에 의해 상기 유전체 그린시트를 구성하는 각 화합물(티탄산 바륨이나 규소 화합물등)이 소결되고, 또한 티탄산 바륨 및 규소 화합물의 적어도 일부가 반응하여 프레스노이트상(Ba2TiSi2O8)이 형성된다. 이와 같이 하여 내부에 소결체로 이루어지는 유전체층(12)과 내부 전극층(13)이 교호적으로 적층되어 이루어지는 적층체(11)와, 적층 방향 상하의 최외층으로서 형성되는 커버층(15)을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서(1)를 얻을 수 있다. 또한 프레스노이트상의 예로서 Ba2TiSi2O8을 예로 들었지만, 프레스노이트상은 상기 예에서의 Ba의 일부를 Sr 또는 Ca로 치환한 것이나, Ti의 일부를 Zr로 치환한 것, 즉 식 Ba2 -x- yCaxSryTi1 -zZrzSi2O8(0
Figure 112014084213894-pct00001
x<2, 0
Figure 112014084213894-pct00002
y<2, 0
Figure 112014084213894-pct00003
x+y<2, 0
Figure 112014084213894-pct00004
z<1)로 나타내어지는 것이어도 좋다.
또한 본 발명에서는 600℃ 내지 1,000℃로 재산화 처리를 실시하는 것에 의해 적층 세라믹 콘덴서의 절연성을 개선할 수 있다.
상기 프레스노이트상은 유전체층(12) 중 또는 유전체층(12)과 내부 전극층(13)의 계면에 존재하고, 또한 규소 화합물은 유전체층(12) 중에 균일하게 분산되어 있기 때문에 프레스노이트상의 편석은 그만큼 크게 되지 않는다.
예컨대 도 2에 도시하는 바와 같이 프레스노이트상(32)은 티탄산 바륨으로 이루어지는 유전체 입자(34)와, 그 외의 화합물로 되는 유전체 입자(34)와 접하도록 존재하고, 또는 유전체 입자(34)와 내부 전극(36)과 접하도록(이들의 계면에) 존재한다. 프레스노이트상은 어떠한 형태로 존재해도 좋다. 또한 도 2는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 도 1과 마찬가지의 종단면도에서의 유전체층과 내부 전극층의 적층 부분의 확대 모식도다.
본 발명에서 프레스노이트상의 TEM(투과 전자 현미경)-EDS(에너지 분산형 X선 분석)로 측정한 평균 입자 지름은 1um 이하이며, 유전체층(12) 중에 프레스노이트상이 세밀하게 존재할수록 고유전율을 얻기 쉽다. 이와 같은 관점에서 프레스노이트상의 평균 입자 지름은 바람직하게는 300nm 내지 600nm이다.
또한 프레스노이트상의 평균 입자 지름을 다음과 같이 하여 측정한다. 우선 TEM-EDS로 15μm×15μm의 범위에 유전체층(12) 및 내부 전극층(13)이 사진에 들어가도록 적층 세라믹 콘덴서(1)의 종단면을 촬영한다. 이어서 촬영한 15μm×15μm의 범위 내에 있는 프레스노이트상 전체에 대하여 내부 전극층(13)에 대하여 평행한 방향의 최대 지름a와 내부 전극층(13)에 대하여 수직 방향의 최대 지름b를 측정하여 (a+b)/2를 계산한다. 이를 입자 지름으로 한다. 다음으로 프레스노이트상의 입자 지름의 평균값A를 산출한다. 이와 마찬가지의 측정을 적어도 20개소 수행하여 각 측정 부분에 대하여 평균값A를 구하고, 그들의 평균값B를 프레스노이트상의 평균 입자 지름으로 한다.
프레스노이트상은 절연성이 높기 때문에 상기 적층 세라믹 콘덴서(1)는 절연 신뢰성이 뛰어나고, 수명이 긴 코스트 퍼포먼스가 뛰어난 제품이다. 특히 프레스노이트상이 유전체층(12)과 내부 전극층(13)의 계면에 존재하는 경우, 그 효과는 한층 더 높아진다.
또한 프레스노이트상이 형성되면, 프레스노이트상의 주위의 티탄산 바륨(페로브스카이트 구조를 가진다)의 결정 격자(格子)에서 A사이트가 결함한 것이 존재하는 상태가 된다. 그 때문에 첨가 화합물의 티탄산 바륨으로의 고용이 촉진되고, 소성에 의한 입자 성장이 촉진되어 1입자당의 유전율이 상승한다. 그 결과 얻어지는 적층 세라믹 콘덴서(1)에서의 유전율이 상승한다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서 유전체층(12) 중의 프레스노이트상의 존재 비율은 통상 0.5% 내지 3%이며, 양호한 유전율 및 절연성이라는 관점에서는 바람직하게는 0.5% 내지 1%이다. 또한 상기 존재 비율의 측정 방법은 다음과 같다. 유전체층(12)의 내부 전극층(13)과 평행한 면에 대하여 TEM-EDS로 Si의 농도가 높은 부분이 높은 밝기를 나타내도록 설정하고, 15μm×15μm의 시야에서 2치화한 화상(畵像)을 사진 촬영한다. 얻어진 사진에서 밝기가 높은 부분의 면적의 상기 시야에서의 유전체층 전체의 면적에 대한 비율을 프레스노이트상의 면적비로 한다. 같은 측정을 적어도 20개소에서 수행하고, 각 측정 부분에 대하여 프레스노이트층의 면적비를 구하고, 그들의 평균값을 프레스노이트상의 존재 비율로 한다.
프레스노이트상의 형성의 정도는 전술한 바와 같이 티탄산 바륨 및 규소 화합물의 양, 또한 산화마그네슘의 양을 조절하는 것에 의해 조절 가능하다.
또한 프레스노이트상의 동정(同定)은 갖가지 방법에 의해 수행할 수 있지만, TEM-EDS 조성 분석을 이용하여 조사할 수 있다. 또한 전자선 회절(回折) 패턴으로부터 결정 구조를 확인하는 것에 의해서도 프레스노이트상을 확인할 수 있다. 또한 프레스노이트상은 TiO5 6- 구조를 가지고, 주위의 BaTiO3의 TiO6 8-구조와는 다르기 때문에 EELS(전자 에너지 손실 분광법) 스펙트럼에 의한 Ti-L2, 3edge의 형상 변화에서도 동정이 가능하다.
다음으로 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서 내부 전극층(13)은 유전체층(12)의 길이 방향 양(兩) 단면(端面)에 단연(端緣)이 교호적으로 노출되도록 매설된다. 그리고 내부 전극층(13)의 단연에 노출한 부분이 외부 전극(20)과 접속된다.
또한 상기 유전체층(12)의 두께는 통상 3μm 이하, 바람직하게는 0.5μm 내지 1μm이며, 상기 내부 전극층(13)의 두께는 통상 0.5μm 내지 3μm이다. 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서(1)에서 유전체층(12)을 주로 구성하는 티탄산 바륨의 입자 결정의 평균 입자 지름은 통상 800nm 이하로 컨트롤되고, 또한 전술한 바와 같이 유전체층(12)에서 프레스노이트상도 평균 입자 지름이 1μm 이하로 작게 제어되기 때문에 이와 같은 박층 유전체층이어도 그 표면에서 뛰어난 평활성이 달성되어, 쇼트 등의 불량이 발생하기 어려운 적층 세라믹 콘덴서를 얻을 수 있다.
〔실시예〕
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위는 이들에 의해 한정되지 않는다.
주성분으로서 BaTiO3 분말, 부성분으로서 SiO2, MgO, Ho2O3, MnO를 준비했다. 이들을 하기(下記) 표 1의 조성이 되도록 칭량(秤量)하고, 볼밀(ball mill)로 습식 혼합하고, 건조 후 400℃로 임시 소성하여 세라믹 분말을 얻었다.
Figure 112014084213894-pct00005
상기 세라믹 분말에 폴리비닐부티랄 수지, 톨루엔, 에탄올, DOP를 첨가하여 혼합하여 세라믹슬러리를 조제했다. 이 세라믹슬러리를 롤 코타로 시트화하여 두께가 3μm의 유전체 그린시트를 얻었다.
이 유전체 그린시트 상에 스크린 인쇄로 Ni 내부 전극 페이스트를 도포하여 내부 전극 패턴을 형성했다. 이에 의해 얻어진 세라믹 그린시트를 21매 중첩하고 압착하고, 4.0×2.0mm의 크기로 절단 분할하여 생(生) 칩을 형성했다.
이 생 칩을 질소 분위기에서 탈바인더 처리하고, 상기 생 칩에 Ni 외부 전극 페이스트를 도포하고, 환원 분위기에서 1,300℃로 2시간 소성했다. 또한 이를 1,000℃로 재산화 처리하는 것에 의해 3.2×1.6mm 사이즈로 유전체층의 두께 2um의 적층 세라믹 콘덴서를 얻었다.
이에 대하여 LCR미터(Hewlett-Packard 사제(社製) HP4284)로 정전 용량 측정을 수행하여 유전체층의 두께와 유효 전극 면적으로부터 비유전율을 산출했다.
또한 절연 신뢰성의 평가로서 고온 가속 수명 시험을 수행하여(n=15), 150℃-25V/μm의 부하로 적층 세라믹 콘덴서의 저항값이 1MΩ 이하가 된 시간의 평균값을 수명으로서 구했다.
또한 이들 적층 세라믹 콘덴서 시료(試料)(샘플1 내지 샘플3)에 대하여 투과 전자 현미경(TEM)으로 관찰하기 위해서 각각의 적층 세라믹 콘덴서로부터 유전체층을 절출(切出)했다. 이를 Ar이온 밀링(ion milling)법으로 200nm의 두께까지 박편화(薄片化)시켜 EDS 조성 분석과 조합하여 프레스노이트상의 유무를 확인했다.
이 때에 TEM-EDS로 랜덤으로 20시야(15μm×15μm)를 확인했을 때의 유전체층 전체에 대한 프레스노이트상의 면적비로부터 프레스노이트상의 비율을 구하고, 그 평균값을 프레스노이트상의 존재 비율로서 평가했다.
이들의 결과를 하기의 표 2에 도시한다. 또한 TEM-EDS 조성 분석의 결과도 표 2와 함께 도시한다.
Figure 112014084213894-pct00006
상기 결과로부터 유전체층 중에 평균 입자 지름이 1μm 이하의 프레스노이트상이 존재하는 것에 의해 적층 세라믹 콘덴서에서 고유전율, 높은 절연성(높은 신뢰성)을 달성할 수 있다는 것을 알 수 있다.
1: 적층 세라믹 콘덴서 10: 세라믹 소결체
11: 적층체 12: 유전체층
13: 내부 전극층 15: 커버층
20: 외부 전극 32: 프레스노이트상
34: 유전체 입자 36: 내부 전극

Claims (7)

  1. 유전체층과 내부 전극층이 교호(交互)적으로 적층되어 이루어지는 적층체와, 상기 적층체의 적층 방향 상하의 최외층(最外層)으로서 형성되는 커버층을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서,
    상기 유전체층이 티탄산 바륨 및 규소 화합물을 포함하는 소결체(燒結體)로 이루어지고,
    상기 유전체층에는 평균 입자 지름이 1μm 이하의 프레스노이트상(相)이 존재하는 적층 세라믹 콘덴서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레스노이트상의 적어도 일부는 상기 유전체층과 상기 내부 전극층의 계면에 존재하는 적층 세라믹 콘덴서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층이 산화마그네슘을 상기 규소 화합물 1몰에 대하여 0몰 내지 4몰 더 포함하는 적층 세라믹 콘덴서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 규소 화합물이 이산화규소인 적층 세라믹 콘덴서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층에서의 규소 화합물의 양이 상기 티탄산 바륨 100몰에 대하여 0.5몰 내지 5몰인 적층 세라믹 콘덴서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층에서의 프레스노이트상의 존재 비율이 0.5% 내지 3%인 적층 세라믹 콘덴서.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층이 희토류 원소의 산화물을 더 포함하는 적층 세라믹 콘덴서.
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