KR101590826B1 - 적층 세라믹 콘덴서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유전체층의 박층화가 진행되어도, 예컨대 유전체층의 두께가 1.0μm 이하가 되어도 CR곱의 저하 억제를 정확하게 수행할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제공한다.
적층 세라믹 콘덴서(10)는 적층 방향에서 인접하는 2개의 내부 전극층(12)과 상기 2개의 내부 전극층(12) 사이에 개재하는 1개의 유전체층(13)에 의해 구성되는 부분을 단위 콘덴서로서 파악했을 때, 적층 방향에 배열되는 총 19개의 단위 콘덴서(UC1∼UC19)의 정전 용량이 적층 방향 양측으로부터 내측을 향하여 양 증가 정점까지 서서히 증가하고, 또한 양 증가 정점으로부터 적층 방향 중앙을 향하여 서서히 감소하는 분포를 형성한다.
적층 세라믹 콘덴서(10)는 적층 방향에서 인접하는 2개의 내부 전극층(12)과 상기 2개의 내부 전극층(12) 사이에 개재하는 1개의 유전체층(13)에 의해 구성되는 부분을 단위 콘덴서로서 파악했을 때, 적층 방향에 배열되는 총 19개의 단위 콘덴서(UC1∼UC19)의 정전 용량이 적층 방향 양측으로부터 내측을 향하여 양 증가 정점까지 서서히 증가하고, 또한 양 증가 정점으로부터 적층 방향 중앙을 향하여 서서히 감소하는 분포를 형성한다.
Description
본 발명은 복수의 내부 전극층이 유전체층을 개재하여 적층된 구조를 가지는 콘덴서 본체를 구비한 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.
이 종류의 적층 세라믹 콘덴서에 대한 소형화 및 대용량화의 요구는 여전히 높고, 상기 요구를 만족시키기 위해서는 내부 전극층과 유전체층의 추가적인 박층화가 필요하다. 하지만 유전체층의 박층화가 진행되면 적층 세라믹 콘덴서의 CR곱[積][정전(靜電) 용량C와 절연 저항R의 곱]이 저하할 우려가 높아진다. 참고로 CR곱은 적층 세라믹 콘덴서의 특성을 도시하는 수치로서 널리 알려지고 있으며, 일반적으로는 공칭 정전 용량에 따라 그 하한값이 설정된다.
하기 특허문헌 1에는 두께가 2.5μm 이하의 유전체층에 포함되는 유전체층 결정(結晶)의 입경(粒徑) 및 체적 비율을 제한하는 것에 의해 CR곱의 저하 억제를 도모한 발명이 기재되지만, 유전체층 결정의 입경 및 체적 비율을 정확하게 제한하는 것은 제조법과의 관계 상 어렵기 때문에 CR곱의 저하 억제를 원하는 대로 실시하지 못할 우려가 있다.
본 발명의 목적은 유전체층의 박층화가 진행되어도, 예컨대 유전체층의 두께가 1.0μm 이하가 되어도 CR곱의 저하 억제를 정확하게 수행할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 복수의 내부 전극층이 유전체층을 개재하여 적층된 구조를 가지는 콘덴서 본체를 구비한 적층 세라믹 콘덴서로서, 적층 방향에서 인접하는 2개의 내부 전극층과 상기 2개의 내부 전극층 사이에 개재하는 1개의 유전체층에 의해 구성되는 부분을 단위 콘덴서로 하였을 때, 상기 적층 방향에 배열되는 복수의 단위 콘덴서의 정전(靜電) 용량이 적층 방향 양측(兩側)으로부터 내측을 향하여 양(兩) 증가 정점(頂点)까지 서서히 증가하고, 또한 상기 양 증가 정점으로부터 상기 적층 방향 중앙을 향하여 서서히 감소하는 분포를 형성한다.
본 발명에 의하면, 유전체층의 박층화가 진행되어도, 예컨대 유전체층의 두께가 1.0μm 이하가 되어도 CR곱의 저하 억제를 정확하게 수행할 수 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적과 각 목적에 따른 특징과 효과는 이하의 설명과 첨부 도면에 의해 명백해진다.
도 1의 (A)는 본 발명을 적용한 적층 세라믹 콘덴서의 종단면도(縱斷面圖), 도 1의 (B)는 상기 적층 세라믹 콘덴서의 도 1의 (A)의 B-B선을 따른 횡단면도(橫斷面圖), 도 1의 (C)는 상기 적층 세라믹 콘덴서의 등가 회로를 도시하는 도면, 도 1의 (D)는 상기 적층 세라믹 콘덴서에서의 단위 콘덴서의 정전 용량 분포를 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 적층 세라믹 콘덴서에 대응한 샘플에서의 단위 콘덴서의 정전 용량 분포를 도시하는 도면.
도 3은 도 1의 적층 세라믹 콘덴서에 대응한 샘플의 사양 및 특성을 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 적층 세라믹 콘덴서에 대응한 샘플에서의 단위 콘덴서의 정전 용량 분포를 도시하는 도면.
도 3은 도 1의 적층 세라믹 콘덴서에 대응한 샘플의 사양 및 특성을 도시하는 도면.
《적층 세라믹 콘덴서의 구조와 적층 세라믹 콘덴서에서의 단위 콘덴서의 정전 용량 분포》
우선, 도 1의 (A)∼도 1의 (D)를 인용하여 본 발명을 적용한 적층 세라믹 콘덴서(10)의 구조와, 상기 적층 세라믹 콘덴서(10)에서의 단위 콘덴서의 정전 용량 분포에 대하여 설명한다.
도 1의 (A) 및 도 1의 (B)에 도시한 적층 세라믹 콘덴서(10)는 대략 직방체(直方體) 형상의 콘덴서 본체(11)와, 상기 콘덴서 본체(11)의 길이 방향 양 단부(端部)에 설치된 1쌍의 외부 전극(14)을 구비하고, 길이>폭=높이 또는 길이>폭>높이의 기준 치수 관계를 가진다. 참고로 길이는 도 1의 (A)에서의 좌우 방향의 치수가 해당되고, 폭은 도 1의 (B)에서의 상하 방향의 치수가 해당되고, 높이는 도 1의 (A)에서의 상하 방향의 치수가 해당된다.
콘덴서 본체(11)는 총 20개의 내부 전극층(12)이 유전체층(13)(총 19개)을 개재하여 적층되고, 또한 최상위(最上位)의 내부 전극층(12)의 상측과 최하위의 내부 전극층(12)의 하측에 복수의 유전체층(13)만을 적층하여 구성된 상측 보호부와 하측 보호부(부호 없음)가 설치된 구조를 가진다. 또한 각 내부 전극층(12)의 폭이 유전체층(13)의 폭보다 작기 때문에, 콘덴서 본체(11)의 폭 방향의 일측(一側) 및 타측(他側)에는 복수의 유전체층(13)만으로 이루어지는 마진(부호 없음)이 존재한다. 참고로 도 1의 (A) 및 도 1의 (B)에는 도시의 편의 상, 내부 전극층(12)의 수를 20개로 하였지만, 소형화 및 대용량화의 요구를 만족시키는 실제의 적층 세라믹 콘덴서의 내부 전극층의 수는 100 이상에 달한다.
각 내부 전극층(12)은 니켈, 구리, 팔라듐, 백금, 은, 금 또는 이들의 합금 등으로 이루어지고, 각각의 재료는 같고, 또한 각각의 두께 및 형상(거의 직사각형[矩形])은 대략 같다. 각 유전체층(13)은 상측 보호부와 하측 보호부를 구성하는 유전체층(13)도 포함하고, 티탄산 바륨, 티탄산 스트론튬, 티탄산 칼슘, 티탄산 마그네슘, 지르콘산 칼슘, 티탄산 지르콘산 칼슘, 지르콘산 바륨 또는 산화티타늄 등으로 이루어지고, 각각의 재료는 같고, 또한 각각의 두께 및 형상(거의 직사각형)은 대략 같고, 각각의 형상은 각 내부 전극층(12)의 형상보다 길이 및 폭이 크다.
총 20개의 내부 전극층(12) 중 도 1의 (A)에서의 위에서부터 홀수번째의 내부 전극층(12)(총 10개)과, 위에서부터 짝수번째의 내부 전극층(12)(총 10개)은 길이 방향으로 어긋나고, 위에서부터 홀수번째의 내부 전극층(12)의 단(端)은 좌측의 외부 전극(14)에 전기적으로 접속되고, 또한 위에서부터 짝수번째의 내부 전극층(12)의 단은 우측의 외부 전극(14)에 전기적으로 접속된다.
각 외부 전극(14)은 콘덴서 본체(11)의 길이 방향 양 단부에 밀착한 하지층(下地層)(부호 없음)과 상기 하지층의 표면에 형성된 표면층의 2층 구조 또는 하지층과 표면층 사이에 적어도 1개의 중간층을 가지는 다층 구조를 가진다. 하지층은 바람직하게는 내부 전극층(12)과 마찬가지의 재료로 이루어지고, 표면층은 주석, 팔라듐, 금 또는 아연 등으로 이루어지고, 중간층은 백금, 팔라듐, 금, 구리 또는 니켈 등으로 이루어진다.
상기 적층 세라믹 콘덴서(10)는 콘덴서 본체(11)의 상하 방향, 즉 적층 방향에서 인접하는 2개의 내부 전극층(12)과 상기 2개의 내부 전극층(12) 사이에 개재하는 1개의 유전체층(13)에 의해 구성되는 부분을 단위 콘덴서로서 파악했을 때, 도 1의 (C)에 도시한 바와 같이 적층 방향에 배열되는 총 19개의 단위 콘덴서(UC1∼UC19)를 포함하고, 또한 상기 단위 콘덴서(UC1∼UC19)가 1쌍의 외부 전극(14)에 병렬로 접속된다.
또한 상기 적층 세라믹 콘덴서(10)에서는 도 1의 (D)에 굵은 실선으로 도시한 바와 같이 적층 방향에 배열되는 총 19개의 단위 콘덴서(UC1∼UC19)의 정전 용량이 적층 방향 양측으로부터 내측을 향하여 서서히 증가하고, 또한 양 증가 정점으로부터 적층 방향 중앙을 향하여 서서히 감소하는 대략 W자 형상의 분포를 형성한다. 또한 적층 방향 양측의 단위 콘덴서(UC1 및 UC19)의 정전 용량이 적층 방향 중앙의 단위 콘덴서(UC10)의 정전 용량보다 작게 이루어진다.
《적층 세라믹 콘덴서의 제조법 예》
다음으로 상기 적층 세라믹 콘덴서(10)를 얻는데 바람직한 제조법 예에 대하여 각 내부 전극층(12)이 니켈로 이루어지고 각 유전체층(13)이 티탄산 바륨으로 이루어지는 경우를 예로 들어서 설명한다.
제조 시에는 티탄산 바륨 분말과 에탄올(용제)과 폴리비닐부틸알(바인더)과 분산제 등의 첨가제를 포함하는 베이스 슬러리를 준비하고, 상기 베이스 슬러리에 소결(燒結) 억제제를 첨가하여 얻은 제1 유전체층용 슬러리와, 상기 베이스 슬러리에 소결 조제를 첨가하여 얻은 제2 유전체층용 슬러리를 준비한다. 제1 유전체층용 슬러리의 소결 억제제에는 예컨대 희토류 산화물을 이용할 수 있고, 제2 유전체층용 슬러리의 소결 조제에는 예컨대 실리카나 유리 화합물을 이용할 수 있고, 각각의 바람직한 첨가량은 예컨대 0.5∼5.0wt%이다. 또한 니켈 분말과 테르피네올(용제)과 에틸셀룰로오스(바인더)와 분산제 등의 첨가제를 포함하는 내부 전극층용 페이스트를 준비한다.
그리고 캐리어 필름 상에 제1 유전체층용 슬러리를 다이 코터 등을 이용하여 소정 두께 및 폭으로 도공(塗工)하고 건조 처리를 수행하여 제1 시트(소결 억제제 함유)를 제작한다. 또한 캐리어 필름 상에 제2 유전체층용 슬러리를 다이 코터 등을 이용하여 소정 두께 및 폭으로 도공하고 건조 처리를 수행하여 제2 시트(소결 조제 함유)를 제작한다. 또한 제2 시트 상에 내부 전극층용 페이스트를 스크린 인쇄기 등을 이용하여 소정 두께 및 형상으로 매트릭스 형상 또는 지그재그 형상으로 인쇄하고 건조 처리를 수행하여 내부 전극층용의 패턴 군(群)이 형성된 제3 시트를 제작한다.
그리고 펀칭 블레이드 및 히터를 포함하는 흡착 헤드 등을 이용하여 제1 시트로부터 구멍을 뚫은 소정 형상의 제1 단위 시트(소결 억제제 함유)를 소정 개수가 될 때까지 중첩하여 열압착하고, 그 위에 제3 시트로부터 구멍을 뚫은 소정 형상의 제2 단위 시트(소결 조제 함유, 내부 전극층용의 패턴 군을 포함한다)를 소정 개수가 될 때까지 중첩하여 열압착하고, 그 위에 제1 시트로부터 구멍을 뚫은 소정 형상의 제1단위 시트(소결 억제제 함유)를 소정 개수가 될 때까지 중첩하여 열압착하고, 이를 열간(熱間) 정수압(靜水壓) 프레스 머신 등을 이용하여 최종적으로 열압착하여 미소성(未燒成) 적층 시트를 제작한다.
그리고 미소성 적층 시트를 다이싱 머신 등을 이용하여 격자(格子) 형상으로 절단하여 콘덴서 본체(11)에 대응한 미소성 칩을 제작한다.
그리고 다수의 미소성 칩을 소성로(燒成爐)에 투입하고, 환원성 분위기 하 또는 저산소 분압 분위기 하에서 상기 니켈 분말 및 상기 티탄산 바륨 분말에 따른 온도 프로파일로 소성[탈(脫)바인더 처리와 소성 처리를 포함한다]을 수행한다. 이 소성 공정에서 중요한 것은 소성 처리에서의 승온 및 급속 승온, 예컨대 5000∼10000℃/hr을 채용하여 미소성 칩의 표면으로부터 중심을 향하여 소결 진행도의 저하가 적극적으로 드러나도록 하는데 있다.
그리고 소성 완료된 칩의 길이 방향 양 단부에 롤러 도포기 등을 이용하여 외부 전극용 페이스트[내부 전극층용 페이스트를 유용(流用)]를 도포하고, 상기와 마찬가지의 분위기 하에서 소부(燒付) 처리를 수행하여 하지층을 형성하고, 계속해서 상기 하지층의 표면에 표면층 또는 중간층 및 표면층을 전해 도금 등으로 형성하여 1쌍의 외부 전극을 제작한다.
《샘플의 구조 및 제조법》
다음으로 상기 정전 용량 분포 등을 확인하기 위해서 준비한 샘플1a∼샘플1g, 샘플2a∼샘플2g 및 샘플3a∼샘플3g의 구조 및 제조법에 대하여 설명한다.
각 샘플1a∼샘플1g, 샘플2a∼샘플2g 및 샘플3a∼샘플3g는 상기 적층 세라믹 콘덴서(10)와 동등한 구조를 가지는 적층 세라믹 콘덴서이며, 각각의 길이와 폭의 기준 치수는 1.0mm과 0.5mm, 내부 전극층(12)의 개수는 100, 내부 전극층(12)의 평균 두께는 1.2μm이다.
또한 각 샘플1a∼샘플1g, 샘플2a∼샘플2g 및 샘플3a∼샘플3g의 유전체층(13)의 평균 두께는 샘플1a∼1g가 1.0μm이고, 샘플2a∼샘플2g가 0.8μm이고, 샘플3a∼샘플3g가 3.0μm이다(도 3을 참조).
또한 각 샘플1a∼샘플1g, 샘플2a∼샘플2g 및 샘플3a∼샘플3g의 상측 보호부와 하측 보호부의 두께는 대략 30μm이며, 상기 수치는 상기 《적층 세라믹 콘덴서의 제조법 예》란에서 설명한 미소성 적층 시트 제작 공정에서 중첩할 수 있는 제1단위 시트의 개수에 의해 조정된다.
각 샘플1a∼샘플1g,, 샘플2a∼샘플2g 및 샘플3a∼샘플3g는 상기 《적층 세라믹 콘덴서의 제조법 예》란에서 설명한 제조법에 준하여 제조되었으며, 각각의 내부 전극층(12)은 니켈로 이루어지고, 유전체층(13)은 티탄산 바륨으로 이루어지고, 제조 시에 이용한 제2 유전체층용 슬러리에 포함되는 소결 조제의 양은 0.5wt%이다.
또한 각 샘플1a∼샘플1g, 샘플2a∼샘플2g 및 샘플3a∼샘플3g의 제조 시에 이용한 제1 유전체 슬러리에 포함되는 소결 억제제의 양은 샘플1a, 샘플2a 및 샘플3a가 0.5wt%, 샘플1b, 샘플2b 및 샘플3b가 0.5wt%, 샘플1c, 샘플2c 및 샘플3c가 0.5wt%, 샘플1d, 샘플2d 및 샘플3d가 0.5wt%, 샘플1e, 샘플2e 및 샘플3e가 0%, 샘플1f, 샘플2f 및 샘플3f가 5.0%, 샘플1g, 샘플2g 및 샘플3g가 3.0%이다(도 3을 참조).
또한 각 샘플1a∼샘플1g, 샘플2a∼샘플2g 및 샘플3a∼샘플3g의 제조 시에서의 소성 공정의 승온 속도는 샘플1a, 샘플2a 및 샘플3a가 10000℃/hr(급속 승온), 샘플1b, 샘플2b 및 샘플3b가 7000℃/hr(급속 승온), 샘플1c, 샘플2c 및 샘플3c가 5000℃/hr(급속 승온), 샘플1d, 샘플2d 및 샘플3d가 급속 승온보다 낮은 4500℃/hr, 샘플1e, 샘플2e 및 샘플3e가 통상 승온에 상당하는 600℃/hr, 샘플1f, 샘플2f 및 샘플3f가 5000℃/hr(급속 승온), 샘플1g, 샘플2g 및 샘플3g가 5000℃/hr(급속 승온)이다(도 3을 참조).
또한 각 샘플1a∼샘플1g, 샘플2a∼샘플2g 및 샘플3a∼샘플3g는 적층 방향에서 인접하는 2개의 내부 전극층(12)과 상기 2개의 내부 전극층(12) 사이에 개재하는 1개의 유전체층(13)에 의해 구성되는 부분을 단위 콘덴서로서 파악했을 때, 적층 방향에 배열되는 총 99개의 단위 콘덴서(UC1∼UC99)(도 2를 참조)를 포함하고, 또한 상기 단위 콘덴서(UC1∼UC99)가 1쌍의 외부 전극(14)에 병렬로 접속된다.
《샘플에서의 단위 콘덴서의 정전 용량 분포》
다음으로 도 2를 인용하여 상기 샘플1a∼샘플1g, 샘플2a∼샘플2g 및 샘플3a∼샘플3g에서의 단위 콘덴서의 정전 용량 분포에 대하여 설명한다.
도 2의 굵은 실선은 상기 샘플1a에서의 단위 콘덴서(UC1∼UC99)의 정전 용량 분포를 도시하고, 한편 도 2의 굵은 파선(破線)은 상기 샘플1e에서의 단위 콘덴서(UC1∼UC99)의 정전 용량 분포를 도시한다. 참고로 도 2에 굵은 실선 및 굵은 파선으로 도시한 정전 용량 분포는 상기 샘플1a 및 샘플1e를 각각 10개 준비하고, 각각으로부터 1쌍의 외부 전극(14)을 제거한 상태에서 총 99개의 단위 콘덴서(UC1∼UC99) 각각의 정전 용량을 매뉴얼 프로버와 LCR미터(Agilent제 4284A)에 의해 개별로 측정한 결과(모두 10개의 평균값)에 기초한다.
도 2의 굵은 실선으로부터 알 수 있듯이, 상기 샘플1a에서는 적층 방향에 배열되는 총 99개의 단위 콘덴서(UC1∼UC99)의 정전 용량이 적층 방향 양측(Co를 참조)으로부터 내측을 향하여 서서히 증가하고, 또한 양 증가 정점(Cp를 참조)으로부터 적층 방향 중앙(Cs를 참조)을 향하여 서서히 감소하는 대략 W자 형상의 분포를 형성한다. 또한 적층 방향 양측의 단위 콘덴서(UC1 및 UC99)의 정전 용량이 적층 방향 중앙의 단위 콘덴서(UC50)의 정전 용량Cs보다 작게 이루어진다. 한편, 도 2의 굵은 파선으로부터 알 수 있듯이, 상기 샘플1e에서는 적층 방향에 배열되는 총 99개의 단위 콘덴서(UC1∼UC99)의 정전 용량이 대략 직선적인 분포를 형성한다.
또한 도 2의 Ncp는 상기 양 증가 정점(Cp를 참조)에 대응하는 단위 콘덴서의 번호(도 2의 UC6과 UC94, 도 3을 참조)를 나타낸다.
도시를 생략하였지만, 상기 샘플1b∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g와 상기 샘플2a∼샘플2g와 상기 샘플3a∼샘플3g에 대하여 상기와 마찬가지의 측정을 수행한 결과, 상기 샘플1b∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g와 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g와 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g의 각각에서의 단위 콘덴서(UC1∼UC99)의 정전 용량은 도 2의 굵은 실선과 같은 대략 W자 형상의 분포를 형성한다는 것이 확인되었다. 한편, 상기 샘플2e와 상기 샘플3e의 각각에서의 단위 콘덴서(UC1∼UC99)의 정전 용량은 도 2의 굵은 파선과 같은 대략 직선적인 분포를 형성한다는 것이 확인되었다.
또한 상기 측정에 의해 밝혀졌지만, 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에는 분포를 나타내는 굵은 실선이 대략 매끄러운 선이 되는 경우와, 분포를 나타내는 굵은 실선이 지그재그 선이 되는 경우와, 양자의 콤비네이션이 되는 경우의 3종류가 존재한다. 한편, 상기 「대략 직선적인 분포(도 2의 굵은 파선을 참조)」에는 분포를 나타내는 굵은 파선이 대략 매끄러운 선이 되는 경우와, 분포를 나타내는 굵은 파선이 지그재그 선이 되는 경우와, 양자의 콤비네이션이 되는 경우의 3종류가 존재한다.
또한 상기 측정 시에 확인된 상기 지그재그 선의 최대 기복은 [인접하는 2개의 단위 콘덴서의 정전 용량의 차이]/[인접하는 2개의 단위 콘덴서의 저값측의 정전 용량]으로 나타내면 2.0%이었다.
《샘플의 특성(효과를 포함한다)》
다음으로 도 3을 인용하여 상기 샘플1a∼샘플1g, 샘플2a∼샘플2g 및 샘플3a∼샘플3g의 특성(효과를 포함한다)에 대하여 설명한다.
도 3의 「(Cp-Co)/Co(%)」에는 상기 샘플1a∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g와 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g와 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g를 각각 10개 준비하고, 상기와 마찬가지의 측정으로 얻은 각 단위 콘덴서의 정전 용량을 이용하여, Cp(2개의 증가 정점에 대응하는 단위 콘덴서의 정전 용량의 평균값)와 Co[적층 방향 양측의 단위 콘덴서(UC1 및 UC99)의 정전 용량의 평균값]의 차이를 Co를 기준으로 한 백분율로 나타낸 것(모두 10개의 평균값)을 기재하였다. 앞서 언급했듯이 상기 샘플1e와 상기 샘플2e와 상기 샘플3e는 상기 「대략 직선적인 분포(도 2의 굵은 파선을 참조)」에 해당되기 때문에 「(Cp-Co)/Co(%)」의 기재를 생략하였다.
또한 도 3의 「(Cp-Cs)/Cs(%)」에는 상기 샘플1a∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g와 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g와 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g를 각각 10개 준비하고, 상기와 마찬가지의 측정으로 얻은 각 단위 콘덴서의 정전 용량을 이용하여, Cp(2개의 증가 정점에 대응하는 단위 콘덴서의 정전 용량의 평균값)와 Cs[적층 방향 중앙의 단위 콘덴서(UC50)의 정전 용량]의 차이를 Cs를 기준으로 한 백분율로 나타낸 것(모두 10개의 평균값)을 기재하였다. 앞서 언급했듯이 상기 샘플1e와 상기 샘플2e와 상기 샘플3e는 상기 「대략 직선적인 분포(도 2의 굵은 파선을 참조)」에 해당되기 때문에 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 기재를 생략하였다.
또한 도 3의 「Ncp」에는 상기 샘플1a∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g와 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g와 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g를 각각 10개 준비하고, 상기와 마찬가지의 측정으로 얻은 각 단위 콘덴서의 정전 용량을 이용하여 2개의 증가 정점에 대응하는 단위 콘덴서의 번호를 기재하였다. 참고로 각 10개 중에서 2개의 증가 정점에 대응하는 단위 콘덴서의 번호에 편차가 있는 경우에는 10개 중에서 가장 많은 단위 콘덴서의 번호를 「Ncp」로 정하였다. 앞서 언급했듯이 상기 샘플1e와 상기 샘플2e와 상기 샘플3e는 상기 「대략 직선적인 분포(도 2의 굵은 파선을 참조)」에 해당되기 때문에 「Ncp」의 기재를 생략하였다.
또한 도 3의 「CR곱(ΩF)」에는 상기 샘플1a∼샘플1g와 상기 샘플2a∼샘플2g와 상기 샘플3a∼샘플3g를 각각 10개 준비하고, 각각의 정전 용량을 LCR미터(Agilent제 4284A)에 의해 측정하는 것과 함께, 각각의 절연 저항을 절연 저항계(ADC사제 R8340A)에 의해 측정하고, 측정에 의해 얻은 정전 용량과 절연 저항의 곱(모두 10개의 평균값)을 기재하였다. 참고로 절연 저항의 측정에는 직류 1V를 20초간 인가(印加)한 직후에 전기 저항을 측정하는 방법을 채용하였다.
상기 샘플1a∼샘플1g, 샘플2a∼샘플2g 및 샘플3a∼샘플3g에 대해서는 도 3의 「(Cp-Co)/Co(%)」,「(Cp-Cs)/Cs(%)」,「Ncp」 및 「CR곱(ΩF)」에 기재한 수치 등에 기초하여 이하를 설명할 수 있다.
(1) 상기 샘플1a∼샘플1g 중 상기 「대략 직선적인 분포(도 2의 굵은 파선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플1e의 「CR곱(ΩF)」은 1000ΩF다. 이에 대하여 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플1a∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g의 「CR곱(ΩF)」은 모두 1000ΩF보다 높다.
또한 상기 샘플2a∼샘플2g 중 상기 「대략 직선적인 분포(도 2의 굵은 파선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플2e의 「CR곱(ΩF)」은 610ΩF다. 이에 대하여 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g의 「CR곱(ΩF)」은 모두 610ΩF보다 높다.
또한 상기 샘플3a∼샘플3g 중 상기 「대략 직선적인 분포(도 2의 굵은 파선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플3e의 「CR곱(ΩF)」은 1060ΩF다. 이에 대하여 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g의 「CR곱(ΩF)」은 모두 1060ΩF보다 높다.
즉 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플1a∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g와 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g와 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g라면, CR곱의 저하 억제를 정확하게 수행할 수 있다.
(2) 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플1a∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g 중 상기 샘플1a의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플1e의 「CR곱(ΩF)」의 40.0% 증가, 상기 샘플1b의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플1e의 「CR곱(ΩF)」의 34.0% 증가, 상기 샘플1c의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플1e의 「CR곱(ΩF)」의 22.0% 증가, 상기 샘플1d의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플1e의 「CR곱(ΩF)」의 4.0% 증가, 상기 샘플1f의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플1e의 「CR곱(ΩF)」의 38.0% 증가, 상기 샘플1g의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플1e의 「CR곱(ΩF)」의 33.0% 증가하였다.
또한 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g 중 상기 샘플2a의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플2e의 「CR곱(ΩF)」의 62.3% 증가, 상기 샘플2b의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플2e의 「CR곱(ΩF)」의 39.3% 증가, 상기 샘플2c의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플2e의 「CR곱(ΩF)」의 19.7% 증가, 상기 샘플2d의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플2e의 「CR곱(ΩF)」의 3.3% 증가, 상기 샘플2f의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플2e의 「CR곱(ΩF)」의 44.3% 증가, 상기 샘플2g의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플2e의 「CR곱(ΩF)」의 37.7% 증가하였다.
또한 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g 중 상기 샘플3a의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플3e의 「CR곱(ΩF)」의 22.6% 증가, 상기 샘플3b의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플3e의 「CR곱(ΩF)」의 20.8% 증가, 상기 샘플3c의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플3e의 「CR곱(ΩF)」의 19.8% 증가, 상기 샘플3d의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플3e의 「CR곱(ΩF)」의 4.7% 증가, 상기 샘플3f의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플3e의 「CR곱(ΩF)」의 19.8% 증가, 상기 샘플3g의 「CR곱(ΩF)」은 상기 샘플3e의 「CR곱(ΩF)」의 18.9% 증가하였다.
즉, 상기 샘플1a∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g 각각의 유전체층(13)의 평균 두께가 1.0μm이며, 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g 각각의 유전체층(13)의 평균 두께가 0.8μm이며, 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g 각각의 유전체층(13)의 평균 두께가 3.0μm인 것을 고려하면, 유전체층(13)의 평균 두께가 얇은 만큼, 구체적으로는 유전체층(13)의 평균 두께가 1.0μm 이하이면 CR곱의 증가 효과가 높기 때문에 CR곱의 저하 억제를 더 정확하게 수행할 수 있다.
(3) 상기 (2)의 설명으로부터도 알 수 있듯이, 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플1a∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g 중에서도 상기 샘플1d의 「CR곱(ΩF)」의 증가량(4.0%)은 다른 샘플1a∼샘플1c, 샘플1f 및 샘플1g의 증가량(22.0% 이상)보다 낮다.
또한 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g 중에서도 상기 샘플2d의 「CR곱(ΩF)」의 증가량(3.3%)은 다른 샘플2a∼샘플2c, 샘플2f 및 샘플2g의 증가량(19.7% 이상)보다 낮다.
또한 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g 중에서도 상기 샘플3d의 「CR곱(ΩF)」의 증가량(4.7%)은 다른 샘플3a∼샘플3c, 샘플3f 및 샘플3g의 증가량(18.9% 이상)보다 낮다.
즉, 제조 시에 발생할 수 있는 「CR곱(ΩF)」의 공차(公差)(±5.0% 정도)를 고려하면, 상기 샘플1a∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g 중에서는 상기 샘플1a∼샘플1c, 샘플1f 및 샘플1g가 실용에 적합하고, 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g 중에서는 상기 샘플2a∼샘플2c, 샘플2f 및 샘플2g가 실용에 적합하고, 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g 중에서는 상기 샘플3a∼샘플3c, 샘플3f 및 샘플3g가 실용에 적합하다.
이를 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 수치를 이용하여 바꿔 말하면, 상기 샘플1a∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g 중에서는 「(Cp-Co)/Co(%)」가 3.2% 이상이고 「(Cp-Cs)/Cs(%)」가 3.0% 이상인 상기 샘플1a∼샘플1c, 샘플1f 및 샘플1g가 실용에 적합하고, 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g 중에서는 「(Cp-Co)/Co(%)」가 3.4% 이상이고 「(Cp-Cs)/Cs(%)」가 3.1% 이상인 상기 샘플2a∼샘플2c, 샘플2f 및 샘플2g가 실용에 적합하고, 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g 중에서는 「(Cp-Co)/Co(%)」가 3.1% 이상이고 「(Cp-Cs)/Cs(%)」가 3.0% 이상인 상기 샘플3a∼샘플3c, 샘플3f 및 샘플3g가 실용에 적합하다. 포괄하면, 「(Cp-Co)/Co(%)」가 3.1% 이상이고 「(Cp-Cs)/Cs(%)」가 3.0% 이상이라면 실용에 적합한 CR곱의 증가 효과를 얻어 CR곱의 저하 억제를 더 정확하게 수행할 수 있다.
또한 도 3에는 「(Cp-Co)/Co(%)」의 최대값으로서 16.0%(샘플2f를 참조)가 기재되고, 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 최대값으로서 7.7%(샘플1a를 참조)가 기재되지만, 「CR곱(ΩF)」의 수치 경향 등으로 보아 「(Cp-Co)/Co(%)」가 16.0%를 넘는 경우, 예컨대 30.0%가 되는 경우나, 「(Cp-Cs)/Cs(%)」가 7.7%를 넘는 경우, 예컨대 20.0%가 되는 경우에도 실용에 적합한 CR곱의 증가 효과가 얻어질 것으로 생각된다.
(4) 상기 「거의 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플1a∼샘플1d, 샘플1f 및 샘플1g 중 상기 샘플1a의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 4.4%, 상기 샘플1b의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 3.3%, 상기 샘플1c의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 0.2%, 상기 샘플1d의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 0.1%, 상기 샘플1f의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 11.7%, 상기 샘플1g의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 6.1%이다.
또한 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플2a∼샘플2d, 샘플2f 및 샘플2g 중 상기 샘플2a의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 7.3%, 상기 샘플2b의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 4.4%, 상기 샘플2c의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 0.3%, 상기 샘플2d의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 0.1%, 상기 샘플2f의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 12.5%, 상기 샘플2g의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 7.9%이다.
또한 상기 「대략 W자 형상의 분포(도 2의 굵은 실선을 참조)」에 해당하는 상기 샘플3a∼샘플3d, 샘플3f 및 샘플3g 중 상기 샘플3a의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 3.1%, 상기 샘플3b의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 1.3%, 상기 샘플3c의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 0.1%, 상기 샘플3d의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 0.1%, 상기 샘플3f의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 8.3%, 상기 샘플3g의 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이는 4.6%이다.
즉, 적층 방향 양측의 단위 콘덴서(UC1 및 UC99)의 정전 용량이 적층 방향 중앙의 단위 콘덴서(UC50)의 정전 용량보다 작은 관계 하에 있고,「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이가 큰 것이, 구체적으로는 「(Cp-Co)/Co(%)」와 「(Cp-Cs)/Cs(%)」의 차이가 1.3% 이상인 것이 CR곱의 증가 효과가 높기 때문에, CR곱의 저하 억제를 더 정확하게 수행할 수 있다.
10: 적층 세라믹 콘덴서 11: 콘덴서 본체
12: 내부 전극층 13: 유전체층
14: 외부 전극 UC: 단위 콘덴서
12: 내부 전극층 13: 유전체층
14: 외부 전극 UC: 단위 콘덴서
Claims (7)
- 복수의 내부 전극층이 유전체층을 개재하여 적층된 구조를 가지는 콘덴서 본체를 구비한 적층 세라믹 콘덴서로서,
적층 방향에서 인접하는 2개의 내부 전극층과 상기 2개의 내부 전극층 사이에 개재하는 1개의 유전체층에 의해 구성되는 부분을 단위 콘덴서로 하였을 때, 상기 적층 방향에 배열되는 복수의 단위 콘덴서의 정전(靜電) 용량이 적층 방향 양측(兩側)으로부터 내측을 향하여 양(兩) 증가 정점(頂点)까지 서서히 증가하고, 또한 상기 양 증가 정점으로부터 상기 적층 방향 중앙을 향하여 서서히 감소하는 분포를 형성하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제1항에 있어서, 상기 적층 방향 양측의 단위 콘덴서의 정전 용량이 상기 적층 방향 중앙의 단위 콘덴서의 정전 용량보다 작은 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
- 제1항에 있어서, 상기 유전체층의 평균 두께가 1.0μm 이하인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
- 제1항에 있어서, 상기 적층 방향 양측의 단위 콘덴서의 정전 용량의 평균값을 Co라 하고, 상기 양 증가 정점에 대응하는 단위 콘덴서의 정전 용량의 평균값을 Cp라 하고, 상기 적층 방향 중앙의 단위 콘덴서의 정전 용량을 Cs라 하였을 때, (Cp-Co)/Co가 3.1% 이상이고 (Cp-Cs)/Cs가 3.0% 이상인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
- 제1항에 있어서, 상기 적층 방향 양측의 단위 콘덴서의 정전 용량의 평균값을 Co라 하고, 상기 양 증가 정점에 대응하는 단위 콘덴서의 정전 용량의 평균값을 Cp라 하고, 상기 적층 방향 중앙의 단위 콘덴서의 정전 용량을 Cs라 하였을 때, (Cp-Co)/Co와 (Cp-Cs)/Cs의 차이가 1.3% 이상인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
- 제1항에 있어서, 상기 내부 전극층의 수가 100이상인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 유전체층의 재료가 같고, 또한 상기 각 유전체층의 두께가 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
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