KR102048093B1 - 디스프로슘 산화물 복합체, 복합 유전체 분말 및 적층 세라믹 전자부품 - Google Patents

디스프로슘 산화물 복합체, 복합 유전체 분말 및 적층 세라믹 전자부품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스프로슘 산화물 나노입자; 및 상기 디스프로슘 산화물 나노입자 표면에 형성된 마그네슘(Mg) 코팅층;을 포함하는 디스프로슘 산화물 복합체, 복합 유전체 분말 및 적층 세라믹 전자부품을 제공한다.

Description

디스프로슘 산화물 복합체, 복합 유전체 분말 및 적층 세라믹 전자부품 {Dysprosium oxide nanoparticle composite, composite dielectric powder and multi-layered ceramic electronic parts}
본 발명은 디스프로슘 산화물 복합체, 복합 유전체 분말 및 적층 세라믹 전자부품에 관한 것이다.
최근 전기, 전자기기 산업의 고도성장으로 고성능화, 경박단소화가 새로운 가치를 창출하고 있다. 전자부품에 있어서도 소형화, 고성능화, 및 저가격화가 현저하게 요구된다.
특히 CPU의 고속화, 기기의 소형경량화, 디지털화 및 고기능화가 더욱 진전될 것으로 예상됨에 따라, 적층 세라믹 콘덴서에서도 이러한 요구에 대응하는 고도의 소형화, 박층화, 고용량화, 고주파영역에서의 저임피던스화, 내열성, 신뢰성이 요구된다.
최근 제품의 소형화, 박막화, 고용량화 추세에 따라 이를 위한 원료물질 자체의 초미립화 또한 중요한 공정으로 인정되고, 이러한 원료물질의 미립화 공정이 제품 제조공정에서 중요한 기술로 작용하게 되었다.
예를 들어, 적층형 세라믹 커패시터(Multi Layer Ceramic Capacitor, MLCC)를 제조할 때, 정전용량을 높이기 위하여는 유전체의 주성분이 되는 티탄산 바륨(BaTiO3)뿐만 아니라, MLCC 칩특성에 영향을 미치는 첨가제(주로 금속산화물)를 보다 미립화하여 일차입자로 균일하게 분산하고, 그 상태를 안정하게 유지시킬 것이 필요하다.
디스프로슘(Dy)과 같은 희토류 금속의 산화물은 MLCC 첨가제로서 산소의 이동도(mobility)를 감소시켜 MLCC의 장기 신뢰성을 향상시키는 용도로 사용된다. 또한 희토류 금속들은 그 고유의 물리적·화학적 성질로 인하여 전자, 금속, 화학, 원자력 등 모든 공업분야에 있어 광학유리 및 연마제, 형광재료, 기능성 광학재료, 안료, 자성재료, 자기 버블 메모리 재료, 금속첨가물, 원자로 구조 및 감속재, 수소 흡장재 등 다양한 분야에 적용된다.
이론적으로 상기 MLCC 제조 과정 중 소성 공정에서 상기 디스프로슘(Dy)은 마그네슘(Mg)과 함께 유전체의 주성분이 되는 티탄산 바륨(BaTiO3)의 표면에 쉘(Shell)부를 형성하는 것으로 알려져 있다.
상기 디스프로슘(Dy)은 상기 마그네슘(Mg)이 존재하지 않을 경우 티탄산 바륨(BaTiO3)의 내부로 확산이 심화되어 쉘(Shell)부에 고용되기 어려우므로, 상기 디스프로슘(Dy) 고유의 역할을 수행하지 못하는 문제가 있다.
즉, 상기 디스프로슘(Dy)이 상기 티탄산 바륨(BaTiO3)의 내부로 확산되는 것을 억제하기 위하여 마그네슘(Mg)을 투입함으로써 이를 제어하는 방법을 사용하였다.
그러나, 상기 디스프로슘(Dy)과 마그네슘(Mg)을 별도로 첨가하는 방식을 적용하는 것은 상기 미립 첨가제의 분산의 어려움으로 인해 상기 디스프로슘(Dy)이 상기 티탄산 바륨(BaTiO3)의 내부로 확산되는 것을 억제하는 마그네슘(Mg)의 역할이 효율적이지 못한 문제가 있다.
즉, 종래에는 각 금속 산화물 첨가제가 분말 입자 형태로 각각 최대한 균일하게 분산시켜 상기 티탄산 바륨(BaTiO3)과 혼합하여 적용하는 방법을 사용하고 있으나, 상술한 바와 같이 분산의 어려움으로 인해 상기 디스프로슘(Dy)이 상기 티탄산 바륨(BaTiO3)의 내부로 확산되는 것을 억제하는 효과가 미비한 실정이다.
따라서, 상기 디스프로슘(Dy)이 상기 티탄산 바륨(BaTiO3)의 내부로 확산되는 것을 억제하는 보다 효율적인 방법이 요구되는 실정이다.
한국공개특허 10-2005-0063466
본 발명은 디스프로슘 산화물 복합체, 복합 유전체 분말 및 적층 세라믹 전자부품에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 디스프로슘 산화물 나노입자; 및 상기 디스프로슘 산화물 나노입자 표면에 형성된 마그네슘(Mg) 코팅층;을 포함하는 디스프로슘 산화물 복합체를 제공한다.
상기 디스프로슘 산화물 나노입자의 입경은 50nm 이하일 수 있다.
상기 마그네슘(Mg) 코팅층은 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태는 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부와 상기 코어부 상에 형성되며, 상기 디스프로슘 산화물 복합체를 포함하는 쉘부의 구조를 갖는 복합 유전체 분말을 제공한다.
상기 디스프로슘 산화물 나노입자의 입경은 50nm 이하일 수 있다.
상기 마그네슘(Mg) 코팅층은 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태는 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부와 상기 코어부 상에 형성되며, 표면에 마그네슘(Mg) 코팅층이 형성된 디스프로슘 산화물 나노입자를 포함하는 디스프로슘 산화물 복합체를 포함하는 쉘부의 구조를 가지며, 상기 쉘부를 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석할 경우 마그네슘과 디스프로슘의 이중 피크(Double Peak)가 형성되는 복합 유전체 분말을 제공한다.
상기 디스프로슘 산화물 나노입자의 입경은 50nm 이하일 수 있다.
상기 마그네슘(Mg) 코팅층은 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시형태는 유전체층을 포함하는 세라믹 본체; 상기 세라믹 본체 내에서 상기 유전체층을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 제1 및 제2 내부 전극; 및 상기 세라믹 본체의 양 단면에 형성된 제1 및 제2 외부전극;을 포함하며, 상기 유전체층은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부와 상기 코어부 상에 형성되며, 상기 디스프로슘 산화물 복합체를 포함하는 쉘부의 구조를 갖는 복수의 복합 유전체 그레인을 포함하는 적층 세라믹 전자부품을 제공한다.
상기 디스프로슘 산화물 나노입자의 입경은 50nm 이하일 수 있다.
상기 마그네슘(Mg) 코팅층은 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다.
상기 쉘부를 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석할 경우 마그네슘과 디스프로슘의 이중 피크(Double Peak)가 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면 균일한 입도 분포를 가지는 티탄산바륨계 미분말에 금속 성분이 고르게 코팅된 복합 유전체 분말 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스프로슘 산화물 복합체를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 B 영역의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 복합 유전체 분말을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3의 C 영역의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A' 단면도이다.
도 7은 복합 유전체 분말의 쉘부를 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석한 그래프이다.
본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
이하 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스프로슘 산화물 복합체를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 B 영역의 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스프로슘 산화물 복합체(10)는 디스프로슘 산화물 나노입자(1); 및 상기 디스프로슘 산화물 나노입자(1) 표면에 형성된 마그네슘(Mg) 코팅층(2);을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)는 상기 디스프로슘 산화물(1) 나노입자와 그 표면에 형성된 마그네슘(Mg) 코팅층(2)을 포함하는 하이브리드(Hybrid)형 기능성 첨가제일 수 있다.
상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)는 디스프로슘 산화물(1) 나노입자 표면에 마그네슘(Mg) 코팅층(2)이 형성된 구조이므로, 이후 공정인 기계적 밀링(Milling)을 통한 분산 공정에서 안정한 구조로서 그 형태가 유지될 수 있다.
이로 인하여, 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 첨가제로 포함하는 유전체 분말을 제작할 경우 상기 디스프로슘 산화물이 티탄산 바륨(BaTiO3)의 내부로 확산되는 것을 막을 수 있다.
일반적인 유전체 분말의 경우 디스프로슘(Dy)과 마그네슘(Mg)을 별도로 첨가하는 방식을 적용하며, 상기 첨가제들이 미립 형태로 첨가되므로 균일한 분산이 어려운 문제가 있었다
이로 인하여, 상기 디스프로슘(Dy)이 상기 티탄산 바륨(BaTiO3)의 내부로 확산되는 것을 억제하는 마그네슘(Mg)의 역할에 한계가 있었다.
즉, 종래에는 각 금속 산화물 첨가제가 분말 입자 형태로 각각 최대한 균일하게 분산시켜 상기 티탄산 바륨(BaTiO3)과 혼합하여 적용하는 방법을 사용하고 있으나, 상술한 바와 같이 분산의 어려움으로 인해 상기 디스프로슘(Dy)이 상기 티탄산 바륨(BaTiO3)의 내부로 확산되는 것을 억제하는 효과가 미비한 실정이었다.
그러나, 본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)가 디스프로슘 산화물(1) 나노입자 표면에 마그네슘(Mg) 코팅층(2)이 형성된 구조이므로, 상기 마그네슘(Mg) 코팅층(2)으로 인해 상기 디스프로슘 산화물이 상기 티탄산 바륨(BaTiO3)의 내부로 확산되는 것을 효율적으로 억제할 수 있다.
이로 인하여 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)가 첨가된 코어-쉘 구조의 유전체 분말을 이용하여 제작된 적층 세라믹 커패시터는 상기 디스프로슘(Dy) 원소가 쉘부에 형성됨으로써 신뢰성이 우수할 수 있다.
상기 디스프로슘 산화물(1) 나노입자의 입경은 50nm 이하일 수 있다.
상기 디스프로슘 산화물(1) 나노입자가 입경이 50nm 이하의 미립 형태이므로, 상기 디스프로슘 산화물(1) 나노입자 표면에 마그네슘(Mg) 코팅층(2)이 형성된 디스프로슘 산화물 복합체(10)도 수 나노 크기에서 수십 나노 크기의 미립 형태로 제작이 가능하다.
상기 마그네슘(Mg) 코팅층은 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
특히, 상기 마그네슘(Mg) 코팅층 내부에 포함되는 마그네슘 함량을 조절함으로써, 코팅되는 양을 선택할 수 있어 이를 이용한 적층 세라믹 커패시터 내부 유전체층의 조성을 제어할 수 있다.
이하에서는 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)의 제조 방법을 설명하되, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 제조하기 위하여 우선 마그네슘(Mg) 이온 수계 전구체를 마련할 수 있다.
상기 마그네슘(Mg) 이온 수계 전구체를 마련하는 단계는 마그네슘 질산염(Magnesium nitrate), 마그네슘 염산염(Magnesium chloride) 또는 마그네슘 황산염(Magnesium sulfur) 등을 포함한 고상 마그네슘의 수계 가용화 공정을 통해 수행될 수 있다.
다음으로, 평균 입경이 50nm 이하의 디스프로슘 산화물(1) 나노입자 표면에 고분자 전해질(Polyelectrolyte)을 이용하여 정전기적 표면 개질 처리를 함으로써, 상기 디스프로슘 산화물(1) 나노입자의 음이온성 제타-포텐셜(Zeta-potential)을 강화시킨다.
다음으로, 상기 디스프로슘 산화물(1) 나노입자 표면에 상기 마그네슘(Mg) 이온 수계 전구체를 이용하여 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함하는 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 고분자 전해질(Polyelectrolyte)을 이용한 코팅법은 특히, pH가 5 내지 7인 양쪽성 고분자 전해질(Amphoteric Polyelectrolyte)을 이용하여 디스프로슘 산화물(1) 나노입자 표면에 마그네슘 이온을 흡착함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기와 같이 수계 공법 적용을 통해 첨가제 성분의 용매 확산이 개선될 수 있고, 정전기적 인력을 통해 금속 이온 특히, 마그네슘 이온을 포집할 수 있어 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)의 회수율이 우수할 수 있다.
상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)의 회수율은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 85% 이상일 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 디스프로슘 산화물(1) 나노입자 표면에 마그네슘 금속 이온이 흡착되어 있음을 알 수 있다.
다음으로, 400 내지 800℃ 정도의 진공 열처리를 통해 디스프로슘 산화물(1)의 표면에 마그네슘 이온이 반응한 하이브리드(Hybrid)형 디스프로슘-마그네슘 복합 나노 첨가제를 제조할 수 있다.
상기 하이브리드(Hybrid)형 디스프로슘-마그네슘 복합 나노 첨가제인 디스프로슘 산화물 복합체(10)는 상술한 바와 같이 기계적 밀링(Milling)을 통한 분산 공정에 안정하여 복합체 형태를 계속 유지하므로, 유전체 분말 및 이를 이용한 적층 세라믹 커패시터에 적용시 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
즉, 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 분말 내에서 상기 하이브리드(Hybrid)형 디스프로슘-마그네슘 복합 나노 첨가제인 디스프로슘 산화물 복합체(10)가 쉘부 구조를 형성함으로써, 디스프로슘이 티탄산바륨의 내부로 확산되는 것을 효율적으로 막을 수 있다.
이로 인하여, 상기 유전체 분말을 적용한 적층 세라믹 커패시터의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 복합 유전체 분말을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3의 C 영역의 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 복합 유전체 분말(20)은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부(11)와 상기 코어부(11) 상에 형성되며, 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 포함하는 쉘부(12)의 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부(11)에서 상기 A 사이트(site)는 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 납(Pb) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 B 사이트(site)는 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부(11)는 세라믹 유전체 재료로 사용할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 티탄산바륨(BaTiO3) 분말일 수 있다.
혹은, 상기 티탄산바륨(BaTiO3) 분말은 순수한 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산바륨에 칼슘(Ca) 지르코늄(Zr) 또는 주석(Sn) 등과 같은 원소가 고용된 형태의 (Ba1-xCax)(Ti1-yCay)O3, (Ba1 - xCax)(Ti1 - yZry)O3, Ba(Ti1 - yZry)O3 ,(Ba1 - xCax)(Ti1 - ySny)O3 분말 또는 이들의 혼합 분말일 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 코어부(11) 상에 형성되며, 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 포함하는 쉘부(12)가 상기 코어부 상에 도핑될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면 상기 쉘부(2)는 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 포함할 수 있다.
그 외, 상기 쉘부(12)는 알루미늄(Al), 이트륨(Y), 홀뮴(Ho), 망간(Mn), 바나듐(V), 지르코늄(Zr) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 도핑된 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 원소를 포함할 수 있다.
즉, 상기 쉘부(12)는 첨가제로서 포함할 수 있는 다양한 원소 중 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스프로슘 산화물 복합체(10)인 상기 하이브리드(Hybrid)형 디스프로슘-마그네슘 복합 나노 첨가제를 포함할 수 있다.
이로 인하여, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 복합 유전체 분말(20)은 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 분말 형태로서 상기 디스프로슘 산화물(1) 나노입자 표면에 마그네슘(Mg) 코팅층(2)이 형성된 하이브리드(Hybrid)형 디스프로슘-마그네슘 복합 나노 첨가제인 디스프로슘 산화물 복합체(10)가 쉘부 구조를 형성함으로써, 디스프로슘이 티탄산바륨의 내부로 확산되는 것을 효율적으로 막을 수 있다.
이로 인하여, 상기 유전체 분말을 적용한 적층 세라믹 커패시터의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 디스프로슘 산화물(1) 나노입자의 입경은 50nm 이하일 수 있다.
상기 마그네슘(Mg) 코팅층(2)은 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 코어부(11)인 티탄산바륨(BaTiO3) 분말의 표면에 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)가 쉘부 구조를 형성하고 있는 것을 알 수 있다.
그 외, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 복합 유전체 분말에 관한 특징 중 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스프로슘 산화물 복합체의 특징과 동일한 부분은 중복을 피하기 위해 여기서는 설명을 생략하도록 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 복합 유전체 분말(20)은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부(11)와 상기 코어부(11) 상에 형성되며, 표면에 마그네슘(Mg) 코팅층(2)이 형성된 디스프로슘 산화물(1) 나노입자를 포함하는 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 포함하는 쉘부(12)의 구조를 가지며, 상기 쉘부(12)를 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석할 경우 마그네슘과 디스프로슘의 이중 피크(Double Peak)가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 복합 유전체 분말(20)에 있어서, 상기 쉘부(12)를 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석할 경우 마그네슘과 디스프로슘의 이중 피크(Double Peak)가 형성될 수 있으므로, 상기 쉘부(12)는 디스프로슘과 마그네슘이 별개의 입자로 포함된 것이 아니라, 표면에 마그네슘(Mg) 코팅층(2)이 형성된 디스프로슘 산화물(1) 나노입자인 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 포함하고 있음을 알 수 있다.
상기 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)는 특별히 제한되는 것은 아니며, 일반적인 제품을 사용할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 복합 유전체 분말(20)의 쉘부(12)를 상기 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석할 경우 마그네슘과 디스프로슘의 이중 피크(Double Peak)가 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 복합 유전체 분말(20)은 쉘부(12)를 상기 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석할 경우 마그네슘과 디스프로슘의 이중 피크(Double Peak)가 형성되므로, 일반적인 유전체 분말과 달리 상기 디스프로슘 산화물(1) 나노입자 표면에 마그네슘(Mg) 코팅층(2)이 형성된 하이브리드(Hybrid)형 디스프로슘-마그네슘 복합 나노 첨가제인 디스프로슘 산화물 복합체(10)가 쉘부 구조를 형성하고 있음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A' 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층 세라믹 전자부품은 유전체층(111)을 포함하는 세라믹 본체(110); 상기 세라믹 본체(110) 내에서 상기 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122); 및 상기 세라믹 본체(110)의 양 단면에 형성된 제1 및 제2 외부전극(131, 132);을 포함하며, 상기 유전체층(111)은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부(11)와 상기 코어부(11) 상에 형성되며, 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 포함하는 쉘부(12)의 구조를 갖는 복수의 복합 유전체 그레인을 포함할 수 있다.
상기 디스프로슘 산화물 나노입자의 입경은 50nm 이하일 수 있다.
상기 마그네슘(Mg) 코팅층은 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다.
상기 쉘부를 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석할 경우 마그네슘과 디스프로슘의 이중 피크(Double Peak)가 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층 세라믹 전자부품에 대하여 설명하되, 특히 적층 세라믹 커패시터로 설명하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터(100)에 있어서, '길이 방향'은 도 1의 'L' 방향, '폭 방향'은 'W' 방향, '두께 방향'은 'T' 방향으로 정의하기로 한다. 여기서 '두께 방향'은 유전체층를 쌓아 올리는 방향 즉 '적층 방향'과 동일한 개념으로 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 유전체층(111)을 형성하는 원료는 충분한 정전 용량을 얻을 수 있는 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 티탄산바륨(BaTiO3) 분말일 수 있다.
상기 티탄산바륨(BaTiO3) 분말은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부(11) 및 상기 코어부(11) 상에 형성되며, 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 포함하는 쉘부(12)의 구조를 가질 수 있다.
상기 티탄산바륨(BaTiO3) 분말을 이용하여 제조된 적층 세라믹 커패시터는 상기 디스프로슘 산화물(1) 나노입자 표면에 마그네슘(Mg) 코팅층(2)이 형성된 하이브리드(Hybrid)형 디스프로슘-마그네슘 복합 나노 첨가제인 디스프로슘 산화물 복합체(10)가 쉘부 구조를 형성하고 있으므로 신뢰성 향상이 가능하다.
즉, 상술한 바와 같이 디스프로슘 원소가 상기 티탄산바륨(BaTiO3) 분말의 내부로 확산되는 것을 상기 마그네슘(Mg) 코팅층(2)이 효율적으로 막아 신뢰성이 우수한 적층 세라믹 커패시터를 구현할 수 있다.
구체적으로, 코어부(11) 및 상기 코어부(11) 상에 형성되며, 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 포함하는 쉘부(12)의 구조를 갖는 상기 복합 유전체 그레인은 임의의 유전체층에서 추출된 유전체 그레인에 대하여 TEM(Transmission Electron Microscoipe) 이미지와 EDS(Energy Dispersive Spectrometry) 분석을 조합하여 상기 코어부와 쉘부의 경계를 확정할 수 있다.
상기 유전체층(111)을 형성하는 재료는 티탄산바륨(BaTiO3) 등의 파우더에 본 발명의 목적에 따라 다양한 세라믹 첨가제, 유기용제, 가소제, 결합제, 분산제 등이 첨가될 수 있다.
그외의 특징은 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스프로슘 산화물 복합체 및 복합 유전체 분말의 특징과 중복되므로, 여기서 생략하도록 한다.
상기 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 형성하는 재료는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 은(Ag), 납(Pb), 백금(Pt), 니켈(Ni) 및 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 이루어진 도전성 페이스트를 사용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터는 상기 제1 내부전극(121)과 전기적으로 연결된 제1 외부전극(131) 및 상기 제2 내부 전극(122)과 전기적으로 연결된 제2 외부전극(132)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 외부전극(131, 132)은 정전 용량 형성을 위해 상기 제1 및 제2 내부전극(121, 122)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제2 외부전극(132)은 상기 제1 외부전극(131)과 다른 전위에 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 외부전극(131, 132)은 정전 용량 형성을 위해 상기 제1 및 제2 내부전극(121, 122)과 전기적으로 연결될 수 있는 재질이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 및 은-팔라듐(Ag-Pd)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1)
수산화바륨팔수화물(Ba(OH)28H2O)을 반응기에 넣어준 후 질소로 퍼징하고 그 후 70℃ 이상으로 교반하여 녹인다.
다음으로 산화티탄(TiO2) 졸을 40℃ 이상으로　가온하여 준비한 후, 상기 바륨용액과 급속하게 혼합시키며, 110℃에서 교반 및 반응시킨다.
핵 생성 종료 후 오토클레이브(autoclave)로 상기 슬러리를 이송하여 반응기를 250℃로 올린 후 20시간 동안 상기 입자를 입성장시켜 60 nm의 티탄산바륨 분말을 얻는다.
상기 입자를 입성장 시킨 후, 고압 펌프를 이용하여 마그네슘 코팅층이 형성된 디스프로슘 산화물 나노입자를 포함하는 디스프로슘 산화물 복합체 수용액을 상기 반응기 내부로 투입하여 상기 입자와 혼합시킨다.
첨가시 오토클레이브의 벤트(vent) 밸브를 열고 원료 투입관을 열어서 첨가하며, 첨가 중 교반을 계속하여 잘 혼합되도록 한다.
상기 티탄산바륨 대비 디스프로슘 산화물 복합체의 몰농도는 0.6%가 되도록 하였다.
상기 첨가제의 첨가 후 오토클레이브를 다시 밀폐하고, 온도를 220℃로 올린 후 5시간 동안 유지하여 상기 입자를 입성장시킨다.
상기와 같이 이트륨(Y)을 첨가하여 추가로 입성장 시킨 후의 상기 입자는 80 nm의 티탄산바륨 분말이며, 쉘부에는 다량의 디스프로슘 산화물 복합체가 존재할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터는 와 같이 격자 상수의 차이가 0.05 내지 0.45%의 범위 내에서 정합 코어-쉘(Matching core-shell) 구조를 가진 티탄산바륨(BaTiO3) 분말을 이용하여야 안정적인 온도 특성을 가지는 적층 세라믹 커패시터를 제작할 수 있다.
결론적으로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터(100)는 상기 유전체층(111)이 코어부(11) 및 상기 코어부(11) 상에 형성되며, 상기 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 포함하는 쉘부(12)의 구조를 갖는 상기 복합 유전체 그레인을 포함함으로써, 신뢰성이 우수할 수 있다.
도 7은 복합 유전체 분말의 쉘부를 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 복합 유전체 분말(20)은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부(11)와 상기 코어부(11) 상에 형성되며, 표면에 마그네슘(Mg) 코팅층(2)이 형성된 디스프로슘 산화물(1) 나노입자를 포함하는 디스프로슘 산화물 복합체(10)를 포함하는 쉘부(12)의 구조를 가지며, 상기 쉘부(12)를 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석할 경우 마그네슘과 디스프로슘의 이중 피크(Double Peak)(a)가 형성됨을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1 : 디스프로슘(Dysprosium) 산화물 2 : 마그네슘(Mg) 코팅층
10 : 마그네슘 코팅 디스프로슘 산화물
11 : 코어부 12 : 쉘부
20 : 복합 유전체 분말
100 : 적층 세라믹 커패시터 110 : 세라믹 본체
111 : 유전체층
121, 122 : 제1 및 제2 내부전극
131, 132 : 제1 및 제2 외부전극

Claims (13)

  1. 디스프로슘 산화물 나노입자; 및
    상기 디스프로슘 산화물 나노입자 표면에 형성된 마그네슘(Mg) 코팅층;을 포함하고,
    상기 디스프로슘 산화물 나노입자의 입경은 50nm 이하인 디스프로슘 산화물 복합체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마그네슘(Mg) 코팅층은 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함하는 디스프로슘 산화물 복합체.
  4. ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부와 상기 코어부 상에 형성되며, 상기 제1항의 디스프로슘 산화물 복합체를 포함하는 쉘부의 구조를 갖는 복합 유전체 분말.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디스프로슘 산화물 나노입자의 입경은 50nm 이하인 복합 유전체 분말.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 마그네슘(Mg) 코팅층은 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함하는 복합 유전체 분말.
  7. ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부와 상기 코어부 상에 형성되며, 표면에 마그네슘(Mg) 코팅층이 형성된 디스프로슘 산화물 나노입자를 포함하는 디스프로슘 산화물 복합체를 포함하는 쉘부의 구조를 가지며, 상기 쉘부를 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석할 경우 마그네슘과 디스프로슘의 이중 피크(Double Peak)가 형성되는 복합 유전체 분말.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 디스프로슘 산화물 나노입자의 입경은 50nm 이하인 복합 유전체 분말.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 마그네슘(Mg) 코팅층은 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함하는 복합 유전체 분말.
  10. 유전체층을 포함하는 세라믹 본체;
    상기 세라믹 본체 내에서 상기 유전체층을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 제1 및 제2 내부 전극; 및
    상기 세라믹 본체의 양 단면에 형성된 제1 및 제2 외부전극;을 포함하며, 상기 유전체층은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 코어부와 상기 코어부 상에 형성되며, 상기 제1항의 디스프로슘 산화물 복합체를 포함하는 쉘부의 구조를 갖는 복수의 복합 유전체 그레인을 포함하는 적층 세라믹 전자부품.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 디스프로슘 산화물 나노입자의 입경은 50nm 이하인 적층 세라믹 전자부품.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 마그네슘(Mg) 코팅층은 0.01 내지 10.0 wt%의 함량을 갖는 마그네슘(Mg)을 포함하는 적층 세라믹 전자부품.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 쉘부를 광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)로 분석할 경우 마그네슘과 디스프로슘의 이중 피크(Double Peak)가 형성되는 적층 세라믹 전자부품.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004137482A (ja) * 2002-09-27 2004-05-13 Fuji Photo Film Co Ltd 粒子表面被覆方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3783938B2 (ja) * 2002-03-19 2006-06-07 Ｔｄｋ株式会社 セラミック粉末と積層セラミック電子部品
KR100568286B1 (ko) 2003-12-22 2006-04-05 삼성전기주식회사 유전체 세라믹 분말에 첨가제를 분산, 코팅하는 방법
JP2006206365A (ja) * 2005-01-27 2006-08-10 Kyocera Corp セラミック粉末の製法、セラミック粉末、セラミック焼結体並びに電子部品
JP2007204315A (ja) * 2006-02-01 2007-08-16 Murata Mfg Co Ltd セラミック粉末の製造方法、セラミック粉末、および積層セラミック電子部品
JP5120255B2 (ja) * 2006-07-20 2013-01-16 株式会社村田製作所 誘電体セラミック及びその製造方法、並びに積層セラミックコンデンサ
JP2009026820A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Nisshin Seifun Group Inc 複合セラミック材料粉末の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004137482A (ja) * 2002-09-27 2004-05-13 Fuji Photo Film Co Ltd 粒子表面被覆方法

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