KR102268500B1

KR102268500B1 - 유전체 조성물과 유전체 소자와 전자부품 및 적층 전자부품

Info

Publication number: KR102268500B1
Application number: KR1020167021385A
Authority: KR
Inventors: 토모야 이무라; 고우시 타우치; 마사카즈 히로세
Original assignee: 티디케이 일렉트로닉스 아게
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2021-06-23
Also published as: KR20160111404A; EP3097064A1; US9776925B2; EP3097064B1; WO2015110464A1; JP2015137193A; US20170029337A1; CN105916829B; JP2017507894A; CN105916829A; JP6257802B2

Abstract

[문제점] 지목된 문제점은 적어도 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가될 때 900 또는 그 이상의 비교적 높은 유전상수를 갖는 유전체 조성물의 제공, 및 상기 유전체 조성물을 사용하는 유전체 소자, 전자부품, 및 적층 전자부품의 제공에 있다. [해결책] 주성분의 조성물이 식(1): (Bi_aNa_bSr_c) (Zn_dTi_1-d)O₃[상기 a, b, c 및 d 는 0.09≤a≤0.58, 0.09≤b≤0.42, 0.05≤c≤0.84, 0<d≤0.08, 및 0.95≤a+b+c≤1.05 를 만족시킨다]을 따른 유전체 조성물이다.

Description

유전체 조성물과 유전체 소자와 전자부품 및 적층 전자부품{DIELECTRIC COMPOSITION, DIELECTRIC ELEMENT, ELECTRONIC COMPONENT AND LAMINATED ELECTRONIC COMPONENT}

본 발명은 유전체 조성물 및 상기 유전체 조성물을 이용한 유전체 소자, 전자부품, 및 적층 전자부품에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 본 발명은 비교적 높은 정격전압을 갖는 중-전압 및 고-전압 용도로 유리하게 사용되는 유전체 조성물 및 유전체 소자에 관한 것이다.

최근, 전자회로가 고밀도로 됨에 따라 유전체 소자의 소형화가 상당히 요망되고 있으며, 또한 적층 세라믹 커패시터와 같은 전자부품의 소형화가 그 용량의 증가와 함께 급속히 진행되고, 그 용도 또한 확대되고 있다. 이에 따라, 다양한 특성이 요구되고 있다.

예를 들어, ECM(엔진 전자 컴퓨터 모듈), 연료 분사 장치, 전자 제어 스로틀, 인버터, 컨버터, HID 헤드램프 유닛, 하이브리드 엔진 배터리 제어 유닛, 및 디지털 스틸 카메라와 같은 디바이스에 사용되는 중-전압 및 고-전압 커패시터는, 100V 를 초과하는 정격전압을 갖는다. 이와 같은 중-전압 및 고-전압 커패시터는, 높은 DC 바이어스가 인가될 때, 높은 유전상수 및 높은 정전용량을 필요로 한다.

그러나 통상적인 유전체 조성물은 예를 들어 1 V/㎛ 크기의 낮은 DC 바이어스가 인가될 때 사용된다는 가정 하에 설계되었다. 이는 높은 DC 바이어스가 인가될 때, 통상적인 유전체 조성물을 포함하는 유전체층을 갖는 전자부품이 사용된다면, 유전상수 및 정전용량이 감소된다는 문제점이 있다는 것을 의미한다. 이런 문제점은, 유전상수 및 정전용량이 감소되는 경향을 갖기 때문에, 특히 매우 얇은 층을 갖는 적층 세라믹 커패시터에서 DC 바이어스가 높을수록 더욱 현저해진다.

전술한 문제점을 해결하기 위해, 이하에 언급되는 특허문헌 1(JP 3334607 B2)은 0.02 중량% 이하의 알칼리 금속 산화물 함량을 갖는 바륨 티탄산염; 유로퓸(europium) 산화물, 가돌리늄(gadolinium) 산화물, 테르븀 산화물, 디스프로슘 산화물, 헬륨 산화물, 에르븀 산화물, 툴륨 산화물, 및 이테르븀 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물; 바륨 지르콘산염, 마그네슘 산화물, 및 망간 산화물을 포함하는 주성분을 함유하는 유전체 조성물을 기재하고 있으며, 상기 주성분은

조성식: {Bao}mTiO₂ +αR₂O₃ + βBaZrO₃ + γMgO + ｇMnO 으로 표시되며(여기서, R₂O₃ 는 Eu₂O₃, Gd₂O₃, Tb₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, 및 Yb₂O₃ 로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물이고; α,β,γ, 및 ｇ는 몰비율을 나타내며, 이하의 범위에 있다: 0.001≤α≤0.06, 0.005≤β≤0.06, 0.001<γ≤0.12, 0.001<ｇ≤0.12, γ+ｇ≤0.13, 및 1.000<m≤ 1.035 이다); 상기 유전체 조성물은, 부성분으로서, 실리콘 산화물을 주성분의 100 mol 에 대해 SiO₂ 로 환산하여 0.2-5.0 mol 의 양으로 함유하고 있다.

그러나, 5 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가될 때 상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 유전체 조성물이 비교적 큰 유전상수를 갖더라도, 중-전압 및 고-전압 커패시터의 소형화 및 고용량화를 수반하는 박층에 대처하기 위해, 심지어 높은 DC 바이어스 전압 하에서도 높은 유전상수를 갖는 유전체 조성물이 바람직할 것이다.

전술한 상황을 감안하여, 본 발명의 목적은 비교적 높은 정격전압을 갖는 중-전압 및 고-전압 용도에 유리하게 사용되고 또한 적어도 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가될 때 900 또는 그 이상의 비교적 높은 유전상수를 갖는 유전체 조성물을 제공하고, 또한 상기 유전체 조성물을 사용하는 유전체 소자, 전자부품, 및 적층 전자부품을 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명에 따라, 상기 유전체 조성물, 유전체 소자, 전자부품, 및 적층 전자부품에 인가되는 직류 전기장은 DC(직류) 바이어스로서 지칭된다. 또한 인가된 DC 바이어스로 인해 변하는 유전체 조성물 등의 유전상수 및 정전용량의 특성은 DC 바이어스 특성으로서 지칭된다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 유전체 조성물은 이하의 일반식(1)을 따른 주성분 조성을 가지며,

(Bi_aNa_bSr_c) (Zn_dTi_1-d)O₃ (1)

상기 a, b, c 및 d 는 0.09≤a≤0.58, 0.09≤b≤0.42, 0.05≤c≤0.84, 0<d≤0.08, 및 0.95≤a+b+c≤1.05 를 만족시키는 것을 특징으로 한다.

상기 a, b, c 및 d 는 산소 원자수가 3개일 때 Bi, Na, Sr, 및 Zn 의 원자수를 나타낸다.

본 발명에 따른 이 유전체 조성물은 전술한 구성을 가지며, 그 결과로서 적어도 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가될 때 900 또는 그 이상의 비교적 높은 유전상수를 달성하는 것이 가능하다.

바람직하게도, a, b, c 및 d 는 0.27≤a≤0.48, 0.18≤b≤0.38, 0.20≤c≤0.60, 0.02≤d≤0.05, 및 0.95≤a+b+c≤1.05 를 만족시킨다.

본 발명에 따른 유전체 소자는 전술한 유전체 조성물을 포함한다.

본 발명에 따른 전자부품은 전술한 유전체 조성물을 포함하는 유전체층을 갖는다.

본 발명에 따른 적층 전자부품은 내부 전극층과 전술한 유전체 조성물을 포함하는 유전체층을 교호하여 적층함으로써 형성되는 적층 부분을 갖는다.

본 발명의 유전체 소자, 전자부품, 및 적층 전자부품은 비교적 높은 정격전압을 갖는 중-전압 및 고-전압 커패시터에 유리하게 사용된다. 본 발명은 적어도 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가될 때 900 또는 그 이상의 비교적 높은 유전상수를 갖는 유전체 조성물을 제공하고, 또한 상기 유전체 조성물을 사용하는 유전체 소자, 전자부품, 및 적층 전자부품의 제공을 가능하게 한다.

전술한 유전체 조성물을 포함하는 유전체 소자, 전자부품, 및 적층 전자부품의 용도에 대해서는 특별한 제한이 없지만, 그러나, 이들은 높은 DC 바이어스가 인가될 때 높은 유전상수가 요구되는 회로 보호용 스너버(snubber) 커패시터 또는 평활 커패시터에 유용하다.

또한, 본 발명에 따른 유전체 조성물은 납을 포함하지 않고서도 탁월한 특성을 갖는다. 그 결과로서, 본 발명의 유전체 조성물, 유전체 소자, 전자부품, 및 적층 전자부품은 환경적인 관점에서 우수하다.

도 1은 본 발명의 실시 모드에 따른 세라믹 커패시터의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 모드에 따른 적층 세라믹 커패시터의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 DC 바이어스 특성 그래프와 통상적인 BaTiO₃-기반 유전체 조성물의 DC 바이어스 특성 그래프 모두를 개략적으로 도시한 그래프이다.

본 발명의 바람직한 실시 모드가 일부 경우에는 도면을 참조하여 이하에 기재될 것이다. 동일하거나 등가인 요소를 위해 동일한 도면부호가 사용되었으며, 중복 기재가 제공되지 않음을 인식해야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 모드에 따른 단층 세라믹 커패시터(100)는 디스크형 유전체 본체(1) 및 한 쌍의 전극(2, 3)을 포함한다. 상기 단층 세라믹 커패시터(100)는 유전체 본체(1)의 양면 상에 전극(2, 3)을 형성함으로써 얻어진다. 유전체 본체(1) 및 전극(2, 3)의 형상에 대해서는 특별한 제한이 없다. 또한, 그 둘의 치수에 대해서도 특별한 제한이 없으며, 용도에 따라 적절한 치수가 설정되어야 한다.

유전체 본체(1)는 이하의 식(1)으로 표시되는 유전체 조성물에 의해 형성된다.

(Bi_aNa_bSr_c) (Zn_dTi_1-d)O₃ (1)

식(1)에 있어서, 상기 a, b, c 및 d 는 0.09≤a≤0.58, 0.09≤b≤0.42, 0.05≤c≤0.84, 0<d≤0.08, 및 0.95≤a+b+c≤ 1.05 를 만족시킨다.

이러한 종류의 유전체 조성물은 전술한 구성을 가지며, 그 결과로서 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가될 때 900 또는 그 이상의 비교적 높은 유전상수를 달성하는 것이 가능하다.

여기서, 0.09≤a≤0.58 로 한 것은, 만일 a 가 0.09 보다 작다면 유전상수가 감소하고, 만일, a 가 0.58 보다 크다면 내전압(withstand voltage)이 감소하기 때문이다. 상기 a 는 유전상수를 증가시킨다는 관점에서 0.27≤a≤0.48 이 바람직하다.

또한, 0.09≤b≤0.42 로 한 것은, 만일 b 가 0.09 보다 작다면 유전상수가 감소하고, 또한 만일 b 가 0.42 보다 크다면 내전압이 감소하기 때문이다. 상기 b 는 유전상수를 증가시킨다는 관점에서 0.18≤b≤0.38 이 바람직하다.

또한, 0.05≤c≤0.84 로 한 것은, 만일 c 가 0.05 보다 작거나 또는 0.84 보다 크다면, 유전상수가 감소하기 때문이다. 상기 c 는 유전상수를 증가시킨다는 관점에서 0.20≤c≤0.60 이 바람직하다.

또한, 0<d≤0.08 로 한 것은, 만일 d 가 0 이라면 내전압이 감소하고 또한 만일 d 가 0.08 보다 크다면 유전상수가 감소하기 때문이다. 상기 d 는 유전상수를 증가시킨다는 관점에서 0.02≤d≤0.05 이 바람직하다.

또한, 만일 a+b+c 가 0.95 보다 작거나 또는 1.05 보다 크다면, 적절한 소결 밀도를 얻는 것이 가능하지 않으며, 또한 절연 저항이 감소되므로, 높은 DC 바이어스가 인가될 때 유전체 조성물을 사용하는 것이 어렵다.

이 실시 모드에 따른 유전체는 강유전체 조성물의 조합물이며, 그리고 이 특정 조합물을 제공함으로써, 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가될 때 900 또는 그 이상의 비교적 높은 유전상수를 달성하는 것이 가능하다.

식(1)에 의해 표시되는 주성분의 함량은, 유전체 조성물로서 실제 사용에 충분한 유전상수를 얻는다는 관점에서, 유전체 조성물 전체를 기준으로 하여 적어도 90 질량% 가 바람직하다. 또한, 상기 유전체 조성물은 주성분과 함께 부성분으로서 Mg, Mn, Co, Ni, Al, 및 Si 로부터 선택되는 원소의 하나 또는 그 이상의 산화물을 포함할 수 있다. 또한, 유전체 조성물은 생산 공정 중 혼입될 수 있는 P 및 Zr 과 같은 불순물, 및 상이한 결정상(crystal phase)을 포함할 수 있다.

상기 유전체 조성물의 구성은 X 선 형광 분석에 의해 또는 ICP 원자 방출 분광(atomic emission spectroscopy)에 의해 측정될 수 있다.

전술한 유전체 조성물의 상대밀도는, 이론밀도가 100% 일 때, 95% 또는 그 이상이 바람직하다. 이 경우, 본 명세서에서 상기 상대밀도는 이론밀도에 대해 실제 측정된 밀도값의 부분을 지칭한다. 유전체 조성물의 이론밀도는 예를 들어 X선 회절에 의해 얻어진 격자 상수(lattice constant), 및 완전 결정에 기초하여 얻어진 화학량론적 비율을 사용하여 계산될 수 있음을 인식해야 한다. 유전체 조성물의 실제 측정된 밀도값은 예를 들어 아르키메데스 방법에 의해 얻어질 수 있다. 유전체 조성물의 상대밀도는 소성(燒成)(firing) 온도 또는 소성 시간 등을 변화시킴으로써 조정될 수 있다.

도 1에 도시된 세라믹 커패시터를 생산하기 위한 방법의 예가 이하에 기재될 것이다.

먼저, 비스무트 산화물(Bi₂O₃), 탄산 나트륨(Na₂CO₃), 탄산 스트론튬(SrCO₃), 아연 산화물(ZnO), 및 티타늄 산화물(TiO₂) 등의 분말이, 유전체 본체(1)의 출발 원료(starting material)로서 준비된다.

그 후, 전술한 분말 출발 원료는 소성된 유전체 조성물(소결체)이 본 실시 모드에 따른 유전체 조성물의 조성을 만족시키는 방식으로 계량된다.

그 후, 계량된 출발 원료 분말은 볼밀(ball mill) 등을 사용하여 습식-혼합된다. 습식-혼합에 의해 얻어진 혼합물을 가소(假燒)(calcine)함으로써 가소물이 얻어진다. 이때, 가소는 통상적으로 공기 중에서 실시된다. 또한 가소 온도는 700-900℃ 가 바람직하며, 가소 시간은 1-10 시간이 바람직하다.

결과적인 가소물은 볼밀 등에서 습식-분쇄되며, 그 후 가소된 분말을 얻도록 건조된다. 그 후, 결과적인 가소 분말에 결합제(binder)가 첨가되며, 성형체를 얻기 위해 프레스 성형이 수행된다. 통상적으로 본 기술분야에서 사용되는 결합제라면, 사용될 수 있는 결합제에 대해서는 특별한 제한이 없다. 인용될 수 있는 결합제의 특정한 예는 폴리비닐 알콜 및 폴리비닐 부티랄을 포함한다. 추가되는 결합제의 양에 대해서는 특별한 제한이 없지만, 그러나 가소 분말을 100 중량%로 취했을 때, 1-5 중량%의 양이 추가되는 것이 바람직하다. 또한, 성형 압력은 5×10² MPa 가 바람직하다. 성형체의 형상에 대해서는 특별한 제한이 없다. 이 실시 모드에 따라, 디스크 형상이 형성되지만, 그러나 입방 형상 또는 다른 형상이 동일하게 사용될 수 있다.

유전체 본체(1)는 상기 결과적인 성형체를 소성함으로써 얻어진다. 여기에서, 소성은 통상적으로 공기 중에서 실시된다. 또한, 소성 온도는 900-1300℃ 가 바람직하며, 소성 시간은 2-10 시간이 바람직하다.

그 후, 전극(2, 3)이 상기 결과적인 유전체 본체(1)의 양면 상에 형성된다. 전극의 재료에 대해서는 특별한 제한이 없으며, Ag, Au, Cu, Pt, Ni 등이 사용된다. 전극은 증착, 스퍼터링, 프린팅, 또는 무전해 도금과 같은 방법에 의해 형성되지만, 그러나 다른 방법이 사용될 수도 있으며, 또한 전극을 형성하는 방법에 대해서는 특별한 제한이 없다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 모드에 따른 적층 세라믹 커패시터의 횡단면도를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 모드에 따른 적층 세라믹 커패시터(200)는 유전체층(7) 및 내부 전극층(6A, 6B)이 교호하여 적층되는 구조물을 갖는, 커패시터 소자 본체(5)를 포함한다. 상기 소자 본체(5)의 내측에 교호하여 배치되는 내부 전극층(6A, 6B)과 각각 통전되는 한 쌍의 단자 전극(11A, 11B)이, 소자 본체(5)의 양 단부에 형성된다. 소자 본체(5)의 형상에 대해서는 특별한 제한이 없지만, 그러나 통상적으로는 입방 형상이다. 또한, 그 치수에 대해서는 특별한 제한이 없으며, 용도에 따라 적절한 치수가 설정되어야 한다.

유전체층(7)은 본 발명에 따라 유전체 조성물을 포함한다.

유전체층(7)의 층 당 두께는 자유롭게 설정될 수 있고 예를 들어 1-100 ㎛ 일 수 있지만, 그러나 특별한 제한은 없다.

내부 전극층(6A, 6B)은 평행해지는 방식으로 제공된다. 상기 내부 전극층(6A)은 그 한쪽 단부가 단자 전극(11A)이 형성되는 적층 본체(5)의 단부면에 노출되는 방식으로 형성된다. 또한, 상기 내부 전극층(6B)은 그 한쪽 단부가 단자 전극(11B)이 형성되는 적층 본체(5)의 단부면에 노출되는 방식으로 형성된다. 또한, 상기 내부 전극층(6A) 및 내부 전극층(6B)은 그 대부분이 적층 방향으로 중첩되는 방식으로 배치된다.

Au, Pt, 또는 Ag 와 같은 금속이 예를 들어 내부 전극층(6A, 6B)의 재료로서 사용될 수 있지만, 그러나 특별한 제한은 없으며, 다른 금속도 사용될 수 있다.

단자 전극(11A, 11B)은 상기 단부면에 노출되는 내부 전극층(6A, 6B)의 단부와 접촉하는 적층 본체(5)의 단부면에 제공된다. 그 결과로서, 단자 전극(11A, 11B)이 내부 전극층(6A, 6B)에 각각 전기적으로 접속된다. 단자 전극(11A, 11B)은 그 주성분으로서 Ag, Au, Cu 등을 갖는 전도성 재료를 포함할 수 있다. 단자 전극(11A, 11B)의 두께는 무엇보다도 용도에 따라 그리고 적층 유전체 소자의 크기에 따라 적절히 설정된다. 두께는 10-50 ㎛ 으로 설정될 수 있지만, 그러나 특별한 제한은 없다.

본 발명의 실시 모드에 따른 단층 세라믹 커패시터 및 적층 세라믹 커패시터가 위에 기재되었다. 본 발명에 따른 유전체 조성물은 DC 바이어스가 인가될 때 높은 유전상수 및 정전용량을 가지며, 따라서 예를 들어 비교적 높은 정격 전압을 갖는 중-전압 및 고-전압 커패시터에 유리하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 실시 모드에 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에 따른 유전체 조성물을 포함하는 유전체층은, 반도체 디바이스 등에 유전체 소자로서 사용될 수도 있다. 또한, 알려진 구성이, 유전체 조성물 이 외에, 본 발명에 자유롭게 사용될 수 있다. 또한 상기 가소 분말은, 세라믹 커패시터가 생산될 때, 열수 합성법(hydrothermal synthesis)과 같은 알려진 방법에 의해 생산될 수 있다. 또한, Bi(Zn_0.5Ti_0.5)O₃, (Bi_0.5Na_0.5)TiO₃, 및 SrTiO₃ 등이 준비되어, 혼합되고, 전구체로서 소결될 수 있다.

본 발명에 따른 유전체 조성물은 예를 들어 Bi(Zn_0.5Ti_0.5)O₃, (Bi_0.5Na_0.5)TiO₃, 및 SrTiO₃ 와 같은 강유전체 조성물의 조합물로서 지칭될 수도 있다. 강유전체 조성물의 이 특정한 조합물에 의해 적어도 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가될 때, 900 또는 그 이상의 비교적 높은 유전상수를 제공하는 것이 가능한 것으로 생각된다.

예시적인 실시예

본 발명은 예시적인 실시예 및 비교예의 도움으로 이하에 더욱 상세히 기재될 것이다. 그러나 본 발명은 이하의 예시적인 실시예에 제한되지 않는다.

(예시적인 실시예 1-16 및 비교예 1-10)

유전체 조성물을 생산하기 위해, 비스무트 산화물(Bi₂O₃), 탄산 나트륨(Na₂CO₃), 탄산 스트론튬(SrCO₃), 아연 산화물(ZnO), 및 티타늄 산화물(TiO₂)의 분말이 출발 원료로서 준비되었다.

전술한 분말 출발 원료는 그 후 소성된 유전체 조성물(소결체)이 표 1에 기재된 조성물을 만족시키는 방식으로 계량된다. 표 1의 a, b, c, 및 d 는 하기의 식(1)에서 a, b, c, 및 d 의 수치를 각각 나타내고 있음을 인식해야 한다.

(Bi_aNa_bSr_c) (Zn_dTi_1-d)O₃ (1)

계량된 출발 원료 분말은 그 후 볼밀을 사용하여 습식-혼합되었으며, 그 후 가소체를 얻기 위해 상기 결과적인 혼합물이 850℃ 에서 2시간 가소되었다. 상기 결과적인 가소체는 가소 분말을 얻기 위해 볼밀에서 습식-분쇄되었다. 그 후, 가소 분말을 100 중량%로서 하였을 때, 폴리비닐 알콜의 1 중량%가 상기 가소 분말에 첨가되었으며, 약 5×10² 의 압력으로 성형이 실시되어, 17 mm 직경과 1 mm 두께의 평면 치수를 갖는 디스크형 성형체가 얻어졌다.

유전체 조성물 샘플을 얻기 위해, 상대밀도가 95% 또는 그 이상이 되도록, 상기 결과적인 성형체는 그 후 공기 중에서 900-1300℃ 의 소성 온도와 2-10 시간의 소성 시간으로 소성되었다. 결과적인 유전체 샘플의 밀도가 측정되었을 때, 모든 샘플의 밀도는 이론밀도에 대해 95% 또는 그 이상이었다.

결과적인 유전체 조성물의 조성은 X선 형광 분석에 의해 분석되었다. 그 결과로서, 소결체의 조성물이 표 1의 조성물과 등가인 것으로 확인되었다.

커패시터 샘플을 생산하기 위해, Ag 전극이 상기 결과적인 유전체 조성물 샘플의 양면 상에 증착되었다.

8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가되었을 때 25℃ 의 실온에서의 유전상수(ε)가 각각의 결과적인 커패시터 샘플에 대해 측정되었다.

DC 전압 전원(글라스만 하이 볼티지, WX10P90)이 디지털 LCR 미터(휴렛-팩커드 4284A)에 접속되었으며, 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가될 동안, 25℃ 의 실온에서 상기 디지털 LCR 미터에 의해 유전상수가 측정되었다.

25℃ 의 실온에서 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가되었을 때의 유전상수가, 각각의 예시적인 실시예 및 비교예에 대해 표 1에 도시되어 있다. 또한, 표에서 세로줄은 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가되었을 때 발생된 파괴를 나타내며, 유전상수는 측정될 수 없었다. 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가되었을 때 유전상수가 900 또는 그 이상인 예가 만족스러운 것으로 여겨진다.

	조성물					유전상수ε
	a	b	c	d	a+b+c	유전상수ε
예시적인 실시예 1	0.28	0.23	0.50	0.03	1.01	1680
예시적인 실시예 2	0.30	0.20	0.50	0.05	1.00	1755
예시적인 실시예 3	0.33	0.18	0.50	0.08	1.01	1540
예시적인 실시예 4	0.38	0.23	0.40	0.08	1.01	1320
예시적인 실시예 5	0.38	0.33	0.30	0.03	1.01	1605
예시적인 실시예 6	0.40	0.30	0.30	0.05	1.00	1300
예시적인 실시예 7	0.43	0.28	0.30	0.08	1.01	1160
예시적인 실시예 8	0.43	0.38	0.20	0.03	1.01	1195
예시적인 실시예 9	0.45	0.35	0.20	0.05	1.00	1130
예시적인 실시예 10	0.48	0.33	0.20	0.08	1.01	900
예시적인 실시예 11	0.22	0.09	0.64	0.05	0.95	905
예시적인 실시예 12	0.58	0.42	0.05	0.08	1.05	920
예시적인 실시예 13	0.09	0.11	0.80	0.01	1.00	910
예시적인 실시예 14	0.30	0.25	0.50	0.03	1.05	1705
예시적인 실시예 15	0.10	0.10	0.84	0.01	1.04	910
예시적인 실시예 16	0.27	0.18	0.60	0.02	1.05	1620
비교예 1	0.08	0.08	0.84	0.00	1.00	860
비교예 2	0.38	0.38	0.19	0.00	0.95	-
비교예 3	0.10	0.10	0.80	0.00	1.00	880
비교예 4	0.46	0.46	0.04	0.08	0.96	800
비교예 5	0.40	0.40	0.20	0.09	1.00	820
비교예 6	0.27	0.27	0.03	0.03	1.06	-
비교예 7	0.18	0.18	0.59	0.05	0.94	840
비교예 8	0.59	0.08	0.30	0.03	0.97	-
비교예 9	0.20	0.43	0.40	0.03	1.03	-
비교예 10	0.07	0.07	0.85	0.03	0.99	820

a, b, c, 및 d 가 0.09≤a≤0.58, 0.09≤b≤0.42, 0.05≤c≤0.84, 0<d≤0.08, 및 0.95≤a+b+c≤1.05 를 만족시킨 예시적인 실시예(1-16)에 따른 유전체 조성물은 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가되었을 때 900 또는 그 이상의 유전상수를 가졌으며, 이들 조성물이 바람직한 범위에 있었음을 위로부터 알 수 있다.

이와는 달리, 0.09≤a≤0.58, 0.09≤b≤0.42, 0.05≤c≤0.84, 0<d≤0.08, 및 0.95≤a+b+c≤1.05 중에서 적어도 하나를 만족시키지 않는 비교예(1-10)에 따른 유전체 조성물은 8 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가되었을 때 900 보다 작은 유전상수를 가졌으며, 또는 유전상수를 측정하는 것이 가능하지 않았다.

또한, 0-8 V/㎛ 의 범위로 인가된 DC 바이어스는 예시적인 실시예(3)에 따른 커패시터 샘플에 대해 변화되었으며, 유전상수가 측정되었다. 측정 결과는 통상적인 BaTiO₃-기반 커패시터 샘플의 유전상수의 변화의 개요와 함께 도 3에 도시되어 있다.

도 3으로부터, 통상적인 BaTiO₃-기반 커패시터 샘플의 경우, 인가된 DC 바이어스가 증가될 때 유전상수가 급격하게 떨어진 반면에, 2-4 V/㎛ 의 DC 바이어스가 인가되었을 때의 유전상수는 본 발명에 따른 유전체 조성물을 갖는 커패시터 샘플의 경우 최대값이었으며, 또한 심지어 DC 바이어스가 증가되었을 때도, 높은 유전상수가 측정되었음이 명백하다.

1: 유전체 본체 2, 3: 전극
5: 적층 본체 6A, 6B: 내부 전극층
7: 유전체층 11A, 11B: 단자 전극
100: 세라믹 커패시터 200: 적층 세라믹 커패시터

Claims

주성분의 조성이 이하의 식(1)을 따르는 유전체 조성물에 있어서,
(Bi_aNa_bSr_c) (Zn_dTi_1-d)O₃ (1)
상기 a, b, c 및 d 는 0.09≤a≤0.58, 0.09≤b≤0.42, 0.05≤c≤0.84, 0<d≤0.08, 및 0.95≤a+b+c≤1.05 를 만족시키는 것을 특징으로 하는
유전체 조성물.
제1항에 있어서,
a, b, c 및 d 는 0.27≤a≤0.48, 0.18≤b≤0.38, 0.20≤c≤0.60, 0.02≤d≤0.05, 및 0.95≤a+b+c≤ 1.05 를 만족시키는
유전체 조성물.
제1항 또는 제2항에 따른 유전체 조성물을 포함하는
유전체 소자.
제1항 또는 제2항에 따른 유전체 조성물을 포함하는
유전체층을 구비한 전자부품.
내부 전극층과 제1항 또는 제2항에 따른 유전체 조성물을 포함하는 유전체층을 교호하여 적층함으로써 형성되는 적층 부분을 갖는, 적층 전자부품.