KR102649914B1 - 적층 세라믹 콘덴서 - Google Patents

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Abstract

높은 소결성을 확보 가능한 적층 세라믹 콘덴서를 제공한다.
적층 세라믹 콘덴서는, 세라믹 소체와, 제1 및 제2 내부 전극과, 제1 및 제2 외부 전극을 구비한다. 세라믹 소체는, 1축 방향을 따라 적층된 복수의 세라믹층을 갖고, 칼슘 및 지르코늄을 포함하고 일반식 ABO3으로 표시되는 페로브스카이트 구조를 주상으로 하여, 규소와 붕소와 리튬을 함유하는 다결정체로 형성되어 있다. 제1 및 제2 내부 전극은, 복수의 세라믹층의 사이에 교대로 배치되고, 제1 및 제2 외부 전극에 접속되어 있다. 적층 세라믹 콘덴서에서는, 세라믹 소체의 체적을 V(㎣)라고 하고, 다결정체에 있어서의 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 리튬 농도를 CLi(atm％)라고 하면, 0.2858V+0.4371≤CLi≤0.1306V+3.0391의 관계를 만족한다.

Description

적층 세라믹 콘덴서 {MULTILAYER CERAMIC CAPACITOR}
본 발명은 고주파수 영역에서 이용 가능한 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.
전자 기기의 고주파수화에 수반하여, 전자 기기에 사용되는 적층 세라믹 콘덴서에는 고주파수 영역에서의 높은 Q값(품질 계수)이 요구되고 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 내부 전극으로서 비저항이 작은 구리를 사용함으로써 Q값의 향상이 도모된 적층 세라믹 콘덴서가 개시되어 있다.
내부 전극으로서 구리를 사용한 적층 세라믹 콘덴서의 소성 온도는, 저융점인 구리의 융점보다 낮게 할 필요가 있다. 이 때문에, 특허문헌 1에 기재된 적층 세라믹 콘덴서에서는, 소성 온도가 낮아도 충분한 소결성이 얻어지도록, 규소, 붕소, 리튬과 같은 소성 시에 액상을 형성하는 소결 보조제가 사용되고 있다.
일본 특허 공개 제2009-7209호 공보
그러나, 적층 세라믹 콘덴서의 소결 과정에서는, 휘발하기 쉬운 리튬의 양이 변화한다. 이 때문에, 리튬에 의한 소결성을 향상시키는 작용을 충분히 얻기 위해서는, 적층 세라믹 콘덴서의 소결 과정의 전체에 걸쳐 리튬의 양이 적절한 범위 내에 있는 것이 필요하다.
이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 높은 소결성을 확보 가능한 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 관한 적층 세라믹 콘덴서는, 세라믹 소체와, 제1 및 제2 내부 전극과, 제1 및 제2 외부 전극을 구비한다.
상기 세라믹 소체는, 1축 방향을 따라 적층된 복수의 세라믹층을 갖고, 칼슘 및 지르코늄을 포함하고 일반식 ABO3으로 표시되는 페로브스카이트 구조를 주상으로 하여, 규소와 붕소와 리튬을 함유하는 다결정체로 형성되어 있다.
상기 제1 및 제2 내부 전극은, 상기 복수의 세라믹층의 사이에 교대로 배치되어 있다.
상기 제1 외부 전극은, 상기 세라믹 소체의 외면에 설치되고, 상기 제1 내부 전극에 접속되어 있다.
상기 제2 외부 전극은, 상기 세라믹 소체의 외면에 설치되고, 상기 제2 내부 전극에 접속되어 있다.
상기 적층 세라믹 콘덴서에서는, 상기 세라믹 소체의 체적을 V(㎣)라고 하고, 상기 다결정체에 있어서의 상기 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 리튬 농도를 CLi(atm％)라고 하면,
0.2901V+0.4068≤CLi≤0.1306V+3.0391
의 관계를 만족한다.
이 구성에서는, 소결 후의 세라믹 소체 중의 리튬의 양을 제어함으로써, 소결 과정의 세라믹 소체 중의 리튬의 양을 적절한 범위 내에 수용할 수 있다. 즉, 이 적층 세라믹 콘덴서는, 세라믹 소체 중의 리튬의 양이 상기한 바와 같이 되도록 제조함으로써, 세라믹 소체의 높은 소결성을 확보 가능하다.
상기 다결정체에 있어서의 상기 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 규소 농도는, 1.0atm％ 이상 6.0atm％ 이하여도 된다.
상기 다결정체에 있어서의 상기 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 붕소 농도는, 1.0atm％ 이상 6.0atm％ 이하여도 된다.
이 구성에서는, 규소 및 붕소에 의한 세라믹 소체의 소결성을 향상시키는 작용이 효과적으로 얻어진다.
상기 다결정체는 망간을 더 함유하고 있어도 된다.
상기 다결정체에 있어서의 상기 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 망간 농도는, 0.5atm％ 이상 5.5atm％ 이하여도 된다.
이 구성에서는 망간의 작용에 의해 세라믹 소체의 절연성이 향상된다. 이 때문에, 이 적층 세라믹 콘덴서에서는 높은 신뢰성이 얻어진다.
상기 제1 및 제2 내부 전극은, 구리를 주성분으로 하고 있어도 된다.
본 발명에서는, 소성 온도가 낮아도 세라믹 소체의 소결성을 확보 가능하다. 이 때문에, 이 적층 세라믹 콘덴서에서는, 제1 및 제2 내부 전극의 주성분으로서, 융점이 낮은 구리를 사용할 수 있다. 이에 의해, 제1 및 제2 내부 전극의 도전성이 높아지기 때문에, 적층 세라믹 콘덴서의 Q값을 향상시킬 수 있다.
상기 체적은 0.001㎣ 이상 5.000㎣ 이하여도 된다.
상기 체적은 0.001㎣ 이상 0.006㎣ 이하여도 된다.
이들 구성에서는, 상기와 같은 본 발명의 효과가 얻어지기 쉬워진다.
높은 소결성을 확보 가능한 적층 세라믹 콘덴서를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층 세라믹 콘덴서의 사시도이다.
도 2는, 상기 적층 세라믹 콘덴서의 도 1의 A-A'선을 따른 단면도이다.
도 3은, 상기 적층 세라믹 콘덴서의 도 1의 B-B'선을 따른 단면도이다.
도 4는, 상기 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5는, 스텝 S01에 있어서의 세라믹 소체의 분해 사시도이다.
도 6은, 스텝 S02에서 얻어지는 세라믹 소체의 사시도이다.
도 7은, 실시예 및 비교예에 있어서의 평가 결과를 도시하는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
도면에는, 적절하게 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축이 나타나 있다. X축, Y축 및 Z축은 전체 도면에 있어서 공통이다.
1. 적층 세라믹 콘덴서(10)의 기본 구성
도 1 내지 도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층 세라믹 콘덴서(10)를 도시하는 도면이다. 도 1은, 적층 세라믹 콘덴서(10)의 사시도이다. 도 2는, 적층 세라믹 콘덴서(10)의 도 1의 A-A'선을 따른 단면도이다. 도 3은, 적층 세라믹 콘덴서(10)의 도 1의 B-B'선을 따른 단면도이다.
적층 세라믹 콘덴서(10)는, 100MHz 내지 2GHz 정도의 고주파수 영역에서 적합하게 이용 가능하도록 구성되고, 예를 들어 고주파용 유전체 공진기나 필터 등으로서 사용할 수 있다. 구체적으로, 적층 세라믹 콘덴서(10)는, 고주파수 영역에 있어서의 높은 Q값과, 높은 신뢰성을 겸비하도록 구성되어 있다.
적층 세라믹 콘덴서(10)는, 세라믹 소체(11)와, 제1 외부 전극(14)과, 제2 외부 전극(15)을 구비한다. 세라믹 소체(11)의 외면은, X축 방향을 향한 제1 및 제2 단부면(E1, E2)과, Y축 방향을 향한 제1 및 제2 측면과, Z축 방향을 향한 제1 및 제2 주면을 갖는다.
또한, 세라믹 소체(11)의 형상은, 상기의 것에 한정되지 않는다. 즉, 세라믹 소체(11)는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같은 직육면체 형상이 아니어도 된다. 예를 들어, 세라믹 소체(11)의 각 면은 곡면이어도 되고, 세라믹 소체(11)는 전체로서 둥그스름한 형상이어도 된다.
제1 외부 전극(14)은, 세라믹 소체(11)의 제1 단부면(E1)을 덮고 있다. 제2 외부 전극(15)은, 세라믹 소체(11)의 제2 단부면(E2)을 덮고 있다. 외부 전극(14, 15)은, 세라믹 소체(11)를 사이에 두고 X축 방향으로 대향하고, 적층 세라믹 콘덴서(10)의 단자로서 기능한다.
외부 전극(14, 15)은, 세라믹 소체(11)의 제1 및 제2 단부면(E1, E2)으로부터, 제1 및 제2 주면, 그리고 제1 및 제2 측면으로 연장 돌출되어 있다. 이에 의해, 외부 전극(14, 15)에서는, 도 2에 도시하는 X-Z 평면에 평행인 단면, 및 X-Y 평면에 평행인 단면이 모두 U자상으로 되어 있다.
또한, 외부 전극(14, 15)의 형상은, 도 1에 도시하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 외부 전극(14, 15)은, 세라믹 소체(11)의 단부면(E1, E2)으로부터 한쪽의 주면으로만 연장되고, X-Z 평면에 평행인 단면이 L자상으로 되어 있어도 된다. 또한, 외부 전극(14, 15)은, 어느 주면 및 측면으로도 연장 돌출되어 있지 않아도 된다.
외부 전극(14, 15)은, 전기의 양도체에 의해 형성되어 있다. 외부 전극(14, 15)을 형성하는 전기의 양도체로서는, 예를 들어 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 은(Ag), 금(Au) 등을 주성분으로 하는 금속 또는 합금을 들 수 있다.
세라믹 소체(11)는, 유전체 세라믹스로 형성되어 있다. 세라믹 소체(11)는, 유전체 세라믹스에 덮인 제1 내부 전극(12) 및 제2 내부 전극(13)을 갖는다. 내부 전극(12, 13)은, 모두 X-Y 평면을 따라 연장되는 시트상이며, Z축 방향을 따라 교대로 배치되어 있다.
즉, 내부 전극(12, 13)은, 세라믹층을 사이에 두고 Z축 방향으로 대향하고 있다. 제1 내부 전극(12)은, 세라믹 소체(11)의 제1 단부면(E1)에 인출되고, 제1 외부 전극(14)에 접속되어 있다. 제2 내부 전극(13)은, 세라믹 소체(11)의 제2 단부면(E2)에 인출되고, 제2 외부 전극(15)에 접속되어 있다.
이러한 구성에 의해, 적층 세라믹 콘덴서(10)에서는, 제1 외부 전극(14)과 제2 외부 전극(15)의 사이에 전압이 인가되면, 제1 내부 전극(12)과 제2 내부 전극(13)의 사이의 복수의 세라믹층에 전압이 가해진다. 이에 의해, 적층 세라믹 콘덴서(10)에서는, 제1 외부 전극(14)과 제2 외부 전극(15)의 사이의 전압에 따른 전하가 축적된다.
적층 세라믹 콘덴서(10)에는, 고주파수 영역에서 안정된 성능을 발휘할 수 있도록, 용량의 온도 변화가 작을 것이 요구된다. 이 때문에, 세라믹 소체(11)에서는, 각 세라믹층의 용량의 온도 변화가 작아지도록, 유전율의 온도 변화가 작은 유전체 세라믹스를 사용할 필요가 있다.
이 때문에, 세라믹 소체(11)는, 유전율의 온도 변화가 작은 칼슘(Ca) 및 지르코늄(Zr)을 포함하고, 일반식 ABO3(「A」는 A 사이트 원소를 나타내고, 「B」는 B 사이트 원소를 나타냄)으로 표시되는 페로브스카이트 구조를 주상으로 하는 다결정체로 형성된다. 칼슘(Ca)은 A 사이트 원소이고, 지르코늄(Zr)은 B 사이트 원소이다. 구체적으로, 세라믹 소체(11)를 구성하는 다결정체의 주상은, CaxZrO3(0.90≤x≤1.15)로 표시되는 조성인 것이 바람직하다.
또한, 세라믹 소체(11)를 구성하는 다결정체의 주상에서는, 필요에 따라, 칼슘(Ca) 및 지르코늄(Zr)의 일부가 다른 원소로 치환되어 있어도 된다. 예를 들어, A 사이트 원소의 칼슘(Ca)의 일부가 스트론튬(Sr)으로 치환되어 있어도 된다. 또한, B 사이트 원소의 지르코늄(Zr)의 일부가 티타늄(Ti)으로 치환되어 있어도 된다.
또한, 세라믹 소체(11)를 구성하는 다결정체는, 소결 보조제로서 규소(Si)와 붕소(B)와 리튬(Li)을 함유한다. 이들 원소는, 세라믹 소체(11)의 소결 과정에 있어서 액상을 형성한다. 이에 의해, 적층 세라믹 콘덴서(10)에서는, 세라믹 소체(11)의 소결성을 향상시킬 수 있다.
세라믹 소체(11)의 소결 과정에서는, 휘발하기 쉬운 리튬(Li)의 양이 변화한다. 이 때문에, 리튬(Li)에 의한 세라믹 소체(11)의 소결성을 향상시키는 작용을 충분히 얻기 위해서는, 세라믹 소체(11)의 소결 과정의 전체에 걸쳐 리튬(Li)의 양이 적절한 범위 내에 있을 것이 필요하다.
본 실시 형태에 관한 적층 세라믹 콘덴서(10)에서는, 소결 후의 세라믹 소체(11) 중의 리튬(Li)의 양을 제어함으로써, 소결 과정의 세라믹 소체(11) 중의 리튬(Li)의 양을 적절한 범위 내로 수용할 수 있다. 적층 세라믹 콘덴서(10)의 당해 구성의 상세에 대해서는 후술한다.
세라믹 소체(11)를 구성하는 다결정체에 있어서의 규소(Si) 및 붕소(B)의 양은, 적절하게 결정 가능하다. 예를 들어, 규소(Si) 및 붕소(B)의 양은, 세라믹 소체(11)에 있어서의 높은 소결성이 얻어지며, 또한 적층 세라믹 콘덴서(10)의 성능에 영향이 미치기 어려운 범위 내에서 결정하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 세라믹 소체(11)를 구성하는 다결정체에서는, 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 규소(Si) 농도가, 1.0atm％ 이상 6.0atm％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 세라믹 소체(11)를 구성하는 다결정체에서는, 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 붕소(B) 농도가, 1.0atm％ 이상 6.0atm％ 이하인 것이 바람직하다.
내부 전극(12, 13)은, 전기의 양도체에 의해 형성되고, 적층 세라믹 콘덴서(10)의 내부 전극으로서 기능한다. 내부 전극(12, 13)은, 구리(Cu)를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 적층 세라믹 콘덴서에서는, 내부 전극(12, 13)의 도전성이 높아지기 때문에, ESR(등가 직렬 저항)이 저감되고, 높은 Q값이 얻어진다.
또한, 내부 전극(12, 13)은, 구리(Cu)를 주성분으로 하지 않아도 된다. 이 경우, 내부 전극(12, 13)은, 예를 들어 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 은(Ag), 금(Au)으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 주성분으로 하는 금속 또는 합금으로 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 적층 세라믹 콘덴서(10)의 기본 구성은, 도 1 내지 도 3에 도시하는 구성에 한정되지 않고, 적절하게 변경 가능하다. 예를 들어, 내부 전극(12, 13)의 매수나 세라믹층의 두께는, 적층 세라믹 콘덴서(10)에 요구되는 사이즈나 성능에 따라, 적절하게 결정 가능하다.
2. 적층 세라믹 콘덴서(10)의 제조 방법
도 4는, 적층 세라믹 콘덴서(10)의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 5, 6은, 적층 세라믹 콘덴서(10)의 제조 과정을 도시하는 도면이다. 이하, 적층 세라믹 콘덴서(10)의 제조 방법에 대하여, 도 4를 따라, 도 5, 6을 적절하게 참조하면서 설명한다.
2.1 스텝 S01: 세라믹 소체 제작
스텝 S01에서는, 미소성의 세라믹 소체(11)를 제작한다. 미소성의 세라믹 소체(11)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 복수의 세라믹 시트를 Z축 방향으로 적층하여 열압착함으로써 얻어진다. 세라믹 시트에 미리 소정의 패턴의 구리 페이스트를 인쇄해 둠으로써, 내부 전극(12, 13)을 배치할 수 있다.
세라믹 시트는, 세라믹 슬러리를 시트상으로 성형한 미소성의 유전체 그린 시트이다. 세라믹 시트는, 예를 들어 롤 코터나 닥터 블레이드 등을 사용하여 시트상으로 성형된다. 세라믹 슬러리의 성분은, 상기 조성의 세라믹 소체(11)가 얻어지도록 조정된다.
구체적으로, 세라믹 슬러리에는, 유전체 세라믹스의 하소분, SiO2 등의 규소(Si) 함유 분말, BN 등의 붕소(B) 함유 분말, Li2CO3 등의 리튬(Li) 함유 분말 등이 포함된다. 또한, 세라믹 슬러리에는, MnCO3 등의 망간(Mn) 함유 분말이 포함되어도 된다.
2.2 스텝 S02: 소성
스텝 S02에서는, 스텝 S01에서 얻어진 미소성의 세라믹 소체(11)를 소성한다. 이에 의해, 세라믹 소체(11)가 소결되고, 도 6에 도시하는 세라믹 소체(11)가 얻어진다. 세라믹 소체(11)의 소성은, 예를 들어 환원 분위기 하, 또는 저산소 분압 분위기 하에 있어서 행할 수 있다. 세라믹 소체(11)의 소성 조건은, 적절하게 결정 가능하다.
예를 들어, 세라믹 소체(11)의 소성 시에는 리튬(Li)이 휘발하기 때문에, 소성 후의 세라믹 소체(11)에 적절한 양의 리튬(Li)이 남도록, 소성 조건을 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 소성 온도는, 내부 전극(12, 13)의 주성분인 구리(Cu)의 융점(1084℃)보다 낮은 것이 바람직하며, 예를 들어 950℃로 할 수 있다. 또한, 소성 시간은, 예를 들어 2시간으로 할 수 있다.
2.3 스텝 S03: 외부 전극 형성
스텝 S03에서는, 스텝 S02에서 얻어진 세라믹 소체(11)에 외부 전극(14, 15)을 형성함으로써, 도 1 내지 도 3에 도시하는 적층 세라믹 콘덴서(10)를 제작한다. 스텝 S03에서는, 예를 들어 세라믹 소체(11)의 단부면(E1, E2)에, 외부 전극(14, 15)을 구성하는 하지막, 중간막 및 표면막을 형성한다.
보다 상세하게, 스텝 S03에서는, 우선, 세라믹 소체(11)의 단부면(E1, E2)을 덮도록 미소성의 전극 재료를 도포한다. 도포된 미소성의 전극 재료를, 예를 들어 환원 분위기 하, 또는 저산소 분압 분위기 하에 있어서 베이킹을 행함으로써, 세라믹 소체(11)에 외부 전극(14, 15)의 하지막이 형성된다.
그리고, 세라믹 소체(11)에 베이킹된 외부 전극(14, 15)의 하지막 상에, 외부 전극(14, 15)의 중간막이 형성되고, 외부 전극(14, 15)의 표면막이 더 형성된다. 외부 전극(14, 15)의 중간막 및 표면막의 형성에는, 예를 들어 전해 도금 등의 습식 도금을 사용할 수 있다.
또한, 상기 스텝 S03에 있어서의 처리의 일부를, 스텝 S02 전에 행해도 된다. 예를 들어, 스텝 S02 전에 미소성의 세라믹 소체(11)의 단부면(E1, E2)에 미소성의 전극 재료를 도포해도 된다. 이에 의해, 스텝 S02에 있어서, 세라믹 소체(11)의 소성과 전극 재료의 베이킹을 동시에 행할 수 있다.
3. 세라믹 소체(11) 중의 리튬(Li)의 양
적층 세라믹 콘덴서(10)에서는, 세라믹 소체(11)의 소결성이 충분하지 않으면, 예를 들어 Q값의 저하나, 특히 내습성 등의 신뢰성의 저하 등이 발생한다. 낮은 소성 온도에서 세라믹 소체(11)의 높은 소결성을 확보하기 위해서는, 세라믹 소체(11)에 적절한 양의 규소(Si), 붕소(B), 리튬(Li)이 포함되어 있을 필요가 있다.
세라믹 소체(11)의 소결 과정에서는, 규소(Si)와 붕소(B)의 양은 변화하기 어려운 데 반해, 휘발하기 쉬운 리튬(Li)의 양은 변화한다. 이 때문에, 세라믹 소체(11)의 소결 과정의 전체에 걸쳐 리튬(Li)에 의한 작용을 충분히 얻기 위해서는, 리튬(Li)의 양이 적절한 범위 내에 수용되도록 할 필요가 있다.
본 실시 형태에 관한 적층 세라믹 콘덴서(10)에서는, 소결 후의 세라믹 소체(11) 중의 리튬(Li)의 양을 제어함으로써, 소결 과정의 세라믹 소체(11) 중의 리튬(Li)의 양을 적절한 범위 내로 수용할 수 있다. 이에 의해, 적층 세라믹 콘덴서(10)에서는, 세라믹 소체(11)의 높은 소결성이 확보된다.
또한, 세라믹 소체(11)에서는, 소결 후에 있어서의 리튬(Li)의 적절한 양의 범위가 체적에 따라 변화하는 경향이 보인다. 보다 상세하게, 세라믹 소체(11)에서는, 체적이 클수록, 소결 후에 있어서의 리튬(Li)의 양이 많이 필요하게 되는 경향이 있음이 실험적으로 확인되고 있다.
이하, 소결 후의 세라믹 소체(11)의 리튬(Li)의 적절한 양의 범위를 해명하기 위한 실험에 대하여 설명한다. 이 실험에서는, 우선 세라믹 소체(11)의 체적, 및 세라믹 소체(11) 중의 리튬(Li)의 양이 상이한 적층 세라믹 콘덴서(10)의 샘플을 다수 제작하였다.
세라믹 소체(11)의 체적 V(㎣)는, 도 2, 3에 도시되는, X축 방향의 치수 L(mm)과, Y축 방향의 치수 W(mm)와, Z축 방향의 치수 T(mm)를 사용하여, L×W×T에 의해 내부 전극(12, 13)을 포함하는 체적으로서 산출할 수 있다. 세라믹 소체(11)의 각 치수 L, W, T는, 세라믹 소체(11)의 X축, Y축 및 Z축 방향의 중앙부에서 측정된다.
세라믹 소체(11) 중의 리튬(Li)의 양은, 세라믹 소체(11)를 구성하는 다결정체의 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 리튬(Li) 농도 CLi(atm％)로서 산출하였다. 세라믹 소체(11)를 구성하는 다결정체의 주상의 B 사이트 원소의 농도는, 예를 들어 지르코늄(Zr) 농도로서 얻을 수 있다.
즉, 리튬(Li) 농도 CLi는, 지르코늄(Zr) 농도를 기준으로 한 상대적인 리튬(Li)의 농도를 나타내고 있다. 지르코늄(Zr) 및 리튬(Li)의 농도는, 유도 결합 플라스마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 발광 분석에 의해 정량할 수 있다.
각 샘플에 대하여, Q값 및 내습성의 평가를 행하였다. 본 실험에서는, Q값 및 내습성의 평가에 의해, 세라믹 소체(11)의 소결성에 대하여 간접적으로 평가하고 있다. Q값의 평가는, 주파수 1GHz의 조건에서 행하였다. 내습성의 평가는, 온도 85℃, 습도 85％에 있어서 정격 전압의 2배의 전압을 200시간 인가하는 조건에서 행하였다.
Q값의 평가에서는, 규격값의 1.5배 이상의 샘플을 합격으로 하였다. 내습성의 평가에서는, 전기 저항값이 10MΩ 이상인 샘플을 합격으로 하였다. 그리고, Q값 및 내습성의 평가가 모두 합격인 샘플을, 세라믹 소체(11)의 소결성이 충분한 것으로서 실시예라고 하였다. 한편, Q값 및 내습성의 평가 중 적어도 한쪽이 불합격인 샘플을, 세라믹 소체(11)의 소결성이 불충분한 것으로서 비교예라고 하였다.
도 7은, 각 샘플의 평가 결과를 도시하는 그래프이다. 도 7의 횡축은, 세라믹 소체(11)의 체적 V를 나타내고 있다. 도 7의 종축은, 세라믹 소체(11)를 구성하는 다결정체의 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 리튬(Li) 농도 CLi를 나타내고 있다. 또한, 실시예를 ● 표시의 플롯으로 나타내고, 비교예를 × 표시의 플롯으로 나타내고 있다.
도 7로부터, 실시예의 플롯은 리튬(Li) 농도 CLi의 특정한 범위에 분포하고 있고, 이 범위의 상하에 비교예의 플롯이 분포하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 실시예의 플롯이 분포하고 있는 범위의 조건을 채용함으로써, 세라믹 소체(11)에 있어서의 높은 소결성을 확보할 수 있다.
도 7에는, 실시예의 플롯이 분포하고 있는 범위의 최상부를 구성하는 플롯을 최소 제곱법에 의해 피팅함으로써 얻어진 곡선이 도시되어 있다. 이 곡선은 「CLi=0.1306V+3.0391」로 표시된다. 또한, 결정 계수 R2는 0.9489이며, 양호하게 피팅되어 있다.
또한, 도 7에는, 실시예의 플롯이 분포하고 있는 범위의 최하부를 구성하는 플롯을 최소 제곱법에 의해 피팅함으로써 얻어진 곡선이 도시되어 있다. 이 곡선은 「CLi=0.2858V+0.4371」로 표시된다. 또한, 결정 계수 R2는 0.9777이며, 양호하게 피팅되어 있다.
따라서, 도 7에 있어서의 실시예의 플롯이 분포하고 있는 범위는, 이하의 식으로 나타낼 수 있다.
0.2858V+0.4371≤CLi≤0.1306V+3.0391
즉, 적층 세라믹 콘덴서(10)의 세라믹 소체(11)에서는, 이 식의 관계를 만족하도록 제작함으로써, 높은 소결성이 확보된다.
또한, 상기 식을 기준으로 하는 세라믹 소체(11)의 소결성의 제어는, 세라믹 소체(11)의 체적 V가 0.001㎣ 이상 5.000㎣ 이하인 경우에 보다 유효하고, 세라믹 소체(11)의 체적 V가 0.001㎣ 이상 0.006㎣ 이하인 경우에 더욱 유효하다.
4. 그 밖의 실시 형태
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에만 한정되는 것은 아니며 여러 가지 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.
10: 적층 세라믹 콘덴서
11: 세라믹 소체
12, 13: 내부 전극
14, 15: 외부 전극
E1, E2: 단부면

Claims (7)

1축 방향을 따라 적층된 복수의 세라믹층을 갖고, 칼슘 및 지르코늄을 포함하고 일반식 ABO3으로 표시되는 페로브스카이트 구조를 주상으로 하여, 규소와 붕소와 리튬을 함유하는 다결정체로 형성된 세라믹 소체와,
상기 복수의 세라믹층의 사이에 교대로 배치된 제1 및 제2 내부 전극과,
상기 세라믹 소체의 외면에 설치되고, 상기 제1 내부 전극에 접속된 제1 외부 전극과,
상기 세라믹 소체의 외면에 설치되고, 상기 제2 내부 전극에 접속된 제2 외부 전극
을 구비하고,
상기 세라믹 소체의 체적을 V(㎣)라고 하고, 상기 다결정체에 있어서의 상기 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 리튬 농도를 CLi(atm％)라고 하면,
0.2858V+0.4371≤CLi≤0.1306V+3.0391
의 관계를 만족하는, 적층 세라믹 콘덴서.
제1항에 있어서, 상기 다결정체에 있어서의 상기 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 규소 농도는, 1.0atm％ 이상 6.0atm％ 이하인, 적층 세라믹 콘덴서.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다결정체에 있어서의 상기 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 붕소 농도는, 1.0atm％ 이상 6.0atm％ 이하인, 적층 세라믹 콘덴서.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다결정체는 망간을 더 함유하고,
상기 다결정체에 있어서의 상기 주상의 B 사이트 원소의 농도를 100atm％라고 하였을 때의 망간 농도는, 0.5atm％ 이상 5.5atm％ 이하인, 적층 세라믹 콘덴서.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 구리를 주성분으로 하는, 적층 세라믹 콘덴서.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 체적은 0.001㎣ 이상 5.000㎣ 이하인, 적층 세라믹 콘덴서.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 체적은 0.001㎣ 이상 0.006㎣ 이하인, 적층 세라믹 콘덴서.
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