KR20020060614A - 비환원성 유전체 세라믹 및 그를 이용한 세라믹 전자 부품 - Google Patents

비환원성 유전체 세라믹 및 그를 이용한 세라믹 전자 부품 Download PDF

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Abstract

비환원성 유전체 세라믹은 원소들로서 적어도 Ba, RE 및 Ti를 포함하는 텅스텐-청동형 결정상과 RE가 적어도 하나의 희토류 원소일 때, 원소들로서 적어도 RE 및 Ti를 포함하는 파이로클로형 결정상을 함유한다. X 선 회절에 의해, a는 텅스텐-청동형 결정상에 할당된 최대 정점 강도이고 b는 파이로클로형 결정상에 할당된 최대 정점 강도일 때, 0.10 ≤b/(a+b) ≤0.90의 관계가 만족된다. 세라믹 전자 부품은 비환원성 유전체 세라믹으로 구성된 전자 부품체와 비환원성 유전체 세라믹과 접하는 도체를 포함한다.

Description

비환원성 유전체 세라믹 및 그를 이용한 세라믹 전자 부품{Nonreducing dielectric ceramic and ceramic electronic component using same}
본 발명은 비환원성 유전체 세라믹과 비환원성 유전체 세라믹을 이용한 모놀리식(monolithic) 세라믹 커패시터(capacitor)들과 모놀리식 LC 필터(filter)들과같은 세라믹 전자 부품들에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 구리 또는 구리 합금으로 동시 소성이 실행될 수 있도록 비환원성 유전체 세라믹의 개선에 관한 것이다.
온도 보상용 세라믹 커패시터들과 같은 세라믹 전자 부품들에 사용되는, RE가 희토류 금속 원소인, BaRE2Ti4O12형 결정상과 BaRE2Ti5O14형 결정상과 같은 텅스텐-청동형 결정상들을 함유하는 유전체 세라믹들이 일본 특허 공보 제 55-20602호 등에 기재되어 있다. 유전체 손실이 작기 때문에(Q값이 크다), 세라믹 전자 부품들에 사용하는데 적합하고, 비유전율 ε가 70 ~ 80으로 상대적으로 높기 때문에, 세라믹 전자 부품들은 소형화될 수 있다.
반면에, 모놀리식 LC 필터들과 같이 고주파수 대역에 사용되는 세라믹 전자 부품들은 고전도율을 갖고 그 내부에 설치된 내부 도체들을 가져야만 한다. 그러므로, 금, 은 및 구리 같은 고전도성 재료들이 내부 도체들용 전도 재료들로 사용되어야 한다. 모놀리식 세라믹 전자 부품들에 내장된 내부 도체들에 함유되는 금속들은 유전체 세라믹과 동시 소성될 수 있어야 하는 것이 또한 고려되어야 한다. 더욱이, 내부 도체들에 사용되는 금속들은 상대적으로 저렴한 것이 바람직하다.
전도성 재료로써 사용되는 금 또는 은이 상대적으로 비싸기 때문에, 그 결과로써 발생하는 세라믹 전자 부품의 가격이 증가된다. 또한, 은은 약 960℃의 낮은 녹는점을 가지고, 이 온도 아래에서 세라믹의 소결이 때때로 어려움을 발생시킨다. 더욱이, 내부 전극들과 같은 도체들은 모놀리식 세라믹 전자 부품들 내부에서 세라믹과 접촉하여 형성되고, 도체들로서 은의 사용은 마이그레이션(migration)하는 결과를 발생시킬 수 있다.
대조적으로, 구리는 비교적 비싸지 않기 때문에, 그 결과로써 생기는 세라믹 전자 부품의 가격이 낮게 유지될 수 있다. 구리는 또한 약 1,080℃의 가장 높은 녹는점을 가지고, 고전도율을 가지기 때문에, 고주파수 대역에 사용되는 세라믹 전자 부품들에 내장되는 도체들에 대한 재료로서 알맞다. 그러나, 구리가 제조 공정에서 전도성 재료로써 사용될 때, 소성은 중성 또는 환원성 대기에서 실행되어야만 한다. 그러므로, 모놀리식 세라믹 전자 부품에 사용되는 유전체 세라믹은 고 비유전율, 높은 Q값 및 고온 안정성에 덧붙여서 비환원성 특성을 가져야 한다.
BaRE2Ti4O12계열 또는 BaRE2Ti5O14계열 텅스텐-청동형 결정상은 소결을 실행하기 위해 1,300 ~ 1,400℃의 높은 소성 온도를 요구한다. 그러므로, 이러한 결정상들과 동시 소성되는 도체에 대한 재료로써 구리를 사용하는 것은 가능하지 않다.
덧붙여서, 텅스텐-청동형 결정상이 중성 또는 환원성 대기에서 소성된다면, 조악한 비환원 특성을 가지기 때문에 반도체화하여 절연 저항 및 유전체 손실의 악화를 초래한다.
더욱이, 텅스텐-청동형 결정상은 약 -100ppm/℃으로 높은 커패시턴스(capacitance)의 온도 변화의 비율을 가지므로, 이러한 결정상을 함유한 세라믹 전자 부품의 적용은 제한된다.
본 발명의 목적은 전도 재료로써 구리 또는 구리 합금으로 구성되는 도체와 함께 동시 소성될 수 있고, 소성이 중성 또는 환원성 대기에서도 실행될지라도 절연 저항과 유전체 손실이 크게 나빠지지 않고, 커패시턴스의 온도 변화의 비율이 ±60ppm/℃ 내로 낮은 비환원성 유전체 세라믹을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 비환원성 유전체 세라믹을 사용한 세라믹 전자 부품을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에서 모놀리식 세라믹 커패시터의 단면도;
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에서 모놀리식 LC 필터의 조립도;
도 3은 도 2에 도시된 모놀리식 LC 필터의 외양을 도시한 사시도;
도 4는 도 2에 도시된 모놀리식 LC 필터의 회로 다이아그램; 및
도 5는 실시예 1에서 시료 19에 대한 세라믹의 X 선 회절 패턴(pattern)을 도시한 그래프; 이다.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
1...모놀리식 세라믹 커패시터 2...적층체
4, 5...내부 전극 6, 7...측면
8, 9...외부 전극
본 발명의 한 양상에서, 비환원성 유전체 세라믹은 적어도 Ba, RE 및 Ti를 포함하는 텅스텐-청동 결정상 및 적어도 RE 및 Ti를 포함하는 파이로클로(pyrochlore) 결정상을 포함하고, RE는 적어도 하나의 희토류 원소이고, X 선 회절에 의해 결정되는, a는 텅스텐-청동 결정상에 할당된 최대 정점 강도이고, b는 파이로클로 결정상에 할당된 최대 정점 강도일 때, 0.10 ≤b/(a+b) ≤0.90인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 비환원성 유전체 세라믹은 텅스텐-청동 결정상 및 파이로클로 결정상을 포함하는 주성분을 함유하고, 부성분으로서, 주성분 중 Ti 100몰에 상대적인 Mn의 약 3 ~ 35몰, 주성분 100 중량부에 상대적인 B2O3를 포함하는 유리의 약 3 ~ 25중량부, 주성분 중 Ti 100몰에 상대적인 Cu의 0 ~ 약 25몰 및 주성분 중 Ti 100몰에 상대적인 V의 0 ~ 약 25몰을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 비환원성 유전체 세라믹 내에서 텅스텐-청동 결정상은 BaNd2Ti4O12결정상 및 BaNd2Ti5O14결정상 중 적어도 하나이다.
바람직하게는, 파이로클로 결정상은 Nd2Ti2O7결정상이다.
바람직하게는, BaNd2Ti4O12결정상, BaNd2Ti5O14결정상 및 Nd2Ti2O7결정상은 각각 BaNd2Ti4O12, BaNd2Ti5O14및 Nd2Ti2O7으로 제한되는 것이 아니라, 예를 들어, Nd는 다른 희토류 성분으로 부분적으로 대치될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에서, 세라믹 전자 부품은 비환원성 유전체 세라믹을 포함하는 전자 부품체 및 비환원성 유전체 세라믹과 접촉하는 도체를 포함한다. 세라믹 전자 부품의 전자 부품체는 비환원성 유전체 세라믹으로 구성된 복수의 유전체 세라믹층들이 적층된 다층 구조를 가지거나, 소위 단층 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 비환원성 유전체 세라믹은 구리 또는 구리 합금과 동시 소성될 수 있고, 중성 또는 환원성 대기에서 소성이 실행될지라도 절연 저항 및 유전체 손실이 크게 감소되지 않고, ±60ppm/℃ 내에서 낮은 커패시턴스의 온도 변화의 비율이 형성되는 것이 가능하다.
결과적으로, 이러한 비환원성 유전체 세라믹이 전자 부품체와 접촉하는 도체를 포함하는 세라믹 전자 부품에서의 전자 부품체에 사용될 때, 절연 저항 및 유전체 손실과 같이, 전기 특성에 대하여 매우 신뢰성있고, 우수한 온도 안정성을 가진 세라믹 전자 부품을 형성하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 세라믹 전자 부품은 비환원성 유전체 세라믹으로 구성된 복수의 유전체 세라믹층들 및 사이에 몇몇의 유전체 세라믹층들을 가지고 배치된 내부전극들의 적어도 한 쌍을 포함하는 모놀리식 세라믹 커패시터이다.
본 발명의 세라믹 전자 부품은 비환원성 유전체 세라믹으로 구성된 복수의 유전체 세라믹층들 및 유전체 세라믹층들 중에 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)를 형성하는 내부 전극으로서 배치된 복수의 도체들을 포함하는 모놀리식 LC 필터일 수 있다.
비환원성 유전체 세라믹이 유전체 세라믹층들을 구성하는 세라믹으로서 사용될 때, 절연 저항 및 유전체 손실과 같은 전기적 특성에서의 신뢰성이 증대되고, 커패시턴스의 온도 변화의 비율이 감소된다. 결과적으로, 본 발명의 비환원성 유전체 세라믹이 온도 보상용 세라믹 커패시터들, 마이크로(micro)파 유전체 공진기들, 다층 회로 부품 등의 유전체 재료들로서 이점을 가지고 사용될 수 있다.
본 발명의 이러한 세라믹 전자 부품에서, 도체 또는 내부 전극은 전도 재료로서 단일 구리 또는 구리 합금을 포함한다. 구리 또는 구리 합금이 도체 또는 세라믹 전자 부품 내에서의 내부 전극에 함유된 전도 재료로서 사용될 수 있기 때문에, 세라믹 전자 부품의 가격이 낮게 유지될 수 있고, 우수한 고주파수 특성이 달성될 수 있다.
(본 발명의 바람직한 실시형태들)
도 1은 본 발명의 실시형태에서 세라믹 전자 부품, 특히 모놀리식 세라믹 커패시터(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
모놀리식 세라믹 커패시터(1)는 적층체(2)를 포함한다. 적층체(2)는 복수의유전체 세라믹층들(3)과 유전체 세라믹층들(3) 사이의 복수의 소정의 경계면들을 따라 형성된 복수의 내부 전극들(4, 5)을 포함한다. 내부 전극들(4, 5)은 적층체(2)의 외부면들로 연장된다. 더욱 상세하게는, 적층체(2)의 측면(6)으로 연장된 내부 전극들(4)과 다른 측면(7)으로 연장된 내부 전극들(5)은 적층체(2)에서 교대로 배열된다.
외부 전극들(8, 9)은 측면들(6, 7)에 각각 형성된다. 외부 전극(8)은 내부 전극들(4)과 전기적으로 접속하고, 외부 전극(9)은 내부 전극들(5)과 전기적으로 접속한다.
니켈(nickel), 구리 등으로 이루어진 제 1도금층들(10, 11)은 외부 전극들(8, 9)에 각각 형성되고, 땜납, 주석 등으로 이루어진 제 2도금층들(12, 13)이 그 위에 더 형성된다. 도금층들(10 ~ 13)과 같은 전도층들의 형성은 모놀리식 세라믹 커패시터(1)의 의도된 응용에 따라 생략될 수 있다.
모놀리식 세라믹 커패시터(1)에서, 유전체 세라믹층(3)은 본 발명의 비환원성 유전체 세라믹으로 구성된다. 비환원성 유전체 세라믹은 성분들로서 적어도 Ba, RE 및 Ti를 포함하는 텅스텐-청동형 결정상과 성분들로서 적어도 RE 및 Ti를 포함하는 파이로클로(pyrochlore)형 결정상을 함유한다.
BaRE2Ti4O12계열 또는 BaRE2Ti5O14계열 텅스텐-청동형 결정상과 같이, 성분들로써 적어도 Ba, RE 및 Ti를 포함하는 텅스텐-청동형 결정상에 대하여, 소성 온도가 높고, 비환원 특성이 조악하고, 커패시턴스의 온도 변화의 비율이 약 -100ppm/℃로높다.
반면에, RE2Ti2O7계열 파이로클로형 결정상과 같이, 성분들로써 적어도 RE 및 Ti를 포함하는 파이로클로형 결정상은 우수한 비환원 특성을 가지고, 커패시턴스의 온도 변화의 비율은 약 150ppm/℃으로 양이다.
그러므로, 파이로클로형 결정상의 특정량을 텅스텐-청동형 결정상과 혼합함에 의해, 비환원 특성이 우수하고, 커패시턴스의 온도 변화의 비율이 낮은 비환원성 유전체 세라믹이 얻어진다.
파이로클로형 결정상의 양이 너무 크다면, 비유전율 ε가 감소될 수 있고, 커패시턴스의 온도 변화의 비율이 양으로 증가될 수 있다. 그러므로, 비환원성 유전체 세라믹 내에서의 파이로클로형 결정상의 함유량은 바람직한 범위 내에 존재해야 한다. 본 발명은 아래의 실험에 의거하여 바람직한 범위를 찾아서 달성된다.
즉, 비환원성 유전체 세라믹 내에서의 파이로클로형 결정상의 함유량은, X 선 회절에 의해 결정되는, a가 텅스텐-청동형 결정상에 할당된 최대 정점 강도이고, b가 결정된 파이로클로형 결정상에 할당된 최대 정점 강도를 b라고 할 때, 0.10 ≤b/(a+b) ≤0.90의 관계가 만족되도록 선택된다.
텅스텐-청동형 결정상과 파이로클로형 결정상을 함유한 비환원성 유전체 세라믹에서, 아래 설명될 관계를 만족시키기 위해 파이로클로형 결정상의 함유량을 설정함에 의하여, 상대적으로 높은 비유전율 ε, 우수한 비환원 특성 및 커패시턴스의 온도 변화의 낮은 비율을 가진 비환원성 유전체 세라믹을 얻는 것이 가능하다.
비환원성 유전체 세라믹은 텅스텐-청동형 결정상과 파이로클로형 결정상을 포함하는 주성분에 덧붙여서, Mn, B2O3를 함유하는 유리 성분, Cu 및 V를 부성분으로써 함유할 수 있다.
부성분으로써 Mn의 함유량은 주성분 중 Ti 100몰에 대한 상대적인 약 3 ~ 35몰에서 설정된다. B2O3를 함유하는 유리 성분의 함유량은 주성분의 100중량부에 대해 상대적인 약 3 ~ 25중량부로 설정된다. Cu의 함유량은 주성분 중 Ti의 100몰에 대한 상대적인 약 25몰 이하로 설정된다. V의 함유량은 주성분 중 Ti의 100몰에 대한 상대적인 약 25몰 이하로 설정된다.
위에 설명된 모놀리식 세라믹 커패시터(1)가 온도 보상용일 때, 본 발명의 비환원성 유전체 세라믹은 현저한 효과를 달성시킨다.
본 발명의 비환원성 유전체 세라믹은 세라믹 전자 부품들, 예를 들어, 고주파수 대역에 사용되는 모놀리식 LC 필터들, 마이크로파 유전체 공진기들 및 유전체 필터들과 같은 다층 회로 부품들에 대해 또한 유리하게 사용될 수 있다.
도 2 ~ 도 4는 본 발명의 다른 실시형태에서 세라믹 전자 부품, 더욱 상세하게는, 모놀리식 LC 필터(20)를 도시한다. 모놀리식 LC 필터(20)는 아래 설명될, 인덕턴스(inductance; L) 및 커패시턴스(C)를 갖는 회로가 형성된 세라믹 소결 컴팩트(21)를 포함한다. 세라믹 소결 컴팩트(21)는 본 발명의 비환원성 유전체 세라믹으로 구성된다. 외부 전극들(23a, 23b, 24a 및 24b)은 세라믹 소결 컴팩트(21)의외부면들에 형성되고, 도 4에 도시된 LC 공진 회로는 외부 전극들(23a, 23b, 24a 및 24b) 내부에 배열된다.
세라믹 소결 컴팩트(21)를 생산하는 방법은 도 2를 참조하여 설명하겠고, 도 2로부터 세라믹 소결 컴팩트(21)의 구조가 또한 명백해질 것이다.
먼저, 유기 비히클(vehicle)이 아래 설명될 시작 재료들에 첨가되어 세라믹 슬러리(slurry)를 생산한다. 세라믹 슬러리는 적당한 시트(sheet) 형성 기술에 의해 세라믹 그린 시트(green sheet)로 형성된다. 세라믹 그린 시트들은 건조되고, 소정의 크기로 다이-컷(die-cut)되어, 직사각형 세라믹 그린 시트들(21a ~ 21m)이 준비된다.
비어 홀(via hole) 전극(28)을 형성하는 관통 홀들이 필요에 따라 세라믹 그린 시트들(21a ~ 21m)에 제조된다. 더욱이, 전도성 페이스트(paste)를 스크린-프린팅(screen-printing)함으로써, 코일 도체들(26a, 26b) 및 커패시터 내부 전극들(27a ~ 27c), 그리고 코일 도체들(26c, 26d)이 형성되고, 전도성 페이스트는 비어 홀 전극(28) 내부에 채워진다.
세라믹 그린 시트들(21a ~ 21m)이 도 2에 도시된 것처럼 적층되고, 압력이 두께 방향으로 인가되어 적층체를 얻는다. 그 결과의 적층체가 소성되어, 세라믹 소결 컴팩트(21)를 얻는다.
도 3에 도시된 것처럼, 외부 전극들(23a, 23b, 24a 및 24b)은 전도성 페이스트의 인가 및 베이킹(baking), 증착, 도금 또는 스퍼터링(sputtering)과 같은 박막 형성 기술에 의해 세라믹 소결 컴팩트(21) 위에 형성된다. 모놀리식 LC 필터(20)는그에 의해 얻어진다.
도 2로부터 명백해지는 것처럼, 코일 도체들(26a, 26b)은 도 4에 도시된 인덕턴스 유닛(inductance unit; L1)을 구성하고, 코일 도체들(26c, 26d)은 인덕턴스 유닛(L2)을 구성하고, 내부 전극들(27a ~ 27c)은 커패시터를 구성한다.
본 실시형태의 모놀리식 LC 필터(20)에서, 본 발명의 비환원성 유전체 세라믹으로 구성된 세라믹 소결 컴팩트(21)는 저온 소성에 의해 얻어질 수 있고, 그에 의해, 코일 도체들(26a ~ 26d) 및 커패시터 내부 전극들(27a ~ 27c)과 같은 내부 전극들에 대해서 구리 또는 구리 합금과 같은 낮은 녹는점 금속을 사용하더라도, 중성 또는 환원성 대기에서 이 세라믹과 함께 동시 소성이 실행될 수 있다. 덧붙여서, 고주파수에서 높은 비유전율과 높은 Q 값을 가진 모놀리식 LC 필터를 조립하는 것이 가능하고, 그러므로, 고주파수 제품들에 적합하다. 더욱이, 비환원성 유전체 세라믹의 커패시턴스의 온도 변화의 비율이 낮기 때문에, 우수한 온도 특성을 가진 모놀리식 LC 필터를 형성하는 것이 가능하다.
(실시예 1)
비환원성 유전체 세라믹에 함유된 텅스텐-청동형 결정상과 파이로클로형 결정상 사이의 비율을 결정하기 위해 한 실험이 실행된다.
먼저, 시작 재료들로서, TiO2및 RE2O3분말이 준비된다. 사용된 희토류 원소들이 아래 표 1에 도시된다. 위의 시작 분말들의 소정의 양들은 중량 측정되고, 볼밀(ball mill)을 사용하여 습식 혼합되고, 그리고, 건조된다. 그리고 나서, 공기 중 900 ~ 1,000℃에서 2시간 동안 하소가 실시되어, RE2Ti2O7결정상들을 가진 분말들이 얻어진다.
RE2Ti2O7결정상들을 가진 분말들에 덧붙여서, BaCO3, TiO2, MnCO3, CuO 및 V2O5분말이 준비된다. 이러한 분말들이 표 1에 도시된 조성들을 만족시키기 위해 중량 측정되고, 볼 밀을 사용하여 습식 혼합이 실행되고, 그리고 건조된다. 공기 중 900 ~ 1,100℃에서 2시간 동안 하소가 실시되어, 하소된 분말들이 얻어진다.
10Li2O-20SiO2-20B2O3-50BaO(중량%)의 조성을 가진 유리 분말들이 준비된다. 유리 분말들이 표 1에 도시된 조성을 만족하도록 주성분으로써 aBaCO3-bTiO2-cRE2Ti2O7의 100중량부에 첨가된다. 다음으로, 폴리비닐 부티날(polyvinyl butyral)계 바인더(binder) 및 에탄올(ethanol)과 같은 유기 용매가 첨가되고, 볼 밀을 사용하여 습식 혼합되어 세라믹 슬러리들을 얻는다.
세라믹 슬러리들이 닥터 블레이드(doctor blade) 공정에 의해 시트들로 형성되고, 약 20㎛의 두께를 가진 세라믹 그린 시트들이 얻어진다. 각 시료에 대해, 복수의 세라믹 그린 시트들이 적층되고, 다음에 압착되어, 약 0.6mm의 두께를 가진 그린 적층체를 생산한다.
전도 재료로서 구리를 함유한 전도성 페이스트가 그린 적층체의 상부 및 하부면들에 인가되고, 그리고 나서, 그린 적층체는 10mm 정방 사각형상을 가지도록절단된다.
절단된 그린 적층체는 질소 대기에서 350℃에서 가열되어 바인더를 제거하고, 그리고 나서, H2, N2및 H2O의 가스들로 구성된 환원성 대기에서 표 1에 도시된 온도에서 소성이 실행되어 세라믹 소결 컴팩트를 얻는다.
표 1에 도시된 각 시료에서 세라믹 소결 컴팩트의 전기적 특성이 평가된다.
더욱 상세하게는, 커패시턴스 및 Q 값은 1MHz의 주파수와 25℃에서 측정되고, 비유전율 ε은 커패시턴스에 의거하여 계산된다.
절연 저항은 25℃에서 2분 동안 250V의 직류 전압을 인가하여 측정되고, 비저항이 계산된다.
커패시턴스가 1MHz의 주파수에서 25℃ 및 125℃ 둘 다에서 측정되고, 그 사이의 변화율(TCC; ppm/℃)이 아래 방정식에 의거하여 계산된다.
위의 방정식에서, C125는 125℃에서의 커패시턴스(pF)이고, C25는 25℃에서의 커패시턴스(pF)이다.
각 시료에서의 세라믹 소결 컴팩트는 분쇄기에서 분쇄되고, 분말 X 선 회절은 CuK α선(관 전압 40kV; 관 전류 30mA)을 사용하여 실행된다. a는 텅스텐-청동형 결정상에 할당된 최대 정점 강도이고, b는 파이로클로형 결정상에 할당된 최대 정점 강도일 때, 식 b/(a+b)가 계산된다. X 선 회절이 아래 설명될 조건들 하에서 실행된다.
스캐닝 모드(scanning mode) : 연속
스캐닝 비율 : 4°/분
스캐닝 스텝(step) : 0.02°
스캐닝 범위 : 20°~ 60°
발산 슬릿(slit) : 0.5°
산란 슬릿 : 0.5°
빛 수용 슬릿 : 0.15mm
본 실시예에서 생산된 세라믹들은 텅스텐-청동형 결정상으로서 BaNd2Ti4O12형 결정상과 파이로클로형 결정상으로서 Nd2Ti2O7형 결정상을 함유한다.
텅스텐-청동형 결정상이 BaNd2Ti4O12형 결정상일 때, (511) 면에서 회절 정점은 X 선 회절에서 최대 정점 강도를 가진다. 텅스텐-청동 결정상이 BaNd2Ti5O14형 결정상일 때, (151) 면에서 회절 정점은 X 선 회절에서 최대 정점 강도를 가진다.
파이로클로형 결정상이 Nd2Ti2O7형 결정상일 때, (112) 면 및 (-212) 면에서 회절들의 조합된 정점은 X 선 회절에서 최대 정점 강도를 가진다.
아래 표 2는 표 1에 도시된 개별 시료들에 대하여, 정점 강도 비율 b/(a+b), 비유전율 ε, 비저항 log ρ(Ω·m), 커패시턴스의 온도 변화의 비율 TCC(ppm/℃)를 도시한다. 도 5는 시료 번호 19의 X 선 회절 패턴(pattern)을 각각 도시한다.
표 1 및 표 2에 도시된 것처럼, 980 ~ 1,020℃의 온도 범위에서 환원성 대기에서 시료 번호 5 ~ 시료 번호 21의 비환원성 유전체 세라믹의 소성을 실행하는 것이 가능하고, 비저항이 1.0 ×109Ω/m 이상으로 높다. 표 2에 도시되지는 않았으나, 1MHz에서 Q 값은 1,000이상으로 또한 높다. 커패시턴스의 온도 변화의 비율은 ±60ppm/℃ 내로 낮다. 더욱이, 개별 특성들이 정점 강도 비율과 실질적으로 선형 관계들을 가지고 있기 때문에, 정점 강도 비율에 의거하여 개별 특성들을 추정하는 것이 가능하다.
대조적으로, 정점 강도 비율이 시료 번호 1 및 시료 번호 2의 경우와 마찬가지로 약 0.10보다 작을 때, 파이로클로형 결정상의 함유량이 너무 낮기 때문에 환원성 대기에서 소성 후의 비저항이 낮고, 커패시턴스의 온도 변화의 비율이 약 -80ppm/℃으로 높다.
정점 강도 비율이 시료 번호 3 및 시료 번호 4의 경우에서처럼 약 0.90보다 클 때, 파이로클로형 결정상의 함유량이 너무 높기 때문에 비유전율 ε이 낮고, 커패시턴스의 온도 변화의 비율이 약 90 ~ 140ppm/℃으로 높다.
(실시예 2)
실시예 2에서, 시료들은 부성분으로서의 Mn, 유리 성분, Cu 및 V의 함유량의 영향을 검토하기 위해 생산된다.
개별 시작 재료들이 표 3에 도시된 조성들을 만족시키도록 준비되는 사실과 별개로, 세라믹 소결 컴팩트들은 실시예 1에서처럼 같은 방식으로 생산된다.
표 3은 실시예 1에서 생산된 시료 19를 또한 도시한다.
표 3에 도시된 개별 시료들의 세라믹 소결 컴팩트들의 특성은 실시예 1에서와 같은 방식으로 평가된다. 그 결과는 아래 표 4에 도시된다.
표 3 및 표 4는, 주성분 중 Ti 100몰에 상대적인 약 3 ~ 35몰인 MnCO3, 주성분 100 중량부에 상대적인 약 3 ~ 25 중량부인 유리 성분, 주성분 중 Ti 100몰에 상대적인 0 ~ 약 25몰인 CuO 및 주성분 중 Ti 100몰에 상대적인 0 ~ 약 25몰인 VO5/2의 부성분들이 텅스텐-청동형 결정상 및 파이로클로형 결정상을 포함하는 주성분, 즉, aBaCO3-bTiO2-cRE2Ti2O7에 첨가될지라도, 980 ~ 1,020℃의 온도 범위에서 환원성 대기에서 소성을 실행하는 것이 가능하다는 것을 보여 준다. 1.0 ×109Ω·m로 비저항이 높고, 표 4에 도시되지 않을지라도, 1MHz에서의 Q 값이 1,000 이상으로 높다. 커패시턴스의 온도 변화의 비율은 ±60ppm/℃ 내로 낮다. 더욱이, 개별 특성이 정점 강도 비율과 실질적으로 선형 비율을 가지기 때문에, 정점 강도 비율에 의거하여 개별 특성을 추정하는 것이 가능하다.
본 발명이 본 발명의 특별한 실시형태들에 관하여 설명되었을지라도, 많은 다른 변화들과 변형 및 다른 사용들이 본 기술 분야에 숙련된 사람들에게는 명확할 것이다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 비환원성 유전체 세라믹에 따르면, 구리 또는 구리 합금과의 동시 소성이 가능하고, 중성 또는 환원성 대기 중에서 소성해도, 절연 저항이나 유전체 손실의 열화가 적고, ±60ppm/℃ 이내보다 작은 커패시턴스의 온도 변화의 비율을 부여할 수 있다.
이와 같이, 세라믹으로 된 전자 부품체와, 이러한 세라믹과 접촉하는 상태로 형성된 도체를 포함하고, 세라믹 전자 부품에 있어서, 전자 부품체를 구성하는 세라믹으로써, 상술한 바와 같은 비환원성 유전체 세라믹을 이용하면, 절연 저항이나 유전체 손실 등의 전기적 특성의 신뢰성이 높고, 온도 안정성이 우수한 세라믹 전자 부품을 얻을 수 있다.
또한, 복수의 적층으로 된 유전체 세라믹층 및 유전체 세라믹층 사이의 특정한 경계면에 따라 형성된 내부 전극을 포함하는 적층체와, 내부 전극의 특정한 것에 전기적으로 접속되도록 적층체의 외부면 상에 형성되는 외부 전극을 포함하는, 적층 세라믹 커패시터에 있어서, 유전체 세라믹층을 구성하는 세라믹으로써, 상술한 바와 같은 비환원성 유전체 세라믹을 이용하면, 이 적층 세라믹 커패시터의 절연 저항이나 유전체 손실 등의 전기적 특성의 신뢰성을 높일 수 있고, 동시에, 커패시턴스의 온도 변화의 비율을 작게 할 수 있다.
이와 같은 점에서, 본 발명에 따른 비환원성 유전체 세라믹은 예를 들면, 온도 보상용 세라믹 커패시터, 마이크로파 유전체 공진기, 다층 회로 부품 등에 있어서의 유전체 재료로써 이점을 가지고 사용할 수 있다.
또한, 상술한 바와 간은 전자 부품 또는 적층 세라믹 커패시터에 있어서, 도체 또는 내부 도체에 포함되는 전도성 재료로써, 구리 또는 구리 합금을 문제없이 사용하는 것이 가능하여지고, 세라믹 전자 부품 및 적층 세라믹 커패시터의 비용을 억제할 수 있슴과 동시에, 세라믹 전자 부품 또는 적층 세라믹 커패시터를 고주파 특성에서 우수하게 할 수 있다.

Claims (13)

  1. 적어도 Ba, RE 및 Ti를 포함하는 텅스텐-청동(tungsten-bronze) 결정상: 및
    적어도 RE 및 Ti를 포함하는 파이로클로(pyrochlore) 결정상; 을 포함하고,
    상기 RE는 적어도 하나의 희토류 원소이고, X 선 회절에 의해 결정되는, a는 상기 텅스텐-청동 결정상에 할당된 최대 정점 강도이고, b는 상기 파이로클로 결정상에 할당된 최대 정점 강도일 때, 0.10 ≤b/(a+b) ≤0.90인 것을 특징으로 하는 비환원성 유전체 세라믹.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 텅스텐-청동 결정상 및 상기 파이로클로 결정상이 주성분을 구성하고, 부성분으로서
    상기 주성분 중 Ti 100몰에 상대적인 Mn의 약 3 ~ 35몰;
    상기 주성분 100 중량부에 상대적인 B2O3를 포함하는 유리의 약 3 ~ 25중량부;
    상기 주성분 중 Ti 100몰에 상대적인 Cu의 0 ~ 약 25몰; 및
    상기 주성분 중 Ti 100몰에 상대적인 V의 0 ~ 약 25몰; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비환원성 유전체 세라믹.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 텅스텐-청동 결정상은 BaNd2Ti4O12결정상 및BaNd2Ti5O14결정상 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 비환원성 유전체 세라믹.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 파이로클로 결정상은 Nd2Ti2O7결정상인 것을 특징으로 하는 비환원성 유전체 세라믹.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 파이로클로 결정상은 Nd2Ti2O7결정상인 것을 특징으로 하는 비환원성 유전체 세라믹.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 텅스텐-청동 결정상은 BaNd2Ti4O12결정상 및 BaNd2Ti5O14결정상 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 비환원성 유전체 세라믹.
  7. 제 1항에 있어서, 파이로클로 결정상은 Nd2Ti2O7결정상인 것을 특징으로 하는 비환원성 유전체 세라믹.
  8. 제 1항에 따른 비환원성 유전체 세라믹을 포함하는 전자 부품체; 및
    상기 비환원성 유전체 세라믹과 접촉하는 도체; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 도체는 단일 구리 및 구리 합금 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품.
  10. 제 1항에 따른 비환원성 유전체 세라믹을 포함하는 복수의 유전체 세라믹층; 및
    사이에 적어도 하나의 유전체 세라믹층을 가지고 내부 전극들로서 배치된 적어도 한 쌍의 도체; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모놀리식(monolithic) 세라믹 커패시터.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 내부 전극들은 단일 구리 및 구리 합금 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 모놀리식 세라믹 커패시터.
  12. 제 1항에 따른 비환원성 유전체 세라믹을 포함하는 복수의 유전체 세라믹층들; 및
    상기 유전체 세라믹층들 내부에 인덕턴스 및 커패시턴스를 형성하는 내부 전극으로서 배치된 복수의 도체들; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 모놀리식 LC 필터.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 내부 전극들은 단일 구리 및 구리 합금 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 모놀리식 LC 필터.
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