KR20080077321A - 유전체 세라믹스 및 적층 세라믹 콘덴서 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제는, 종래보다 고온 부하 수명 등의 신뢰성을 나타내는 특성이 양호하고 유전율의 온도 특성이 X6S 특성을 만족시키며, 유전율이 800~1800인 유전체 세라믹스 및 Ni 내부 전극 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것에 있다.
본 발명을 해결하기 위한 수단은, ABO3 + aRe + bM + Zr산화물(단, ABO3는 페로브스카이트 구조를 나타내는 일반식으로 티탄산바륨계 고용체를 나타낸 것, Re는 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 및 Y에서 선택되는 적어도 1종류의 금속산화물, M은 Mg, Al, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu 및 Zn에서 선택되는 금속 원소의 산화물이며, a, b는 각각의 산화물을 금속 원소가 1원소 포함되는 화학식으로 환산하였을 때의 ABO3 1mol에 대한 mol수를 나타냄)로 표기하였을 때, 1.100≤Ba/Ti≤1.700, 0.02≤a≤0.10, 0.01≤b≤0.05의 범위이며, Zr산화물은 Ti에 대한 Zr의 비율로 표기하였을 때, Ti : Zr = 95 : 5 ~ 60 : 40의 범위인 것을 특징으로 한다.
유전체, 세라믹, 적층, 콘덴서, 유전율, 온도 특성
Description
본 발명은 티탄산바륨(BaTiO3)을 주체로 하는 유전체 세라믹스와 이를 이용한 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것으로, Ni 또는 Ni합금으로 구성된 내부 전극을 갖는 적층 세라믹 콘덴서를 얻을 수 있는 것이다.
휴대기기, 통신기기 등의 전자기기에 이용되는 적층 세라믹 콘덴서는, 소형화 및 대용량화의 요구가 높아지고 있다. 이와 같은 소형 대용량의 적층 세라믹 콘덴서를 제조하기 위하여, 예를 들면 일본특허 제3567759호 공보에 기재된 바와 같은 티탄산바륨계 고용체와 첨가 성분으로 이루어지며, 고주파·고전압 하에서의 손실 및 발열이 작은 유전체 세라믹 조성물이 제안되고 있다.
또한, 일본특허 제3361531호 공보에서는, 티탄산바륨을 주체로 하고, 환원 분위기 하에서 Ni와 동시에 소성할 수 있으며, 유전율이 높은 유전체 세라믹 조성물이 제안되고 있다.
[특허문헌 1] 일본특허 제3567759호 공보
[특허문헌 2] 일본특허 제3361531호 공보
근년에 적층 세라믹 콘덴서는 한층 더한 소형화 및 대용량화가 요구되어 소성 후의 세라믹층의 한층 두께는 10㎛ 이하, 나아가서는 5㎛ 이하의 레벨에 달하고 있다. 일본특허 제3567759호 공보에 기재된 유전체 세라믹 조성물은, 상기 공보의 실시예에 기재된 그린 시트 두께 20㎛의 레벨에서는 고온 부하 수명이 높아 충분한 신뢰성을 가지고 있으나, 소성 후의 세라믹층의 한층 두께 10㎛ 이하의 레벨에서는 고온 부하 수명 등의 신뢰성을 나타내는 특성이 저하된다는 문제점이 있었다.
또한, 근년에는 왜곡이 작은 저왜곡 콘덴서가 요구되고 있으나, 일본특허 제3361531호 공보에 기재된 유전체 세라믹 조성물은 유전율이 7000 이상으로 높아 대용량화에 적합하기는 하나, 저왜곡 콘덴서의 용도에는 부적합하였다.
본 발명의 목적은, 종래보다 고온 부하 수명 등의 신뢰성을 나타내는 특성이 양호하고 유전율의 온도 특성이 X6S 특성을 만족시키며, 유전율이 800~1800인 유전체 세라믹스 및 Ni 내부 전극 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것에 있다.
본 발명에서는, ABO3 + aRe + bM + Zr산화물(단, ABO3는 페로브스카이트 구조를 나타내는 일반식으로 티탄산바륨계 고용체를 나타낸 것, Re는 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 및 Y에서 선택되는 적어도 1종류의 금속산화물, M은 Mg, Al, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu 및 Zn에서 선택되는 금속 원소의 산 화물이며, a, b는 각각의 산화물을 금속 원소가 1원소 포함되는 화학식으로 환산하였을 때의 ABO3 1mol에 대한 mol수를 나타냄)로 표기하였을 때, 1.100≤Ba/Ti≤1.700, 0.02≤a≤0.10, 0.01≤b≤0.05의 범위이며, Zr산화물은 Ti에 대한 Zr의 비율로 표기하였을 때, Ti : Zr = 95 : 5 ~ 60 : 40의 범위인 주성분과, SiO2 또는 SiO2를 주체로 하는 유리 성분으로 구성된 소결체이며, 상기 SiO2 또는 SiO2를 주체로 하는 유리 성분은 상기 티탄산바륨계 고용체 100중량부에 대하여 0.2 ~ 5.0중량부의 범위인 유전체 세라믹스를 제안한다. 아울러, 상기 티탄산바륨계 고용체의 Ba의 일부를 Sr 또는 Ca로 치환하여도 된다.
또한, Ba/Ti비는 티탄산바륨계 고용체에 포함되는 Ba와 Ti의 비율을 나타내는 것으로, 페로브스카이트 구조에서의 A/B비하고 항상 일치하는 것은 아니다. 예를 들어, BaTiO3와 (Ba1 -x- yCaxSry)TiO3에서 보는 경우, A/B비에 대해서는 모두 1이지만, Ba/Ti비에 대해서는 BaTiO3에서는 1이 되지만 (Ba1 -x- yCaxSry)TiO3에서는 1-x-y가 된다. 또한, '각각의 산화물을 금속 원소가 1원소 포함되는 화학식으로 환산'이란, 1분자 중에 금속 원자를 2개 이상 포함하는 금속산화물을 1분자 중에 금속 원자 1개를 가지고 있는 산화물로 환산하는 것으로, 예를 들면 Ho2O3라면 HoO3 /2로 환산된다.
또한, 본 발명에서는 복수의 유전체 세라믹층과, 이 유전체 세라믹층 사이에 형성된 내부 전극과, 이 내부 전극에 전기적으로 접속된 외부 전극을 갖는 적층 세 라믹 콘덴서에 있어서, 상기 유전체 세라믹층이 상기에 나타내어진 유전체 세라믹스로 구성되어 있으며, 상기 내부 전극이 Ni 또는 Ni합금으로 형성되어 있는 적층 세라믹 콘덴서를 제안한다.
본 발명에 따르면, 1280℃ 이하에서 소결이 가능하고 유전율이 800~1800이며, 온도 특성이 X6S를 만족시키는 Ni 내부 전극 적층 세라믹 콘덴서를 구성하는 유전체 세라믹스를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 Ba/Ti를 특정함으로써, 종래의 유전체 세라믹스보다 고온 부하 수명 등의 신뢰성을 나타내는 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 유전율이 800~1800 정도로, 저왜곡 타입의 적층 세라믹 콘덴서에 적용 가능하다.
본 발명의 유전체 세라믹스에 관한 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 유전체 세라믹스는 티탄산바륨계 고용체, Re 성분(Re는 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 및 Y에서 선택되는 적어도 1종류의 금속 산화물), M성분(M은 Mg, Al, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu 및 Zn에서 선택되는 금속 원소의 산화물) 및 Zr산화물을 상기의 조성비로 함유하며, SiO2 또는 SiO2를 주체로 하는 유리 성분을 소결조제로 하여 첨가한 소결체이다. 유리 성분으로는 Li2O-SiO2계 유리나 B2O3-SiO2계 유리 등을 들 수 있다.
이와 같은 유전체 세라믹스는 다음과 같이 해서 얻어진다. 먼저, 출발 원료로서 BaCO3, TiO2, ZrO2를 본 발명의 범위의 조성비가 되도록 칭량하여 준비한다. 이때, 적절한 CaCO3, SrCO3를 준비하여도 된다. 또한, ZrO2 대신에 BaZrO3, CaZrO3, SrZrO3를 이용하여도 된다. 이들 원료에 물을 가하고 볼밀, 비드밀, 디스퍼밀 등을 이용하여 습식 혼합한다. 혼합한 것을 건조시키고, 이것을 1100~1250℃로 가소(假燒)하여 티탄산바륨계 고용체를 얻는다.
얻어진 티탄산바륨계 고용체에 Re 성분(예를 들면 Ho2O3), M성분(예를 들면 MgO 및 MnO0 MnCO3, Mn3O4이어도 가능) 및 소결조제(예를 들면 SiO2)를 본 발명의 범위의 조성비가 되도록 칭량하여 가하고 볼밀로 습식 혼합하고, 건조 후 700~900℃로 가소하여 유전체 세라믹 분말을 얻는다. 얻어진 유전체 세라믹 분말은 적층 세라믹 콘덴서의 유전체 세라믹층을 형성하기 위하여 이용된다.
다음에는 본 발명의 실시 형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 유전체 세라믹층(3)과, 이 유전체 세라믹층(3) 사이에 형성된 내부 전극(4)으로 구성되는 세라믹 적층체(2)를 구비한다. 세라믹 적층체(2)의 양 단면상에는 내부 전극(4)과 전기적으로 접속되도록 외부 전극(5)이 형성되고, 그 위에는 필요에 따라 제1 도금층(6), 제2 도금층(7)이 형성된다.
다음에는 이 적층 세라믹 콘덴서(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 먼저, 본 발명의 유전체 세라믹스를 형성하는 원료 분말을 준비한다. 이것을 부티랄계 또는 아크릴계의 유기 바인더, 용제 및 기타 첨가제와 혼합하여 세라믹 슬러리를 형성한다. 이 세라믹 슬러리를 롤 코터 등의 도포 장치를 이용하여 시트화하여 유전체 세라믹층(3)이 될 소정 두께의 세라믹 그린 시트를 형성한다. 이 세라믹 그린 시트 위에 스크린 인쇄를 통해 소정의 패턴 형상으로 Ni 또는 Ni합금의 도전 페이스트를 도포하여 내부 전극(4)이 될 도전체층을 형성한다.
도전체층을 형성한 세라믹 그린 시트를 필요한 매수 적층한 후 압착하여 미소성 적층체를 형성한다. 이것을 개별 칩으로 절단 분할한 후, 대기 중 또는 질소 등의 비산화성 가스 중에서 탈바인더한다. 탈바인더 후 개별 칩의 내부 전극 노출면에 도전 페이스트를 도포하여 외부 전극(5)이 될 도전체막을 형성한다. 이 도전체막을 형성한 개별 칩을 소정 온도의 질소-수소 분위기 중(산소 분압 10-10atm 정도)에서 소성한다. 또한, 외부 전극(5)은 개별 칩을 소성하여 세라믹 적층체(2)를 형성한 후, 내부 전극 노출면에 유리 플릿을 함유하는 도전 페이스트를 도포하여 가열 고화시켜도 된다. 외부 전극(5)으로는 내부 전극과 동일한 금속 이외에도 Ag, Pd, AgPd, Cu, Cu합금 등을 사용할 수 있다. 나아가, 외부 전극(5) 위에 Ni, Cu 등으로 제1 도금층(6), 그 위에 Sn 또는 Sn합금 등으로 제2 도금층(7)을 형성하여 적층 세라믹 콘덴서(1)가 얻어진다.
[실시예]
(실시예 1)
출발 원료로서, 표1의 조성의 소결체가 얻어지도록 BaCO3, TiO2, ZrO2, Gd2O3, MgO를 준비하였다. 또한, 표1에서 Ba, Ti, Zr은 Ti + Zr을 100으로 했을 때의 비율로 나타내었다.
시료번호 | Ba | Ti | Zr | Ba/Ti | Re : a 종류 양 | M : b 종류1 양 종류1 양 | 조제 SiO2 | ||||
101 * | 102.0 | 94.0 | 6.0 | 1.085 | Gd | 0.08 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
102 | 100.1 | 91.0 | 9.0 | 1.100 | Gd | 0.08 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
103 | 102.0 | 60.0 | 40.0 | 1.700 | Gd | 0.04 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 3.0 |
104 * | 105.0 | 60.0 | 40.0 | 1.750 | Gd | 0.04 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 3.0 |
105 * | 107.0 | 97.0 | 3.0 | 1.103 | Gd | 0.06 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
106 | 105.0 | 95.0 | 5.0 | 1.105 | Gd | 0.04 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
107 | 101.5 | 60.0 | 40.0 | 1.692 | Gd | 0.04 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 3.0 |
108 * | 93.0 | 55.0 | 45.0 | 1.691 | Gd | 0.04 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 3.0 |
* 본 발명의 범위 밖
준비한 BaCO3, TiO2, ZrO2를 볼밀에서 습식 혼합하고, 건조 후 1100℃로 가소하여 티탄산바륨계 고용체를 얻었다. 다음에는 이 티탄산바륨계 고용체에 표1의 조성이 되도록 Gd2O3, MgO, MnO 및 SiO2를 가하여 볼밀로 습식 혼합하고, 건조 후 900℃로 가소하여 유전체 세라믹 분말을 얻었다. 또한, 표1에서 소결조제는 티탄산바륨계 고용체 100중량부에 대한 중량부로 표기하였다.
상기의 분말에 폴리비닐부티랄, 유기용제, 가소제를 더하고 혼합하여 세라믹 슬러리를 형성하였다. 이 세라믹 슬러리를 롤 코터로 시트화하여 두께가 5㎛인 세라믹 그린 시트를 얻었다. 이 세라믹 그린 시트 위에 스크린 인쇄로 Ni 내부 전극 페이스트를 도포하고 내부 전극 패턴을 형성하였다. 내부 전극 패턴을 형성한 세라믹 그린 시트를 21매 겹쳐 압착하고 4.0×2.0㎜의 크기로 절단 분할하여 미소성 칩을 형성하였다. 이 미소성 칩을 질소 분위기 중에서 탈바인더하고, Ni 외부 전극 페이스트를 도포하고, 환원 분위기 중(질소-수소 분위기, 산소 분압 10-10atm)에서 표2에 나타낸 소성 온도로 소성하였다. 이렇게 얻어진 3.2×1.6㎜ 사이즈이며 유전체 세라믹층의 두께 3㎛인 적층 세라믹 콘덴서에 대하여, εr(유전율), tanδ, 온도 특성, 신뢰성의 평가로서 평균 수명(고온 부하 수명)을 측정하여 표2에 정리하였다. 또한, 평균 수명은 150℃, 25V/㎛의 부하로 시료 15개씩 수행하여 절연 저항치가 1㏁ 이하가 된 시간으로 하고, 15개의 시료 전부가 48시간 이상인 경우를 ○으로 하였다. 단, 측정할 수 없었던 데이터에 대해서는 -로 하였다. 또한, X6S 특성이란, -55℃ ~ +105℃의 온도 범위에서 25℃에서의 유전율(εr)을 기준으로 하였을 때의 유전율 변화율이 ±22%가 되는 온도 특성이다. 또한, X6R 특성이란, -55℃ ~ +105℃의 온도 범위에서 25℃에서의 유전율(εr)을 기준으로 하였을 때의 유전율의 변화율이 ±15%가 되는 온도 특성이므로, X6R 특성인 것은 X6S 특성을 만족시키는 것이다. 또한, 온도 특성은 유전율=정전 용량인 것을 이용하여 -55℃ ~ +105℃의 온도 범위에서 25℃에서의 정전 용량을 기준으로 하였을 때의 정전 용량의 변화율을 측정함으로써 구하였다.
시료 번호 | 소성 온도 ℃ | εr | tanδ % | TCC | 평균 수명 |
101 * | 1250 | 1450 | 0.35 | × | - |
102 | 1250 | 1260 | 0.30 | X6S | ○ |
103 | 1250 | 850 | 0.23 | X6S | ○ |
104 * | 1250 | - | - | - | - |
105 * | 1250 | - | - | - | - |
106 | 1250 | 1700 | 0.31 | X6S | ○ |
107 | 1250 | 870 | 0.22 | X6S | ○ |
108 * | 1250 | 700 | 0.21 | X6S | - |
* 본 발명의 범위 밖
상기의 결과에서, Ba/Ti가 1.100~1.700, Ti : Zr이 95 : 5 ~ 60 : 40의 범위라면, 평균 수명이 양호하고 유전율의 온도 특성이 X6S 특성을 만족시키며, 유전율이 800~1800의 범위에 있는 유전율 세라믹스 및 Ni 내부 전극 적층 세라믹 콘덴서를 얻을 수 있다는 것을 알았다. 또한, 시료 104, 105는 소결 NG이었다.
(실시예 2)
표3의 조성의 소결체가 얻어지도록, 실시예 1과 동일하게 하여 유전체 세라믹 분말을 형성하였다. 여기서는 Re 성분의 첨가량을 증감시켜 그 효과를 검증하였다.
시료번호 | Ba | Ti | Zr | Ba/Ti | Re : a 종류 양 종류 양 | M : b 종류1 양 종류1 양 | 조제 SiO2 | ||||||
201 | 101.5 | 85.0 | 15.0 | 1.194 | La | 0.03 | Gd | 0.03 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
202 | 101.5 | 85.0 | 15.0 | 1.194 | Ce | 0.03 | Gd | 0.03 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
203 | 101.5 | 85.0 | 15.0 | 1.194 | Pr | 0.03 | Gd | 0.03 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
204 | 101.5 | 85.0 | 15.0 | 1.194 | Nd | 0.03 | Gd | 0.03 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
205 | 101.5 | 85.0 | 15.0 | 1.194 | Sm | 0.03 | Ho | 0.03 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
206 | 101.5 | 85.0 | 15.0 | 1.194 | Eu | 0.03 | Ho | 0.03 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
207 | 101.2 | 85.0 | 15.0 | 1.191 | Tb | 0.06 | - | - | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
208 | 101.2 | 85.0 | 15.0 | 1.191 | Dy | 0.06 | - | - | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
209 | 101.2 | 85.0 | 15.0 | 1.191 | Ho | 0.06 | - | - | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
210 | 101.2 | 85.0 | 15.0 | 1.191 | Er | 0.04 | Gd | 0.02 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
211 | 101.2 | 85.0 | 15.0 | 1.191 | Tm | 0.04 | Gd | 0.02 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
212 | 101.2 | 85.0 | 15.0 | 1.191 | Yb | 0.04 | Gd | 0.02 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
213 | 101.2 | 85.0 | 15.0 | 1.191 | Lu | 0.04 | Gd | 0.20 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
214 | 101.2 | 85.0 | 15.0 | 1.191 | Y | 0.04 | Gd | 0.02 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
215* | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.01 | - | - | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
216 | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.02 | - | - | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
217 | 101.5 | 90.0 | 10.0 | 1.128 | Gd | 0.10 | - | - | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
218* | 101.5 | 90.0 | 10.0 | 1.128 | Gd | 0.12 | - | - | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 |
* 본 발명의 범위 밖
상기의 유전체 세라믹 분말을 실시예 1과 동일하게 하여 적층 세라믹 콘덴서를 형성하고, εr, tanδ, 온도 특성, 평균 수명을 측정하여 표4에 정리하였다.
시료 번호 | 소성 온도 ℃ | εr | tanδ % | TCC | 평균 수명 |
201 | 1250 | 1160 | 0.21 | X6S | ○ |
202 | 1250 | 1180 | 0.21 | X6S | ○ |
203 | 1250 | 1190 | 0.22 | X6S | ○ |
204 | 1250 | 1220 | 0.22 | X6S | ○ |
205 | 1250 | 1220 | 0.24 | X6S | ○ |
206 | 1250 | 1230 | 0.23 | X6S | ○ |
207 | 1250 | 1480 | 0.29 | X6R | ○ |
208 | 1250 | 1510 | 0.31 | X6R | ○ |
209 | 1250 | 1490 | 0.31 | X6R | ○ |
210 | 1250 | 1020 | 0.25 | X6R | ○ |
211 | 1250 | 1050 | 0.24 | X6R | ○ |
212 | 1250 | 1080 | 0.22 | X6R | ○ |
213 | 1250 | 1100 | 0.20 | X6R | ○ |
214 | 1250 | 1130 | 0.21 | X6R | ○ |
215 * | 1250 | 2150 | 0.31 | × | × |
216 | 1250 | 1550 | 0.30 | X6S | ○ |
217 | 1250 | 830 | 0.21 | X6R | ○ |
218 * | 1250 | 670 | 0.19 | X6R | × |
* 본 발명의 범위 밖
상기의 결과에서 Re 성분의 조성비, 즉 a가 0.02≤a≤0.10의 범위라면, 평균 수명이 양호하고 유전율의 온도 특성이 X6S 특성을 만족시키며, 유전율이 800~1800의 범위에 있는 유전체 세라믹스 및 Ni 내부 전극 적층 세라믹 콘덴서를 얻을 수 있다는 것을 알았다.
(실시예 3)
표5의 조성의 소결체가 얻어지도록 실시예 1과 동일하게 하여 유전체 세라믹 분말을 형성하였다. 여기서는 M성분의 첨가량을 증감시켜 그 효과를 검증하였다.
시료번호 | Ba | Ti | Zr | Ba/Ti | Re : a 종류 양 | M : b 종류1 양 종류1 양 | 조제 SiO2 | ||||
301 | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | Al | 0.030 | Mn | 0.005 | 1.5 |
302 | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | Cr | 0.030 | Mn | 0.005 | 1.5 |
303 | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | Fe | 0.030 | Mn | 0.005 | 1.5 |
304 | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | Ni | 0.030 | Mn | 0.005 | 1.5 |
305 | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | Cu | 0.030 | Mn | 0.005 | 1.5 |
306 | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | Zn | 0.030 | Mn | 0.005 | 1.5 |
307 | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | V | 0.020 | Mn | 0.005 | 1.5 |
308 * | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | Mg | 0.0025 | Mn | 0.0025 | 1.5 |
309 | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | Mg | 0.005 | Mn | 0.005 | 1.5 |
310 | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | Mg | 0.045 | Mn | 0.005 | 1.5 |
311 * | 101.5 | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | Mg | 0.055 | Mn | 0.005 | 1.5 |
* 본 발명의 범위 밖
상기의 유전체 세라믹 분말을 실시예 1과 동일하게 하여 적층 세라믹 콘덴서를 형성하고, εr, tanδ, 온도 특성, 평균 수명을 측정하여 표6에 정리하였다.
시료 번호 | 소성 온도 ℃ | εr | tanδ % | TCC | 평균 수명 |
301 | 1250 | 1080 | 0.20 | X6S | ○ |
302 | 1250 | 1100 | 0.21 | X6S | ○ |
303 | 1250 | 1050 | 0.19 | X6S | ○ |
304 | 1250 | 1070 | 0.19 | X6S | ○ |
305 | 1250 | 1090 | 0.18 | X6S | ○ |
306 | 1250 | 1050 | 0.19 | X6S | ○ |
307 | 1250 | 1130 | 0.21 | X6S | ○ |
308 * | 1250 | 1200 | 0.23 | × | - |
309 | 1250 | 1150 | 0.20 | X6S | ○ |
310 | 1250 | 900 | 0.19 | X6R | ○ |
311 * | 1250 | 830 | 0.18 | X6R | × |
* 본 발명의 범위 밖
상기의 결과에서 M성분의 조성비, 즉 b가 0.01≤b≤0.05의 범위라면, 평균 수명이 양호하고 유전율의 온도 특성이 X6S 특성을 만족시키며, 유전율이 800~1800의 범위에 있는 유전체 세라믹스 및 Ni 내부 전극 적층 세라믹 콘덴서를 얻을 수 있다는 것을 알았다.
(실시예 4)
표7의 조성의 소결체가 얻어지도록 실시예 1과 동일하게 하여 유전체 세라믹 분말을 형성하였다. 여기서, 시료 408은 특허문헌 1의 실시예, 409는 공지의 조성이다. 또한, 소결조제로 이용하는 유리 성분으로, 여기서는 B2O3-SiO2-BaO 유리를 이용하였다.
시료번호 | Ba | A사이트 치환 | Ti | Zr | Ba/T i | Re : a 종류 양 | M : b 종류1 양 종류1 양 | 조제 SiO2 Glass | ||||||
401* | 101.5 | - | - | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.04 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 0.15 | - |
402 | 101.5 | - | - | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.04 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 0.2 | - |
403 | 101.5 | - | - | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.08 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 5.0 | - |
404* | 101.5 | - | - | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.08 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 6.0 | - |
405 | 101.5 | - | - | 82.0 | 18.0 | 1.238 | Gd | 0.06 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | - | 2.0 |
406 | 91.5 | Ca | 10.0 | 82.0 | 18.0 | 1.116 | Gd | 0.06 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 | - |
407 | 96.5 | Sr | 5.0 | 82.0 | 18.0 | 1.177 | Gd | 0.06 | Mg | 0.025 | Mn | 0.005 | 1.5 | - |
408* | 100.0 | - | 100.0 | 20.0 | 1.000 | Gd | 0.12 | Mg | 0.050 | Mn | 0.010 | - | 2.0 | |
409* | 101.0 | - | 86.0 | 14.0 | 1.174 | Ho | 0.01 | Mg | 0.010 | Mn | 0.005 | - | 0.5 |
* 본 발명의 범위 밖
상기의 유전체 세라믹 분말을 실시예 1과 동일하게 하여 적층 세라믹콘덴서를 형성하고, εr, tanδ, 온도 특성, 평균 수명을 측정하여 표8에 정리하였다.
시료 번호 | 소성 온도 ℃ | εr | tanδ % | TCC | 평균 수명 |
401 * | 1250 | - | - | - | - |
402 | 1250 | 1100 | 0.20 | X6S | ○ |
403 | 1200 | 1300 | 0.25 | X6S | ○ |
404 * | 1200 | 1410 | 0.30 | × | - |
405 | 1200 | 1220 | 0.25 | X6S | ○ |
406 | 1250 | 1200 | 0.21 | X6S | ○ |
407 | 1250 | 1170 | 0.19 | X6S | ○ |
408 * | 1280 | 400 | 0.20 | X6R | × |
409 * | 1280 | 6000 | 0.65 | × | - |
* 본 발명의 범위 밖
상기의 결과에서, 소결조제의 조성이 티탄산바륨계 고용체 100중량부에 대하여 0.2~5.0중량부의 범위라면, 평균 수명이 양호하고 유전율의 온도 특성이 X6S 특성을 만족시키며, 유전율이 800~1800의 범위에 있는 유전체 세라믹스 및 Ni 내부 전극 적층 세라믹 콘덴서를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 시료 406 및 시료 407의 결과에서, Ba의 일부를 Ca나 Sr로 치환하여도 Ba/Ti가 1.100~1.700의 범위에 있으면 본 발명의 효과를 갖는다는 것을 알았다. 또한, 본 발명의 유전체 세라믹스 및 적층 세라믹 콘덴서는 종래의 것보다 우수한 특성을 가지고 있다는 것을 알았다.
이상의 결과에서, 본 발명에 따르면 종래보다 고온 부하 수명 등의 신뢰성을 나타내는 특성이 양호하고 유전체의 온도 특성이 X6S 특성을 만족시키며, 유전율이 800~1800인 유전체 세라믹스 및 Ni 내부 전극 적층 세라믹 콘덴서를 제공한다는 것을 알았다.
도 1은 적층 세라믹 콘덴서의 단면을 나타낸 모식도.
도면중 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 적층 세라믹 콘덴서
2 : 세라믹 적층체
3 : 유전체 세라믹층
4 : 내부 전극
5 : 외부 전극
6 : 제1 도금층
7 : 제2 도금층
Claims (3)
- ABO3 + aRe + bM + Zr산화물(단, ABO3는 페로브스카이트 구조를 나타내는 일반식으로 티탄산바륨계 고용체를 나타낸 것, Re는 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 및 Y에서 선택되는 적어도 1종류의 금속산화물, M은 Mg, Al, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu 및 Zn에서 선택되는 금속 원소의 산화물이며, a, b는 각각의 산화물을 금속 원소가 1원소 포함되는 화학식으로 환산하였을 때의 ABO3 1mol에 대한 mol수를 나타냄)로 표기하였을 때,1.100≤Ba/Ti≤1.7000.02≤a≤0.100.01≤b≤0.05의 범위이며, Zr산화물은 Ti에 대한 Zr의 비율로 표기하였을 때,Ti : Zr = 95 : 5 ~ 60 : 40의 범위인 주성분과, SiO2 또는 SiO2를 주체로 하는 유리 성분으로 구성된 소결체이며, 상기 SiO2 또는 SiO2를 주체로 하는 유리 성분은 상기 티탄산바륨계 고용체 100중량부에 대하여 0.2 ~ 5.0중량부의 범위인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹스.
- 제 1 항에 있어서,상기 티탄산바륨계 고용체의 Ba의 일부를 Sr 또는 Ca로 치환한 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹스.
- 복수의 유전체 세라믹층과, 이 유전체 세라믹층 사이에 형성된 내부 전극과, 이 내부 전극에 전기적으로 접속된 외부 전극을 갖는 적층 세라믹 콘덴서에 있어서,상기 유전체 세라믹층이ABO3 + aRe + bM + Zr 산화물(단, ABO3는 티탄산바륨계 고용체를 페로브스카이트 구조를 나타내는 일반식으로 나타낸 것, Re는 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 및 Y에서 선택되는 적어도 1종류의 금속산화물, M은 Mg, Al, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu 및 Zn에서 선택되는 금속 원소의 산화물이며, a, b는 각각의 산화물을 금속 원소가 1원소 포함되는 화학식으로 환산하였을 때의 ABO3 1mol에 대한 mol수를 나타냄)로 표기하였을 때,1.100≤Ba/Ti≤1.7000.02≤a≤0.100.01≤b≤0.05의 범위이며, Zr산화물은 Ti에 대한 Zr의 비율로 표기하였을 때,Ti : Zr = 95 : 5 ~ 60 : 40의 범위인 주성분과, SiO2 또는 SiO2를 주체로 하는 유리 성분으로 구성된 소결체이며, 상기 SiO2 또는 SiO2를 주체로 하는 유리 성분이 상기 티탄산바륨계 고용체 100중량부에 대하여 0.2 ~ 5.0중량부의 범위이며, 상기 내부 전극이 Ni 또는 Ni합금으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹콘덴서.
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JP2007038557A JP2008201616A (ja) | 2007-02-19 | 2007-02-19 | 誘電体セラミックス及び積層セラミックコンデンサ |
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Publications (1)
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