KR20120089549A - 유전체 조성물, 이를 포함하는 적층 세라믹 콘덴서, 및 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법 - Google Patents

유전체 조성물, 이를 포함하는 적층 세라믹 콘덴서, 및 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일반식 (Ba1 - XCax)m(Ti1 - yZry)O3(0.995≤m≤1.010, 0.001≤x≤0.10, 0.001≤y≤0.20)으로 표시되는 화합물을 주성분으로 하고; Al 산화물을 제1부성분; Mg, Sr, Ba, Ca, 및 Zr로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제2부성분; Sc, Y, La, Ac, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제3부성분; Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, 및 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제4성분; 및 Si 함유 유리 형성 화합물 중에서 선택되는 제5부성분을 포함하는 고유전율 유전체 조성물과, 이를 포함하는 적층 세라믹 콘덴서와 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유전체 자기 조성물은 EIA 규격에서 명시한 Y5V 혹은 X5R 특성을 만족하는 효과를 가진다.

Description

유전체 조성물, 이를 포함하는 적층 세라믹 콘덴서, 및 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법{Dielectric composition, multi layered ceramic condensers comprising the same, and method of preparing for the multi layered ceramic condensers}
본 발명은 유전체 조성물과 이를 유전체층으로 포함하는 적층 세라믹 콘덴서, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
적층 세라믹 콘덴서는 주성분으로서 티탄산바륨계 분말을, 부성분으로서 특성 조정을 위한 금속산화물을 함유하는 세라믹 유전체 재료를 시트 형상으로 성형하여 그린 시트를 제작하고, 이 그린 시트 상에 전극을 인쇄한 것을 적층하는 공정을 반복함으로써 제작되고 있다.
최근의 전자, 전기 산업에 있어서 고집적화, 소형화, 경량화가 급속히 진행되고 있다. 따라서, 세라믹 콘덴서에 있어서도 고용량화와 소형화가 요구되고 있고 내열성 및 신뢰성 등의 확보가 필요한 실정이다.
적층 세라믹 콘덴서는 정전용량의 온도변화율(Temperature Characteristic Coefficient, TCC)에 따라 EIA 규격으로 Y5V(-50~85℃에서 15%~-82%), X5R(-55~85℃에서 ±15% 이내), X7R(-55~125℃에서 ±15%)의 제품으로 구분한다.
현재 유전체층을 3㎛ 이하로 더욱 초박층화하는 경우에는 X5R의 특성제품이 일반적으로 사용된다.
한편, 적층 세라믹 콘덴서의 내부전극에는 Pd, Ag 등의 귀금속이 사용되어 왔지만, 비교적 값이 싼 Ni 등의 비금속이 사용되고 있다. Ni과 같은 비금속을 내부전극으로 사용하는 경우에는 소성 공정에서 전극이 산화해버리기 때문에 환원분위기에서 소성하여야 한다. 그러나, 환원분위기에서 소성하면 유전체층이 환원되어 비저항이 작아진다. 따라서, 환원분위기에서도 환원되지 않는 내환원성의 유전체 재료가 개발되고 있다.
일본 공개특허공보 2000-311828호에서 제안된 유전체 자기 조성물을 이용한 적층 세라믹 콘덴서는 직류 전계 하에서 용량의 경시변화 및 용량저하가 작은 장점이 있다. 그러나, 이 유전체 자기 조성물은 1270℃ 이상의 높은 온도에서 소성해야 하는 단점이 있다. 또한, 이 유전체 자기 조성물은 적층 세라믹 콘덴서에서 두께 3㎛의 유전체를 4층으로 적층할 때의 유전율이 3085 이하로서, 적층 세라믹 콘덴서의 유전체층을 2㎛ 수준까지 박층화를 실현하지 못하고 있을 뿐 아니라, 유전율도 낮은 문제가 있다.
또한, 통상 소성 온도가 1250℃보다 높을 경우 Ni과 같은 비금속의 내부 전극층이 유전체층 보다 먼저 수축하여 두 층이 벌어짐(delamination) 현상이 발생하기 쉽다. 또한, 내부전극의 뭉침 현상에 의해 단락(short) 불량의 발생율이 높아지며, 유전체층을 박층으로 할 때 단락불량의 가능성은 더욱 높아진다.
즉, 종래의 유전체 조성물의 경우 1250℃ 이상의 높은 온도의 소성이 필요하여 강환원 소성이 필요하고 이에 따라, 강환원 소성으로 인한 전극 뭉침 등의 문제로 인해 칩 내부에 크랙이 다발하고 있다. 그러므로, 보다 낮은 온도와 약환원 조건에서 소성이 가능한 조성 개발이 시급한 상황이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 유전체 조성물의 문제들을 해결하기 위한 것으로서, EIA 규격에서 명시한 Y5V 혹은 X5R 특성을 만족하는 유전체 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 유전체 조성물을 이용한 유전체층을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 데 있다.
추가로, 본 발명의 다른 목적은 약환원 분위기와 낮은 온도에서 소성이 가능한 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법을 제공하는 데도 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 고유전율 유전체 조성물은 일반식 (Ba1-XCax)m(Ti1-yZry)O3(0.995≤m≤1.010, 0.001≤x≤0.10, 0.001≤y≤0.20)으로 표시되는 화합물을 주성분으로 하고; Al 산화물을 제1부성분; Mg, Sr, Ba, Ca, 및 Zr로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제2부성분; Sc, Y, La, Ac, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제3부성분; Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, 및 Ni 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제4성분; 및 Si 함유 유리 형성 화합물 중에서 선택되는 제5부성분을 포함할 수 있다.
상기 조성물은 상기 주성분 100 몰(mole)을 기준으로 제1부성분 0.001 ~1.0 몰(mole), 제2부성분 0.01~4.00 몰(mole), 제3부성분 0.01 ~ 3.0 몰(mole), 제4부성분 0.01 ~ 1.5 몰(mole), 및 제5부성분 0.3 ~ 3.5 몰(mole)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유전체 조성물은 EIA 규격에서 명시한 Y5V 혹은 X5R 특성을 만족하는 것이다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는 상기 고유전율 유전체 조성물을 포함할 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법은 주성분과 부성분을 포함하는 원료 분말을 혼합하여 유전체 조성물을 제조하는 단계, 상기 유전체 조성물을 성형하고, 적층시켜 적층 세라믹 시트를 제조하는 단계, 및 상기 적층 세라믹 시트를 가소한 뒤, 환원분위기 하에서 소성 및 재산화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 적층 세라믹 콘덴서의 제조시 환원 분위기는 0.01~1.0% H2인 것일 수 있다.
또한, 상기 적층 세라믹 시트의 소성은 1150~1250?의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 유전체 자기 조성물은 기존 Y5V보다 약환원 분위기(1% H2 미만)와 1250℃ 이하의 낮은 온도에서 소성이 가능하여 강환원 분위기 혹은 높은 온도에 의해 발생되는 크랙 등의 불량을 해결할 수 있는 효과를 가진다.
따라서, 본 발명에 따른 유전체 자기 조성물을 이용한 다양한 유전체 제품에 응용할 수 있으며, 예를 들어, 적층 세라믹 MLCC, 압전 소자, 칩 인덕터, 칩 배리스터, 칩 저항 등에 사용될 수도 있다. 특히, 본 발명에 따른 유전체 자기 조성물은 EIA 규격에서 명시한 Y5V 혹은 X5R 특성을 만족하는 고유전율을 가진다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 발명은 고유전율 유전체 자기 조성물 및 이를 유전체층으로 포함하는 적층 세라믹 콘덴서와 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유전체 조성물은 일반식 (Ba1 - XCax)m(Ti1 - yZry)O3(0.995≤m≤1.010, 0.001≤x≤0.10, 0.001≤y≤0.20)으로 표시되는 화합물을 주성분으로 하고; Al 산화물을 제1부성분; Mg, Sr, Ba, Ca, 및 Zr로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제2부성분; Sc, Y, La, Ac, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제3부성분; Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, 및Ni 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제4성분; 및 Si 함유 유리 형성 화합물 중에서 선택되는 제5부성분을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유전체 조성물의 주성분은 BaTiO3에서 Ba의 일부를 Ca로 치환하고, 또한 Ti의 일부가 Zr로 치환된 파우더를 사용한다. 본 발명의 주성분에서 Ca는 BaTiO3에 치환되어 일부 산소 공공을 형성하여 내환원성을 부여한다. 따라서, 소결 후에 코어-쉘(core-shell) 구조가 형성되지 않거나, 얇게 형성되어도 높은 절연 저항을 나타낼 수 있는 잇점이 있다. 치환되는 Ca의 양은 0.001≤x≤0.1몰 이다. x값이 0.1몰을 초과하게 되면 온도 특성이 향상되나, 상온 유전율이 나빠지는 문제점이 발생하게 되어 바람직하지 못하다.
또한, Ti의 일부가 Zr로 치환되면 상전이 온도를 85℃ 부근으로 옮기는 역할을 하여 Y5V 특성을 구현하고, 상온 유전율을 향상시키는데 효과적이다. 상기 y의 함량은 0.001≤y≤0.20몰 이다. y값이 0.20 몰을 초과하게 되면 상온 유전율은 증가하나 온도 특성이 나빠지는 문제점이 발생된다.
또한, (Ba1 - XCax)m(Ti1 - yZry)O3로 표시되는 주성분에서, (Ba1 - XCax)는 (Ti1 - yZry)를 1로 기준으로 했을 때, 0.995≤m≤1.010의 범위인 것이 바람직하다. m값이 0.995 미만이면 환원성분위기 소성에서 쉽게 환원되어 반도성 물질로 변하기 쉽고, m값이 1.010을 초과하면 소성 온도가 너무 올라가는 문제가 발생하고, 원하는 온도특성을 구현하지 못하는 문제점이 발생된다.
한편, 본 발명에 따른 유전체 조성물은 상기 주성분에 다양한 부성분을 포함시킴으로써 제조할 수 있다.
구체적으로는, 상기 주성분 100 몰(mole)을 기준으로 제1부성분 0.001~1.0 몰(mole), 제2부성분 0.01~4.00 몰(mole), 제3부성분 0.01~3.0 몰(mole), 제4부성분 0.01~1.5 몰(mole), 및 제5부성분 0.3~3.5 몰(mole)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1부성분은 Al 산화물로서 유전체 조성물 내에서 소성 온도를 낮추기 위하여 첨가될 수 있으며, 상기 주성분 100몰 기준으로 0.001 ~1.0 몰(mole) 범위로 포함된다.
상기 제1부성분의 함량이 0.001몰 미만이면 원하는 온도에서 소성이 되지 않고, 1.0 몰(mole) 초과하여 첨가하게 되면 원하는 유전율 구현이 어렵게　된다.
또한, 본 발명에 따른 유전체 조성물은 Mg, Sr, Ba, Ca, 및 Zr로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제2부성분으로 포함할 수 있다. 상기 제2부성분은 상기 주성분 100몰 기준으로 0.01~4.00 몰(mole)로 포함되는 것이 바람직하다. 첨가되는 제2부성분들의 함량이 0.01 몰(mole) 미만이거나, 4.00 몰(mole) 초과할 경우는 높은 유전상수 값을 얻을 수 없는 문제가 발생하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 유전체 조성물은 Sc, Y, La, Ac, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제3부성분으로 포함할 수 있다.
상기 제3부성분은 상기 주성분 100몰 기준으로 0.01 ~ 3.0 몰로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 제3부성분의 함량이 0.01몰 미만인 경우 고온 가속 수명이 원하는 수준에 도달하지 않는 문제가 발생하고, 3.0 몰(mole)을 초과하면 소결 온도가 상승하고 원하는 유전상수 값을 얻을 수 없는 문제가 발생하거나 2차상 발생으로 인한 신뢰성 저하 문제가 있어 바람직하지 못하다.
또한, 본 발명에 따른 유전체 조성물은 Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, 및 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제4부성분으로 포함할 수 있다.
상기 제4부성분은 상기 주성분 100몰 기준으로 0.01 ~ 1.5 몰로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 제4부성분의 함량이 0.01몰 미만인 경우 고온 가속 수명이 고온 가속 수명이 원하는 수준에 도달하지 않는 문제가 발생하며, 1.5 몰(mole) 초과하면 C*R값이 저하되고(즉, 수치가 저하되어 캐패시터로서 가치가 떨어짐을 의미함) 시간에 따른 용량변화가 크게 되는 문제가 있어 바람직하지 못하다.
상기 제2부성분, 제3부성분, 및 제4부성분에 포함되는 금속의 염은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 산화물(oxide), 탄산화물(carbonate), 염화물(chloride), 아세테이트(acetate), 알콕사이드(alkoxide), 및 질화물(nitride)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이다.
또한, 본 발명에 따른 유전체 조성물은 Si 함유 유리 형성 화합물 중에서 선택되는 제5부성분을 포함할 수 있다. 상기 제5부성분은 유리 조성물 내에서 다른 성분과 결합하여 유리를 형성할 수 있는 화합물이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, Si 함유 산화물, Si 함유 글래스 화합물 등이 있다.
상기 제5부성분은 상기 주성분 100몰 기준으로 0.3 ~ 3.5 몰로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 제5부성분의 함량이 0.3몰 미만인 경우 소성 온도가 올라가고 소성윈도우가 좁아지는 문제점이 있고, 3.5 몰(mole) 초과하면 소성온도는 낮아지고 소성윈도우가 넓어지나 충분한 유전율이 구현되지 않는다.
상기 본 발명에 따른 유전체 조성물로부터 제조된 유전체층은 유전상수(ε)가 X5R 특성인 경우는 2500 이상, Y5V 특성인 경우는 7000 이상의 고유전율을 가진다.
또한, 상기 유전체 조성물은 EIA 규격에서 명시한 Y5V(-50~85℃에서 15%~ -82%)의 특성 또는 X5R(-55~85℃에서 ±15% 이내)의 특성을 모두 만족하는 것이다.
즉, 기존 Y5V 보다는 보다 약환원 분위기(1% H2 미만), 낮은 온도에서 예를 들어, 1250℃ 이하, 보다 바람직하기로는 1220℃ 이하에서 소성이 가능하여 강환원 분위기 혹은 높은 온도에 의해 발생되는 크랙 등의 불량을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 고유전율 유전체 조성물로부터 제조된 유전체층을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서를 제공할 수 있다.
상기 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법은 주성분과 부성분을 포함하는 원료 분말을 혼합하여 유전체 조성물을 제조하는 단계, 상기 유전체 조성물을 성형하고, 적층시켜 적층 세라믹 시트를 제조하는 단계, 및 상기 적층 세라믹 시트를 가소한 뒤, 환원분위기 하에서 소성 및 재산화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유전체 조성물을 이용하여 세라믹 시트를 제조하는 경우, 통상의 바인더, 용매 등을 사용할 수 있고, 이들에 특별히 한정되지 않는다.
특별히, 본 발명에서는 상기 적층 세라믹 콘덴서의 제조시 환원 분위기는 0.01~1.0% H2인 조건에서 수행될 수 있는데, 이는 종래의 강환원 조건보다 매우 낮은 조건이라 할 수 있다. 따라서, 이러한 약환원 분위기에서 소성시키는 경우, 강환원에서 소성시킴에 있어 발생되는 여러 가지 불량 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 적층 세라믹 시트의 소성은 1150~1250℃의 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 종래 적층 세라믹 시트의 소성은 대부분 1250℃를 초과하여 높은 온도에서만 가능하였고, 이에 따라 크랙 등의 불량 발생 문제가 있었으나, 본 발명에서는 소성 온도를 낮춤으로써 이러한 종래 문제들을 해결할 수 있게 되었다.
이하에 본 발명을 실시예에 따라 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
실시예 1~11, 및 비교예 1~12
다음 표 1과 같은 조성으로 된 원료분말을　지르코니아 볼을 혼합/분산 메디아로 사용하고 에탄올/톨루엔과　분산제 및 바인더를 혼합 후, 15　시간　동안 볼밀링　하였다. 제조된 슬러리는 소형 닥터 블레이드(doctor blade) 방식의 코터를 이용하여 액티브용 성형 시트 및 커버용 성형 시트를 3~5 ㎛(액티브용), 10~13㎛(커버용)의 두께로 성형하였다. 액티브용 성형 시트는 내부전극을 인쇄 후에 시트를 25층으로, 커버는 20층 적층(커버는 10~13㎛의 두께)하여　가소한 뒤에 환원 분위기(0.08% H2), 다음 표 2와 같은 1100 ~ 1300℃의 온도에서 2 시간 동안 소성시킨 뒤, 1000℃에서 재산화를 위해 3시간 동안 열처리하였다.
성형된 세라믹 시트에 Ni 전극을 인쇄하여 적층하고 압착, 절단한 칩을 탈 바인더를 위해 가소한 후 1150~1250℃ 사이에서 소성을 진행하여 적층 세라믹 콘덴서를 얻었다.
함량:몰 m x y 제1부성분
(Al산화물)		 제2부성분 제3부성분 제4부성분 제5부성분
(SiO2)
실시예1 1.010 0.05 0.15 0.12 Mg 0.0
Ba 0.2
Ca 0.0		 Y 　0.7
Yb 0.0
Dy 0.3		 Mn 0.2
Cr 0.3
Mo 0.0		 0.8
실시예2 0.995 0.10 0.15 0.08 Mg 0.0
Ba 0.2
Ca 0.8		 Y 　0.7
Yb 0.0
Dy 0.3		 Mn 0.2
Cr 0.3
Mo 0.0		 0.8
실시예3 1.005 0.05 0.15 0.2 Mg 0.1
Ba 0.3
Ca 0.0		 Y 　0.5
Yb 0.0
Dy 0.0		 Mn 0.2
Cr 0.0
Mo 0.0		 1.2
실시예4 1.002 0.05 0.15 0.10 Mg 0.0
Ba 0.6
Ca 0.0		 Y 　0.0
Yb 0.0
Dy 1.0		 Mn 0.5
Cr 0.0
Mo 0.0		 1.0
실시예5 1.000 0.005 0.03 0.20 Mg 1.0
Ba 0.8
Ca 0.0		 Y 　2.8
Yb 0.0
Dy 0.0		 Mn 0.1
Cr 0.1
Mo 0.0		 1.5
실시예6 1.000 0.01 0.15 1.0 Mg 1.0
Ba 1.2
Ca 0.8		 Y 　0.0
Yb 0.0
Dy 1.5		 Mn 0.1
Cr 0.2
Mo 0.0		 1.8
실시예7 1.000 0.05 0.20 0.2 Mg 0.7
Ba 0.9
Ca 1.8		 Y 　0.05
Yb 0.05
Dy 1.0		 Mn 0.2
Cr 0.1
Mo 0.0		 1.5
실시예8 1.002 0.10 0.02 0.02 Mg 0.5
Ba 1.5
Ca 0.0		 Y 　0.0
Yb 0.0
Dy 1.2		 Mn 0.3
Cr 0.0
Mo 0.0		 2.0
실시예9 0.998 0.10 0.07 0.05 Mg 0.7
Ba 0.5
Ca 1.5		 Y 　0.9
Yb 0.0
Dy 2.1		 Mn 0.8
Cr 0.2
Mo 0.0		 1.5
실시예10 1.010 0.05 0.02 0.12 Mg 0.3
Ba 0.9
Ca 1.9		 Y 　0.2
Yb 0.0
Dy 0.1		 Mn 0.2
Cr 0.3
Mo 0.0		 0.8
실시예11 0.995 0.05 0.01 0.08 Mg 1.5
Ba 0.2
Ca 0.8		 Y 　0.7
Yb 0.0
Dy 0.3		 Mn 0.2
Cr 0.5
Mo 0.0		 1.5
비교예1 1.001 0.09 0.14 0.12 Mg 0.0
Ba 0.2
Ca 0.0		 Y 　0.7
Yb 0.0
Dy 0.3		 Mn 0.2
Cr 0.3
Mo 0.6		 0.15
비교예2 1.003 0.04 0.01 0.12 Mg 0.0
Ba 0.0
Ca 0.4		 Y 　0.7
Yb 1.6
Dy 0.3		 Mn 0.2
Cr 0.3
Mo 0.0		 4.5
비교예3 0.999 0.01 0.17 0.12 Mg 0.1
Ba 3.5
Ca 0.8		 Y 　0.7
Yb 0.0
Dy 0.3		 Mn 0.2
Cr 0.3
Mo 0.0		 1.8
비교예4 0.994 0 0.20 0.01 Mg 2.0
Ba 1.5
Ca 0.0		 Y 　2.5
Yb 1.5
Dy 0.0		 Mn 0.0
Cr 0.0
Mo 0.1		 1.8
비교예5 1.003 0.05 0.10 0.2 Mg 1.0
Ba 1.0
Ca 1.0		 Y 　0.0
Yb 0.0
Dy 2.0		 Mn 0.5
Cr 0.1
Mo 0.0		 4.0
비교예6 1.007 0.05 0.15 0 Mg 2.0
Ba 1.0
Ca 0.0		 Y 　4.0
Yb 0.0
Dy 0.0		 Mn 0.2
Cr 0.2
Mo 0.0		 1.0
비교예7 0.998 0.1 0.2 1.1 Mg 0.0
Ba 0.5
Ca 0.0		 Y 　0.7
Yb 0.0
Dy 0.0		 Mn 0.8
Cr 0.2
Mo 0.0		 1.5
비교예8 1.011 0.12 0.20 0.12 Mg 0.0
Ba 0.2
Ca 0.8		 Y 　0.7
Yb 0.0
Dy 0.3		 Mn 0.2
Cr 0.3
Mo 0.0		 0.8
비교예9 0.994 0.03 0.22 - Mg 2.0
Ba 1.5
Ca 0.0		 Y 　2.5
Yb 1.5
Dy 0.0		 Mn 0.0
Cr 0.0
Mo 0.1		 1.8
비교예10 1.003 0.05 0.10 0.2 Mg 1.0
Ba 1.0
Ca 1.0		 Y 　0.0
Yb 0.0
Dy 0.2		 Mn 0.5
Cr 0.1
Mo 0.0		 3.7
비교예11 1.007 0.05 0.15 0.5 Mg 2.0
Ba 2.1
Ca 0.0		 Y 　3.0
Yb 0.0
Dy 0.0		 Mn 0.2
Cr 0.2
Mo 0.0		 1.5
비교예12 1.011 0.12 0.20 0.12 Mg 0.05
Ba 0.2
Ca 0.8		 Y 　0.7
Yb 0.0
Dy 0.3		 Mn 0.2
Cr 0.3
Mo 0.0		 0.8
실험예
상온 정전용량 및 유전손실은 LCR meter 이용하여 1 kHz, 1 V에서 측정하였고, 상온 절연을 DC 250V 을　인가한 상태에서 60초 경과 후 측정하였다. 온도에 따른 정전용량의 변화는 -55~85℃의 온도 범위에서 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
소성 온도[℃] 85℃ TCC[%] 유전상수(ε) Type of TCC*
실시예1 1200 -64 8200 F
실시예2 1200 -74 9500 F
실시예3 1210 -80 12100 F
실시예4 1190 -72 8800 F
실시예5 1200 -13 2800 A
실시예6 1180 -59 3000 F
실시예7 1180 -14 2700 A
실시예8 1180 -13 2600 A
실시예9 1180 -15 2500 A
실시예10 1250 -12 2700 A
실시예11 1180 -8 3200 A
비교예1 1280 -75 11000 F
비교예2 1250 -13 1800 A
비교예3 1180 -10 2100 A
비교예4 1260 -20 2600 F
비교예5 1200 -19 2400 F
비교예6 1260 -50 8000 F
비교예7 1180 -34 4500 F
비교예8 1250 -39 6500 F
비교예9 1200 -19 2600 F
비교예10 1220 -65 8000 F
비교예11 1270 -30 3000 F
비교예12 1250 -39 8500 F
* : Type of TCC에서 A : X5R, F : Y5V임
상기 표 1과 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 유전체 조성물을 이용하는 경우 약환원 조건 및 낮은 온도에서 소성이 가능함을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유전체 조성물의 경우 제조된 유전체층의 유전상수가 모두 본 발명의 범위를 벗어나는 유전체 조성물을 이용한 비교예에 비해 높음을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유전체 조성물은 EIA 규격에서 명시한 Y5V(-50~85℃에서 15% ~ -82%)의 특성 또는 X5R(-55~85℃에서 ±15% 이내)의 특성을 모두 만족하는 결과를 나타냈다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (7)

  1. 일반식 (Ba1 - XCax)m(Ti1 - yZry)O3(0.995≤m≤1.010, 0.001≤x≤0.10, 0.001≤y≤0.20)로 표시되는 화합물을 주성분으로 하고;
    Al 산화물을 제1부성분;
    Mg, Sr, Ba, Ca, 및 Zr로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제2부성분;
    Sc, Y, La, Ac, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제3부성분;
    Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, 및Ni 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 및 이들의 염을 제4부성분; 및
    Si 함유 유리 형성 화합물 중에서 선택되는 제5부성분을 포함하는 고유전율 유전체 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 상기 주성분 100 몰(mole)을 기준으로 제1부성분 0.001 ~1.0 몰(mole), 제2부성분 0.01~4.00 몰(mole), 제3부성분 0.01 ~ 3.0 몰(mole), 제4부성분 0.01 ~ 1.5 몰(mole), 및 제5부성분 0.3 ~ 3.5 몰(mole) 을 포함하는 고유전율 유전체 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유전체 조성물은 EIA 규격에서 명시한 Y5V 혹은 X5R 특성을 만족하는 것인 고유전율 유전체 조성물.
  4. 제 1항에 따른 고유전율 유전체 조성물을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서.
  5. 주성분과 부성분을 포함하는 원료 분말을 혼합하여 유전체 조성물을 제조하는 단계,
    상기 유전체 조성물을 성형하고, 적층시켜 적층 세라믹 시트를 제조하는 단계, 및
    상기 적층 세라믹 시트를 가소한 뒤, 환원분위기 하에서 소성 및 재산화시키는 단계를 포함하는 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 환원 분위기는 0.01~1.0% H2인 것인 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 적층 세라믹 시트의 소성은 1150~1250℃의 온도에서 수행되는 것인 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법.
KR1020110081718A 2010-11-08 2011-08-17 유전체 조성물, 이를 포함하는 적층 세라믹 콘덴서, 및 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법 KR20120089549A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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