KR20150027165A

KR20150027165A - 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20150027165A
Application number: KR1020147036948A
Authority: KR
Inventors: 타카후미 오카모토
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2015-03-11
Also published as: CN104395977A; CN104395977B; US20150103467A1; JP5994853B2; WO2014010273A1; US9373445B2; KR101650745B1; JPWO2014010273A1

Abstract

고온 부하 시험에서의 절연 저항의 경시 변화가 작고, 절연성 열화 내성이 뛰어난 신뢰성이 높은 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조방법을 제공한다. 복수의 결정입자를 포함하는 유전체 세라믹을 가지며, 복수의 유전체층(11)과, 유전체층간의 복수의 계면에 형성된 복수의 내부전극(12)을 가지는 적층체(10); 및 외부전극(13a, 13b);을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서에 있어서, 적층체가, Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물, La, Mg, Mn 및 Al을 포함하고, Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn, Al의 함유량의 비율이, Ti를 100몰부로 했을 때에 La:0.2∼1.2몰부, Mg:0.1몰부 이하, Mn:1.0∼3.0몰부, Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있으며, 유전체층에 포함되는 결정입자의, 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 요건을 만족하도록 한다.

Description

적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조방법{LAMINATE CERAMIC CAPACITOR AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 자세하게는 적층되어 있는 복수의 유전체층과, 유전체층간의 복수의 계면에 배치되어 있는 복수의 내부전극을 가지는 적층체; 및 적층체의 외표면에 형성되며, 내부전극과 전기적으로 접속되어 있는 외부전극;을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서와 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 전자기기의 소형·경량화에 따라서 소형이고, 대용량을 취득하는 것이 가능한 적층 세라믹 콘덴서가 널리 이용되고 있다. 이 적층 세라믹 콘덴서는, 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이 적층되어 있는 복수의 유전체층(유전체 세라믹층, 11)과, 유전체층(11)간의 복수의 계면에 배치되어 있는 복수의 내부전극(12)을 가지는 적층체(10); 및 적층체(10)의 양단면(兩端面)에, 번갈아 반대측의 단면에 노출된 내부전극(12)과 도통하도록 배치된 한 쌍의 외부전극(13a, 13b);을 포함한 구조를 가지고 있다.

그리고, 이러한 적층 세라믹 콘덴서에서는 유전체층을 구성하는 재료로서, 높은 비유전율을 가지는 Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물을 주된 성분으로 하는 유전체 세라믹 재료가 널리 이용되고 있다.

그리고, 그러한 유전체 세라믹 재료로서, 미(未)반응인 BaO의 함유량이 0.7중량% 이하이며, Ba/Ti비가 1.005∼1.025인 BaTiO₃ 95.0∼98.0mol%와, La, Nd, Sm, Dy, Er 중에서 선택되는 적어도 1종류의 희토류 산화물을 2.0∼5.0mol% 함유하는 주성분 100중량부에 대하여, 부성분으로서 MnO를 0.3∼1.5중량부 및 BaO-SrO-Li₂O-SiO₂를 주요 성분으로 하는 산화물 유리를 0.5∼2.5중량부 함유하는 비환원성 유전체 자기 조성물이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

이 비환원성 유전체 자기 조성물은 용량온도 특성이 양호하고, 적층 세라믹 콘덴서의 유전체층(유전체 세라믹층)으로서 이용함으로써 유전체층을 박층화할 수 있다고 되어 있다.

그러나, 상기 종래의 비환원성 유전체 자기 조성물의 재료 조성으로는, 박층화가 진행된 적층 세라믹 콘덴서의 유전체층으로서 이용한 경우에, 고온 부하 시험에서의 절연 저항의 경시 변화가 크고, 충분한 신뢰성을 구비한 적층 세라믹 콘덴서를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.

일본국 공개특허공보 평4-169003호

본 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로, 고온 부하 시험에서의 절연 저항의 경시 변화가 작으며, 절연성 열화 내성이 뛰어난 신뢰성이 높은 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는,

복수의 결정입자를 포함하는 유전체 세라믹을 가지며, 적층되어 있는 복수의 유전체층과, 상기 유전체층간의 복수의 계면에 배치되어 있는 복수의 내부전극을 가지는 적층체; 및

상기 적층체의 외표면에 형성되며, 상기 내부전극과 전기적으로 접속되어 있는 외부전극;을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서,

상기 적층체가,

Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물, La, Mg, Mn 및 Al을 포함하고,

Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율이, Ti를 100몰부로 했을 때에

La:0.2∼1.2몰부

Mg:0.1몰부 이하

Mn:1.0∼3.0몰부

Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있으며,

상기 유전체층에 포함되는 상기 결정입자의, 상기 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는,

상기 적층체가,

상기 적층체를 용해 처리해서 용액으로 한 경우에 있어서, 상기 용액 중의 Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율이, Ti를 100몰부로 했을 때에

La:0.2∼1.2몰부

Mg:0.1몰부 이하

Mn:1.0∼3.0몰부

Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있으며,

한편, 본 발명에서 "적층체를 용해 처리해서 용액으로 한 경우"란 적층체를 산에 의해 용해해서 용액으로 한 경우나, 적층체를 알칼리 융해한 후, 산 등에 녹여서 용액으로 한 경우 등을 의미하는 개념이며, 용해 처리해서 용액으로 하는 방법에 특별한 제약은 없다.

또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는,

상기 유전체층이,

La:0.2∼1.2몰부

Mg:0.1몰부 이하

Mn:1.0∼3.0몰부

Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있으며,

또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법은,

복수의 결정입자를 포함하는 유전체 세라믹을 가지며, 적층되어 있는 복수의 유전체층과, 상기 유전체층간의 복수의 계면에 배치되어 있는 복수의 내부전극을 가지는 적층체를 포함한 적층 세라믹 콘덴서를 제조하기 위한 방법으로서,

(a) Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물을 함유하는 분말, La 화합물 분말, Mg 화합물 분말, Mn 화합물 분말 및 Al 화합물 분말을 혼합해서 슬러리화함으로써,

Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율이, Ti의 함유량을 100몰부로 했을 때에

La:0.2∼1.2몰부

Mg:0.1몰부 이하

Mn:1.0∼3.0몰부

Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있는 세라믹 슬러리를 조제하는 공정;

(b) 상기 세라믹 슬러리를 시트 형상으로 성형하여, 세라믹 그린시트를 얻는 공정;

(c) 상기 세라믹 그린시트와, 소성 후에 내부전극이 되는 도체 패턴이 적층된 미소성의 적층체를 형성하는 공정; 및

(d) 상기 미소성의 적층체를 소성하고, 유전체층간에 내부전극이 배치된 구조를 가지며, 상기 유전체층에 포함되는 상기 결정입자의, 상기 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 적층체를 얻는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는 복수의 결정입자를 포함하는 유전체 세라믹을 가지는 복수의 유전체층(유전체 세라믹층)과, 상기 유전체층간의 복수의 계면에 배치되어 있는 복수의 내부전극을 가지는 "적층체"가, Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물과 La, Mg, Mn, Al을 포함하고, Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율이, Ti를 100몰부로 했을 때에 La:0.2∼1.2몰부, Mg:0.1몰부 이하, Mn:1.0∼3.0몰부, Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있으며, 유전체층에 포함되는 결정입자의, 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 조건을 만족하도록 구성되어 있으므로, 유전체층의 비유전율이 높고, 소형 대용량을 실현하는 것이 가능하며, 게다가 제품의 고온 부하 시험에서의 MTTF가 높고, 신뢰성이 높은 적층 세라믹 콘덴서를 얻을 수 있다.

즉, Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물로서, La, Mg, Mn, Al이 첨가된 페로브스카이트형 화합물에 있어서, Ti에 대한 La, Mg, Mn, Al의 비율을 본 발명과 같은 범위로 하며, 유전체층에 포함되는 결정입자의, 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수를 3개 이하로 저하시킴(입계수를 저하시킴)으로써, 높은 비유전율을 확보하면서, 한층 높은 절연성 열화 내성을 실현하는 것이 가능하게 된다. 즉, 적층 세라믹 콘덴서에서는, 유전체층에 존재하는 입계가 절연성을 열화시켜서 고장의 원인이 되기 때문에, 입계수를 저하시킴으로써 특성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 복수의 유전체층과, 상기 유전체층간의 복수의 계면에 배치되어 있는 복수의 내부전극을 가지는 상술한 "적층체"를 용해 처리해서 용액으로 한 경우에, 상기 "용액" 중의 Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn, Al의 함유량의 비율이, Ti를 100몰부로 했을 때에 La:0.2∼1.2몰부, Mg:0.1몰부 이하, Mn:1.0∼3.0몰부, Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있으며, 유전체층에 포함되는 결정입자의, 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 조건을 만족하도록 구성한 경우에도, 유전체층의 비유전율이 높고, 소형 대용량을 실현하는 것이 가능하며, 게다가, 제품의 고온 부하 시험에서의 MTTF가 높고, 신뢰성이 높은 적층 세라믹 콘덴서를 얻을 수 있다.

또한, 상기 적층체를 구성하는 "유전체층"이, Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물과 La, Mg, Mn, Al을 포함하고, Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn, Al의 함유량의 비율이, Ti를 100몰부로 했을 때에 La:0.2∼1.2몰부, Mg:0.1몰부 이하, Mn:1.0∼3.0몰부, Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있으며, 유전체층에 포함되는 결정입자의, 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 조건을 만족하도록 구성한 경우에도, 유전체층의 비유전율이 높고, 소형 대용량을 실현하는 것이 가능하며, 게다가, 제품의 고온 부하 시험에서의 MTTF가 높고, 신뢰성이 높은 적층 세라믹 콘덴서를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법은 Ba와 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물을 함유하는 분말과, La 화합물 분말, Mg 화합물 분말, Mn 화합물 분말, Al 화합물 분말을 혼합해서 슬러리화하고, Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율이, Ti의 함유량을 100몰부로 했을 때에 La:0.2∼1.2몰부, Mg:0.1몰부 이하, Mn:1.0∼3.0몰부, Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있는 세라믹 슬러리를 조제하고, 이 세라믹 슬러리를 성형해서 얻어지는 세라믹 그린시트와, 소성 후에 내부전극이 되는 도체 패턴이 적층된 미소성의 적층체를 형성한 후, 미소성의 적층체를 소성하고, 유전체층간에 내부전극이 배치된 구조를 가지며, 유전체층에 포함되는 결정입자의, 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 적층체를 얻도록 하고 있으므로, 상술한 본 발명의 요건을 구비한 적층 세라믹 콘덴서를 효율적으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 정면 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 유전체층 1층당 결정입자의 평균 개수를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하에 본 발명의 실시형태를 나타내고, 본 발명의 특징으로 하는 바를 더욱 자세하게 설명한다.

[적층 세라믹 콘덴서의 제작]

적층 세라믹 콘덴서를 제작하기 위해서, 우선, Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물(티탄산 바륨계 복합 산화물)의 출발 원료로서, BaCO₃ 및 TiO₂의 각 분말을 준비했다.

다음으로, 각 분말을 Ti에 대한 Ba의 함유량의 비율이, Ti 100몰부에 대하여 102.5몰부의 비율이 되도록 칭량(秤量)했다.

그리고, 칭량한 각 분말을, 물을 매체로 해서 볼밀에 의해 혼합하고, 1050℃로 가소(calcination)를 실시한 후, 분쇄함으로써 Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물 분말(세라믹 분말)을 얻었다.

이 Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물 분말에 있어서, Ba 사이트에 Ca, Sr가, Ti 사이트에 Zr, Hf가 포함되어 있어도 좋다.

또한, 이 실시형태에서는 1050℃에서 가소를 실시했지만, 가소 온도는 이것에 한정되는 것이 아니고, 원하는 특성을 얻는데에 적합한 온도를 적절히 선택할 수 있다.

다음으로, 상술한 바와 같이 해서 제작한 페로브스카이트형 화합물 분말에 대하여, 상기 분말 중의 Ti에 대한 각 첨가 성분의 함유량의 비율이, Ti 100몰부에 대하여, 표 1A, 표 1B에 나타낸 비율(몰부)이 되도록 R₂O₃(R=La, Gd, Dy), Al₂O₃, MgCO₃, MnCO₃을 첨가하고, 또 SiO₂를 1.5몰부의 비율이 되도록 첨가하고, 볼밀에 의해 수 중에서 혼합해서 유전체 원료를 얻었다.

얻어진 유전체 원료를 산에 의해 용해하고, ICP 발광 분광 분석한 바, 표 1A, 표 1B에 나타낸 조성과 거의 동일한 것이 확인되었다.

이 유전체 원료에 폴리비닐부티랄계 바인더와 에탄올 등의 유기용매를 첨가해서 볼밀에 의해 습식 혼합하여, 세라믹 슬러리를 제작했다.

그리고, 이 세라믹 슬러리를 닥터 블레이드법에 의해 소성 후의 유전체층(유전체 세라믹층)의 두께가 2.0㎛가 되도록 시트 성형하여, 직사각형의 세라믹 그린시트를 얻었다. 다음으로, 상기 세라믹 그린시트 상에 Ni를 도전성분으로서 포함하는 도전 페이스트를 스크린 인쇄하여, 소성 후에 내부전극이 되는 도체 패턴(내부전극 패턴)을 형성했다.

도체 패턴(내부전극 패턴)이 형성된 세라믹 그린시트를 도체 패턴이 인출되어 있는 측이 번갈아 반대측이 되도록 복수장 적층해서, 미소성의 적층체를 얻었다. 그리고 이 미소성의 적층체를 공기 중에서 270℃로 가열함으로써 바인더를 제거했다.

그리고, 바인더가 제거된 후의 적층체를, H₂-N₂-H₂O 가스로 이루어지는 환원성 분위기 중에서 1160∼1260℃로 2시간 유지해서 소성함으로써, 소결된 적층체를 얻었다. 또한, 이 소성의 공정에서는, 2시간 유지할 때의 온도를, 상술한 1160∼1260℃의 범위로 적절히 조정함으로써 유전체층(유전체 세라믹층)에 포함되는 결정입자의 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수(평균 입자수)를 제어했다.

다음으로, 얻어진 소결된 적층체의 단면에 Cu 전극 페이스트를 도포하고, 베이킹해서 외부전극을 형성함으로써, 적층 세라믹 콘덴서(표 1A, 표 1B의 시료번호 1∼30의 특성 측정용 시료)를 얻었다. 이 적층 세라믹 콘덴서의 모식적인 사시도를 도 1에, 모식적인 정면 단면도를 도 2에 나타낸다.

도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 이 적층 세라믹 콘덴서는 적층되어 있는 복수의 유전체층(유전체 세라믹층, 11)과, 유전체층(11)간의 복수의 계면에 배치되어 있는 복수의 내부전극(12)을 가지는 적층체(적층 세라믹 소자, 10)의 양단면에, 번갈아 반대측의 단면에 노출된 내부전극(12)과 도통하도록 한 쌍의 외부전극(Cu 전극, 13a, 13b)이 배치된 구조를 가지고 있다.

또한, 상기와 같이 해서 제작한 적층 세라믹 콘덴서의 치수는 폭(W) 1.0mm, 길이(L) 2.0mm, 두께(T) 0.4mm이며, 내부전극간에 개재하는 유전체층(11)의 두께는 2.0㎛, 내부전극(12)의 두께는 1.0㎛였다. 또한, 외층부를 제외한 유효 유전체 세라믹층의 총수는 100이며, 1층당 대향 전극 면적은 1.6㎟였다.

얻어진 적층 세라믹 콘덴서의 외부전극(Cu 전극)을 제거한 후, 외부전극이 제거된 후의 적층체를 산에 의해 용해해서 ICP 발광 분광 분석한 바, 내부전극 성분의 Ni를 제외하고는 표 1A, 표 1B에 나타낸 조성과 거의 동일한 조성을 가지고 있는 것이 확인되었다.

[유전체층에 포함되는 결정입자의 유전체층 1층당 평균 개수의 측정]

또한, 유전체층에 포함되는 결정입자의 유전체 1층당 평균 개수(평균 입자수)를 인터셉션법(interception method)에 의해 구했다. 이 결정입자의 유전체 1층당 평균 개수의 구체적인 측정방법은 아래와 같다.

먼저, 상기 적층 세라믹 콘덴서의 길이(L) 방향의 거의 중앙에서 폭(W) 방향 및 두께(T) 방향을 따라서 적층체(적층 세라믹 소자, 10)를 파단했다. 그리고, 유전체층(11)에서의 그레인 간의 경계(입계)를 명확히 하기 위해서, 파단한 적층체 (시료)를 열처리했다. 열처리의 온도는 그레인 성장하지 않는 온도이면서 입계가 명확해지는 온도로 하고, 이 실시형태에서는 1000℃로 했다.

그리고, 상술한 바와 같이 해서 파단한 적층체(10)의 파단면(WT면)에서의 W, T 방향 각각 1/2 정도의 위치 근방 영역(즉, 파단면의 대략 중앙 영역)을 측정영역 F(도 3)로 해서, 주사형 전자현미경(SEM)에 의해 10000배로 관찰했다.

우선, 측정영역에서 200개의 결정입자를 무작위로 추출하고, 각 결정입자의 내부전극의 주면(主面)에 대해서 평행한 방향에서의 최대 길이를 입경으로 하는 직경법을 이용해서 200개의 결정입자의 입경을 측정하고, 그 평균치를 구해서 평균 입경으로 했다.

또한, 측정영역의 SEM 화상으로부터 5층의 유전체층을 무작위로 추출하고, 각 층에 있어서, 각 층과 인접하는 내부전극의 주면과 직교하는 선을 상기 평균 입경의 간격으로 20개 긋고(5층으로 합계 100개), 각각의 선이 가로지르는 결정입자의 개수를 계측했다. 이를 합해서, 상기 선의 합계수 100으로 나눈 값을 A로 한다. 이를 각 시료번호의 시료마다 5개의 시료에 대해서 실시하고, 얻어진 A의 평균치를 1 소자당 결정입자의 평균 개수(유전체층 1층당 적층방향의 평균 입자수)로 했다.

이 실시형태에서 제작한 시료번호 1∼30의 시료(적층 세라믹 콘덴서)의 1층당 결정입자의 평균 개수(평균 입자수)의 측정 결과를 표 1A, 표 1B에 함께 나타낸다.

[고온 부하 시험]

또한, 상술한 바와 같이 해서 얻어진 적층 세라믹 콘덴서에 대해서 고온 부하 시험을 실시했다. 이 고온 부하 시험에서는 온도 150℃에서 30V의 전압을 인가하고, 절연 저항의 경시 변화를 관찰했다.

한편, 고온 부하 시험은 각 시료번호의 시료 100개에 대해서 실시하고, 절연 저항치가 100㏀ 이하가 된 시료를 고장으로 판정하고, 고장 시간의 와이불(Weibull) 해석에 의해 50%의 평균 고장 시간(MTTF)을 구했다. MTTF는 650h 이하인 것을 규격 외로 했다.

이 실시형태에 있어서 제작한 시료번호 1∼30의 시료(적층 세라믹 콘덴서)의 고온 부하 시험의 결과(평균 고장 시간(MTTF))를 표 1A, 표 1B에 함께 나타낸다.

[유전체층의 비유전율의 측정]

또한, 유전체층의 비유전율은 적층 세라믹 콘덴서의 정전 용량으로부터 산출했다. 적층 세라믹 콘덴서의 정전 용량은, 디지털 LCR 미터(HP사 제조 4284A)에서 주파수 1kHz, 측정 전압 1Vrms/㎛의 조건하에서 측정했다. 한편, 이 실시형태에서는 비유전율 ε_r:3000 이상을 기준으로 했다.

이 실시형태에서 제작한 시료번호 1∼30의 시료의 유전체층의 비유전율 ε_r을 표 1A, 표 1B에 함께 나타낸다.

[표 1A]

[표 1B]

한편, 표 1A, 표 1B에서 시료번호에 *를 붙인 시료는 본 발명의 요건을 만족하지 않는 시료이고, 다른 시료는 본 발명의 요건을 나타내는 시료이다.

[특성 평가]

표 1A, 표 1B로부터, 본 발명의 요건을 구비한 시료(시료번호에 *를 붙이지 않은 시료)는 고온 부하 시험에서 MTTF의 값이 650h 이상이며, 절연성 열화 내성이 크고, 높은 신뢰성을 구비하고 있는 것이 확인되었다.

또한, 본 발명의 요건을 구비한 시료(시료번호에 *를 붙이지 않은 시료)에 있어서는, 유전체층이 높은 비유전율을 나타내는 것이 확인되었다.

이에 대비해서, 예를 들면 시료번호 1, 2의 시료와 같이 La의 첨가량이 0.1몰부로 적은 시료인 경우, 유전체층 1층당 결정입자의 평균 개수(평균 입자수)에 상관없이, 고온 부하 시험에서 절연 저항의 열화가 현저해지는 것이 확인되었다. 또한, 시료번호 14의 시료와 같이 La의 첨가량이 1.5몰부로 본 발명의 범위를 넘는 시료인 경우에도, 고온 부하 시험에서의 절연 저항의 열화가 현저해지는 것이 확인되었다.

또한, 시료번호 3, 5, 10, 12, 20, 21, 25, 26의 시료와 같이, 본 발명의 범위 내에서 La를 포함하는 조성의 시료이더라도 유전체층 1층당 결정입자의 평균 개수(평균 입자수)가 많은 시료(3개를 넘는 것)는, 유전체층 1층당 결정입자의 평균 개수가 본 발명의 범위 내에 있는 시료와 비교해서 고온 부하 시험에서의 내성이 떨어지는 것이 확인되었다.

또한, 시료번호 8, 9의 시료와 같이 Mg 첨가량이 본 발명의 범위를 넘어서 많은 시료는 유전체층 1층당 결정입자의 평균 개수에 상관없이, Mg 첨가량이 본 발명의 범위 내에 있는 시료에 비해서 고온 부하 시험에서의 내성이 떨어지는 것이 확인되었다.

또한, 시료번호 15, 16의 시료와 같이 Al 첨가량이 본 발명의 범위를 벗어난 시료도, Al 첨가량이 본 발명의 범위 내에 있는 시료에 비해서 고온 부하 시험에 서의 내성이 떨어지는 것이 확인되었다.

또한, 시료번호 23, 24의 시료와 같이 Mn 첨가량이 본 발명의 범위를 벗어난 시료도, Mn 첨가량이 본 발명의 범위 내에 있는 시료에 비해서 고온 부하 시험에서 내성이 떨어지는 것이 확인되었다.

또한, 시료번호 27∼30의 시료와 같이 희토류원소에, La가 아니라 Gd, Dy를 이용한, 본 발명의 요건을 구비하지 않는 시료의 경우도, 본 발명의 범위 내에 있는 시료에 비해서 고온 부하 시험에서의 내성이 떨어지는 것이 확인되었다.

이상의 결과로부터, 적층체에 대해서 ICP 발광 분광 분석을 실시한 경우에 있어서, Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율이, Ti의 함유량을 100몰부로 했을 때에 La:0.2∼1.2몰부, Mg:0.1몰부 이하, Mn:1.0∼3.0몰부, Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있으며, 결정입자의 유전체층 1층당 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 범위에 있는 시료에서는 유전체층이 높은 비유전율을 나타내고, 고온 부하 시험에서의 절연성 열화 내성이 크고, 높은 신뢰성을 구비하는 적층 세라믹 콘덴서가 얻어지는 것이 확인되었다.

상기 실시형태에서는 적층체에 대해서 Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율을 조사하도록 했지만, 적층체를 구성하는 유전체층에 대해서 Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율을 조사하는 것도 가능하다.

한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 적층체를 구성하는 유전체층이나 내부전극의 층수, 적층체 혹은 유전체에 있어서의 Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율 등에 대해서, 발명의 범위 내에서 각종 응용, 변형을 가하는 것이 가능하다.

10 적층체(적층 세라믹 소자)
11 유전체층(유전체 세라믹층)
12 내부전극
13a, 13b 외부전극
F 측정영역
L 길이
T 두께
W 폭

Claims

복수의 결정입자를 포함하는 유전체 세라믹을 가지며, 적층되어 있는 복수의 유전체층과, 상기 유전체층간의 복수의 계면에 배치되어 있는 복수의 내부전극을 가지는 적층체; 및
상기 적층체의 외표면에 형성되며, 상기 내부전극과 전기적으로 접속되어 있는 외부전극;을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서,
상기 적층체가,
Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물, La, Mg, Mn 및 Al을 포함하고,
Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율이, Ti를 100몰부로 했을 때에
La:0.2∼1.2몰부
Mg:0.1몰부 이하
Mn:1.0∼3.0몰부
Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있으며,
상기 유전체층에 포함되는 상기 결정입자의, 상기 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
복수의 결정입자를 포함하는 유전체 세라믹을 가지며, 적층되어 있는 복수의 유전체층과, 상기 유전체층간의 복수의 계면에 배치되어 있는 복수의 내부전극을 가지는 적층체; 및
상기 적층체의 외표면에 형성되며, 상기 내부전극과 전기적으로 접속되어 있는 외부전극;을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서,
상기 적층체가,
Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물, La, Mg, Mn 및 Al을 포함하고,
상기 적층체를 용해 처리해서 용액으로 한 경우에 있어서, 상기 용액 중의 Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율이, Ti를 100몰부로 했을 때에
La:0.2∼1.2몰부
Mg:0.1몰부 이하
Mn:1.0∼3.0몰부
Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있으며,
상기 유전체층에 포함되는 상기 결정입자의, 상기 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
복수의 결정입자를 포함하는 유전체 세라믹을 가지며, 적층되어 있는 복수의 유전체층과, 상기 유전체층간의 복수의 계면에 배치되어 있는 복수의 내부전극을 가지는 적층체; 및
상기 적층체의 외표면에 형성되며, 상기 내부전극과 전기적으로 접속되어 있는 외부전극;을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서로서,
상기 유전체층이,
Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물, La, Mg, Mn 및 Al을 포함하고,
Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율이, Ti를 100몰부로 했을 때에
La:0.2∼1.2몰부
Mg:0.1몰부 이하
Mn:1.0∼3.0몰부
Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있으며,
상기 유전체층에 포함되는 상기 결정입자의, 상기 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
복수의 결정입자를 포함하는 유전체 세라믹을 가지며, 적층되어 있는 복수의 유전체층과, 상기 유전체층간의 복수의 계면에 배치되어 있는 복수의 내부전극을 가지는 적층체를 포함한 적층 세라믹 콘덴서를 제조하기 위한 방법으로서,
(a) Ba 및 Ti를 포함하는 페로브스카이트형 화합물을 함유하는 분말, La 화합물 분말, Mg 화합물 분말, Mn 화합물 분말 및 Al 화합물 분말을 혼합해서 슬러리화함으로써,
Ti의 함유량에 대한 La, Mg, Mn 및 Al의 함유량의 비율이, Ti의 함유량을 100몰부로 했을 때에
La:0.2∼1.2몰부
Mg:0.1몰부 이하
Mn:1.0∼3.0몰부
Al:0.5∼2.5몰부의 범위에 있는 세라믹 슬러리를 조제하는 공정;
(b) 상기 세라믹 슬러리를 시트 형상으로 성형하여, 세라믹 그린시트를 얻는 공정;
(c) 상기 세라믹 그린시트와, 소성 후에 내부전극이 되는 도체 패턴이 적층된 미소성의 적층체를 형성하는 공정; 및
(d) 상기 미소성의 적층체를 소성해서, 유전체층간에 내부전극이 배치된 구조를 가지며, 상기 유전체층에 포함되는 상기 결정입자의, 상기 유전체층 1층당 적층방향의 평균 개수가 1개 이상 3개 이하인 적층체를 얻는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법.