KR20160092365A - 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터 - Google Patents

유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터 Download PDF

Info

Publication number
KR20160092365A
KR20160092365A KR1020150012910A KR20150012910A KR20160092365A KR 20160092365 A KR20160092365 A KR 20160092365A KR 1020150012910 A KR1020150012910 A KR 1020150012910A KR 20150012910 A KR20150012910 A KR 20150012910A KR 20160092365 A KR20160092365 A KR 20160092365A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
main component
subcomponent
base material
dielectric
group
Prior art date
Application number
KR1020150012910A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102149788B1 (ko
Inventor
박연정
윤석현
김창훈
전송제
박노훈
조수경
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020150012910A priority Critical patent/KR102149788B1/ko
Priority to US14/878,941 priority patent/US9576730B2/en
Priority to JP2015208215A priority patent/JP6466813B2/ja
Publication of KR20160092365A publication Critical patent/KR20160092365A/ko
Priority to JP2019002283A priority patent/JP6760689B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of KR102149788B1 publication Critical patent/KR102149788B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/018—Dielectrics
    • H01G4/06—Solid dielectrics
    • H01G4/08—Inorganic dielectrics
    • H01G4/12—Ceramic dielectrics
    • H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
    • H01G4/1218—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
    • H01G4/1227—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B18/00—Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • C04B35/468—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on barium titanates
    • C04B35/4682—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on barium titanates based on BaTiO3 perovskite phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/638—Removal thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/001—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating directly with other burned ceramic articles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/018—Dielectrics
    • H01G4/06—Solid dielectrics
    • H01G4/08—Inorganic dielectrics
    • H01G4/12—Ceramic dielectrics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/018—Dielectrics
    • H01G4/06—Solid dielectrics
    • H01G4/08—Inorganic dielectrics
    • H01G4/12—Ceramic dielectrics
    • H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
    • H01G4/1254—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on niobium or tungsteen, tantalum oxides or niobates, tantalates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/30—Stacked capacitors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262—Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/36—Glass starting materials for making ceramics, e.g. silica glass
    • C04B2235/365—Borosilicate glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5454—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6582—Hydrogen containing atmosphere
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/345—Refractory metal oxides
    • C04B2237/346—Titania or titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/704—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the ceramic layers or articles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Composite Materials (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시형태는 모재 주성분 및 부성분을 포함하며, 상기 모재 주성분은 BaTiO3를 포함하는 제1 모재 주성분 및 (Na1 - yKy)NbO3를 포함하는 제2 모재 주성분을 포함하며, 상기 모재 주성분을 (1-x)BaTiO3-x(Na1 - yKy)NbO3로 표현할 때, x는 0.005≤x≤0.5, y는 0.3≤y≤1.0을 만족하는 유전체 자기 조성물을 제공한다.

Description

유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터{DIELECTRIC CERAMIC COMPOSITION, DIELECTRIC MATERIAL AND MULTILAYER CERAMIC CAPACITOR COMPRISING THE SAME}
본 발명은 X8R 온도 특성 및 신뢰성이 보증되는 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터에 관한 것이다.
커패시터, 인덕터, 압전 소자, 바리스터, 또는 서미스터 등의 세라믹 재료를 사용하는 전자부품은 세라믹 재료로 이루어진 세라믹 본체, 본체 내부에 형성된 내부전극 및 상기 내부전극과 접속되도록 세라믹 본체 표면에 설치된 외부전극을 구비한다.
세라믹 전자부품 중 적층 세라믹 커패시터는 적층된 복수의 유전체층, 일 유전체층을 사이에 두고 대향 배치되는 내부전극, 상기 내부전극에 전기적으로 접속된 외부전극을 포함한다.
적층 세라믹 커패시터는 통상적으로 내부 전극용 페이스트와 유전체층용 페이스트를 시트법이나 인쇄법 등에 의해 적층하고 동시 소성하여 제조된다.
종래의 적층 세라믹 고용량 커패시터 등에 이용되는 유전체 재료는 티탄산바륨(BaTiO3)에 기초한 강유전체 재료로서 상온에서 높은 유전율을 가지면서 손실율(Dissipation Factor)이 비교적 작고 절연 저항 특성이 우수한 특징이 있다.
그러나, 상기 티탄산바륨(BaTiO3)에 기초한 유전체 재료는 150℃까지의 용량 온도 특성인 X8R 특성의 만족 및 신뢰성 보증에 문제가 있는 실정이다.
한국공개특허공보 1999-0075846
본 발명의 일 실시예의 목적은 X8R 온도 특성 및 신뢰성이 보증되는 신규 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 BaTiO3와 (Na1 - yKy)NbO3를 포함하는 모재 주성분이 적용된 유전체 자기 조성물을 제공하며, x는 0.005≤x≤0.5, y는 0.3≤y≤1.0이다.
본 발명의 다른 실시형태는 유전체층과 내부전극이 교대로 적층된 세라믹 본체; 및 상기 세라믹 본체의 외부면에 형성되며, 상기 제1 및 제2 내부전극과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 외부전극;을 포함하고, 상기 유전체층은 상기 유전체 조성물로 형성되는 적층 세라믹 커패시터를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, X8R 온도 특성을 만족하고 양호한 고온 내전압 특성을 구현할 수 있는 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'를 따라 취한 적층 세라믹 커패시터를 나타내는 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
본 발명은 유전체 자기 조성물에 관한 것으로, 유전체 자기 조성물을 포함하는 전자부품은 커패시터, 인덕터, 압전체 소자, 바리스터, 또는 서미스터 등이 있으며, 이하에서는 유전체 자기 조성물 및 전자부품의 일례로서 적층 세라믹 커패시터에 관하여 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 유전체 자기 조성물은 모재 주성분 및 부성분을 포함하며, 상기 모재 주성분은 BaTiO3를 포함하는 제1 모재 주성분 및 (Na1 -yKy)NbO3를 포함하는 제2 모재 주성분을 포함하며,
상기 모재 주성분을 (1-x)BaTiO3-x(Na1 - yKy)NbO3로 표현할 때, x는 0.005≤x≤0.5, y는 0.3≤y≤1.0을 만족한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 자기 조성물은 EIA(Electronic Industries Association) 규격에서 명시한 X5R(-55℃~85℃), X7R(-55℃~125℃), 그리고 X8R(-55℃~150℃) 특성을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면 모재 주성분 분말의 큐리 온도가 상승하고, 고온부 유전율이 평탄해지는 특성이 구현되어, X8R 온도 특성 및 양호한 고온신뢰성 특성 구현이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 니켈(Ni)을 내부전극으로 사용하고 1300℃ 이하에서 상기 니켈(Ni)이 산화되지 않는 환원 분위기에서 소성이 가능한 유전체 자기 조성물을 제공한다.
또한 본 발명의 일 실시형태에 의하면 상기 유전체 자기 조성물을 소결하여 형성된 유전체 재료 및 상기 유전체 자기 조성물을 이용한 적층 세라믹 커패시터를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터는 상기 온도 특성을 만족함과 동시에 우수한 신뢰성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, BaTiO3와 (Na,K)NbO3를 적정 비율로 혼합하거나 고용체를 형성하고 부성분을 소량 첨가하여 소결체를 제작하면, 유전율이 1500 이상이고 절연저항이 우수하며 X8R 온도특성의 구현이 가능하다.
고온 온도 특성(X8R 특성)을 만족하기 위하여 BaTiO3 에 CaZrO3 및 과량의 희토류 원소를 첨가하는 경우, 상기 고온 온도 특성은 구현된다 하더라도 모재 자체의 큐리 온도가 125℃이므로 고온 정전용량 변화율(temperature coefficient of capacitance, TCC) 개선에는 한계가 있다.
하지만 본 발명의 일 실시형태와 같이, 모재로 큐리온도가 높은 BaTiO3-(Na,K)NbO3 고용체를 적용하는 경우 CaZrO3나 과량의 희토류 원소를 첨가하지 않아도 X8R 특성 구현이 가능하며 기존의 BaTiO3 모재를 적용한 경우에 비해 양호한 고온부 TCC 특성의 구현이 가능하다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 자기 조성물을 적용한 적층 세라믹 커패시터의 경우에는 고온 온도 특성(X8R 특성)을 만족하며 양호한 고온 정전용량 변화율(temperature coefficient of capacitance, TCC) 특성 구현이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 의하면 부성분의 함량을 조절함으로써, 고온 신뢰성, 유전율 및 소결성이 구현되며 고온 온도 특성(X8R 특성)을 만족하는 유전체 자기 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 자기 조성물은 모재 주성분과 부성분을 포함하고, 상기 부성분은 제1 내지 제3 부성분을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 자기 조성물의 각 성분을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
a) 모재 주성분
본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 자기 조성물은 모재 주성분을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 모재 주성분은 BaTiO3로 표현되는 제1 모재 주성분 및 (Na1 - yKy)NbO3로 표현되는 제2 모재 주성분을 포함한다.
상기 제1 모재 주성분과 제2 모재 주성분은 혼합되거나 고용체로 형성될 수 있다.
상기 모재 주성분은 분말 형태로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면 상기 제1 모재 주성분의 몰비를 1-x, 제2 모재 주성분의 몰비를 x라고 규정할 때, x는 0.005≤x≤0.5를 만족한다.
상기 제1 모재 주성분과 제2 모재 주성분을 포함하는 모재 주성분을 (1-x)BaTiO3-x(Na1-yKy)NbO3로 표현할 때, x는 0.005≤x≤0.5를 만족한다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, y는 0.3≤y≤1.0를 만족한다.
y가 1.0인 경우, 제2 모재 주성분은 KNbO3일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 x가 0.005≤x≤0.5 범위를 만족함으로써, 양호한 유전율, 고온부(150℃) TCC, 고온 내전압, 및 X8R 온도특성을 구현할 수 있다.
또한, 상기 y가 0.3≤y≤1.0을 만족함으로써, 유전율 및 고온 내전압 특성을 구현할 수 있다.
상기 모재 주성분 분말의 평균 입경은 특별히 제한되는 것은 아니나 1000nm 이하일 수 있다.
b)제1 부성분
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체 자기 조성물은 제1 부성분으로서, Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소, 이들의 산화물 및 이들의 탄산염 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1 부성분은 상기 모재 주성분((1-x)BaTiO3-x(Na1 - yKy)NbO3) 100 몰부에 대하여 0.1 내지 5.0 몰부로 포함될 수 있다.
상기 제1 부성분의 함량은 산화물 또는 탄산염과 같은 첨가 형태를 구분하지 않고 제1 부성분에 포함된 Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu 및 Zn 중 적어도 하나 이상의 원소의 함량을 기준으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 부성분에 포함된 Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, 및 Zn중 적어도 하나 이상의 원자가 가변 억셉터 원소의 함량의 총합은 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.1 내지 5.0 몰부일 수 있다.
상기 제1 부성분의 함량 및 후술하는 제2 내지 제4 부성분의 함량은 모재 주성분 100 몰부에 대한 상대적인 양으로서, 특히 각 부성분이 포함하는 금속 또는 준금속(Si)의 몰부로 정의될 수 있다. 상기 금속 또는 준금속의 몰부는 이온 상태의 금속 또는 준금속의 몰부를 포함할 수 있다.
상기 제1 부성분의 함량이 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.1 내지 5.0 몰부인 경우 유전율, TCC 특성이 확보되고 고온 내전압특성이 양호한 유전체 자기 조성물을 제공할 수 있다.
상기 제1 부성분의 함량이 0.1 몰부 미만이면 상온 비저항 값이 낮아 질 수 있으며, 5.0 몰부를 초과하는 경우에는 유전율 및 상온비저항 값이 감소하는 현상이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 자기 조성물은 모재 분말 100 몰부에 대하여 0.1 내지 5.0 몰부의 함량을 갖는 제1 부성분을 포함할 수 있으며, 이로 인하여 유전율, 고온내전압 및 TCC 특성을 구현할 수 있다.
c)제2 부성분
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체 자기 조성물은 제2 부성분으로서, SiO2 및 Si 원소를 포함하는 글라스로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제2 부성분은 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.1 내지 5.0 몰부로 포함될 수 있다.
상기 제2 부성분의 함량은 산화물 또는 글래스와 같은 첨가 형태를 구분하지 않고 제2 부성분에 포함된 Si 원소의 함량을 기준으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 부성분에 포함된 Si 원소의 함량은 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.1 내지 5.0 몰부일 수 있다.
상기 제2 부성분의 함량이 유전체 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.1 몰부 미만인 경우 소결성이 저하될 수 있으며, 5.0 몰부를 초과하는 경우 고온내전압 특성이 낮아지는 문제가 있을 수 있어 바람직하지 못하다.
d)제3 부성분
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체 자기 조성물은 Y, Dy, Sm, Gd, Ho, Er 및 Yb 중 하나 이상의 금속 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제3 부성분을 포함할 수 있다.
상기 제3 부성분은 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.2 내지 5.0 몰부로 포함될 수 있다.
상기 제3 부성분의 함량은 금속 또는 염과 같은 첨가 형태를 구분하지 않고 제3 부성분에 포함된 Y, Dy, Sm, Gd, Ho, Er 및 Yb 중 적어도 하나 이상의 원소의 함량을 기준으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 부성분에 포함된 Y, Dy, Sm, Gd, Ho, Er 및 Yb 중 적어도 하나 이상의 원소의 함량의 총합은 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.2 내지 5.0 몰부일 수 있다.
상기 제3 부성분에 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.
상기 제3 부성분은 본 발명의 일 실시형태에서 유전체 자기 조성물이 적용된 적층 세라믹 커패시터의 신뢰성 저하를 막는 역할을 한다.
상기 제3 부성분의 함량이 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.2 몰부 미만이면 고온 신뢰성 개선효과가 크게 나타나지 않을 수 있고, 상기 제3 부성분의 함량이 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 5.0 몰부를 초과하는 경우에는 고온 신뢰성이 낮아지고, 소성온도가 높아지는 문제가 발생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터를 나타내는 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'를 따라 취한 적층 세라믹 커패시터를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 커패시터(100)는 유전체층(111)과 내부 전극(121, 122)이 교대로 적층된 세라믹 본체(110)를 가진다. 세라믹 본체(110)의 양 단부에는 세라믹 본체(110)의 내부에 교대로 배치된 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 각각 도통하는 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)이 형성될 수 있다.
세라믹 본체(110)의 형상에 특별히 제한은 없지만, 일반적으로 육면체 형상일 수 있다. 또한, 그 치수도 특별히 제한은 없고, 용도에 따라 적절한 치수로 할 수 있고, 예를 들면 (0.6∼5.6mm)×(0.3∼5.0mm)×(0.3∼1.9mm)일 수 있다.
유전체층(111)의 두께는 커패시터의 용량 설계에 맞추어 임의로 변경할 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에서 소성 후 유전체층의 두께는 1층당 바람직하게는 0.1㎛ 이상일 수 있다.
너무 얇은 두께의 유전체층은 한층 내에 존재하는 결정립 수가 작아 신뢰성에 나쁜 영향을 미치기 때문에 유전체층의 두께는 0.1 ㎛ 이상일 수 있다.
제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 각 단면이 세라믹 본체(110)의 대향하는 양 단부로 각각 노출되도록 적층될 수 있다.
상기 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)은 세라믹 본체(110)의 양 단부에 형성되고, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 노출 단면에 전기적으로 연결되어 커패시터 회로를 구성한다.
상기 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)에 함유되는 도전성 재료는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 니켈(Ni)을 이용할 수 있다.
상기 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 두께는 용도 등에 따라 적절히 결정할 수 있으며 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 0.1 내지 5㎛ 또는 0.1∼2.5㎛일 수 있다.
상기 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)에 함유되는 도전성 재료는 특별히 한정되지 않지만, 니켈(Ni), 구리(Cu), 또는 이들 합금을 이용할 수 있다.
상기 세라믹 본체(110)를 구성하는 유전체층(111)은 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 자기 조성물을 포함할 수 있다.
상기 세라믹 본체(110)를 구성하는 유전체층(111)은 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 자기 조성물을 소결하여 형성될 수 있다.
그외, 상기 유전체 자기 조성물에 대한 구체적인 설명은 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 자기 조성물의 특징과 동일하므로 여기서는 생략하도록 한다.
이하, 실험 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이는 발명의 구체적인 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 실험 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실험 예
(1-x)BaTiO3-x(Na1 - yKy)NbO3로 표시되는 모재 주성분 분말은 고상법을 적용하여 제조하였다.
출발원료는 BaCO3, TiO2, Na2O, K2O, Nb2O5 이며 표 1에 명시된 조성비에 맞게 이들을 에탄올에 분산 및 혼합시켰다. 이 혼합된 파우더들을 공기 중 950~1050℃ 범위에서 하소하여 평균입자 크기 300nm 정도의 모재 주성분 분말을 제작하였다.
제조된 모재 주성분 분말에 부성분 첨가제로 MnO2와 SiO2 파우더를 표 1과 표 3에 명시된 조성비에 맞게 첨가한 후, 모재 주성분과 부성분이 포함된 원료 분말을 지르코니아 볼을 혼합/분산 메디아로 사용하고 에탄올/톨루엔과 분산제 및 바인더를 혼합 후, 20 시간 동안 볼밀링 하였다.
제조된 슬러리는 닥터 블레이드 방식의 코터를 이용하여 10 ㎛의 두께로 성형시트를 제조하였다. 성형시트에 Ni 내부전극 인쇄을 하였다. 상하 커버는 커버용 시트를 25 층으로 적층하여 제작하였고, 21 층의 인쇄된 활성시트를 가압하며 적층하여 바(bar)를 제작하였다. 압착바는 절단기를 이용하여 3216(길이×폭×두께가 약 3.2mm×6mm×6mm) 크기의 chip으로 절단하였다. 제작이 완료된 3216 크기의 칩은 가소를 행한 후 환원분위기 (0.1%H2/99.9%N2, H2O/H2/N2 분위기)에서 1200 ~ 1350℃의 온도에서 2 시간 소성 뒤, 1000℃에서 질소(N2) 분위기에서 재산화를 3 시간 동안 실시하여 열처리하였다.
소성된 칩에 대해 Cu 페이스트로 터미네이션 공정 및 전극 소성을 거쳐 외부전극을 완성하였다.
상기와 같이 완성된 프로토 타입 적층 세라믹 커패시터(proto-type MLCC) 샘플에 대해 용량, DF, 절연저항, TCC, 고온 150℃에서 전압 step 증가에 따른 저항열화 거동 등을 평가하였다.
적층 세라믹 커패시터 칩(MLCC Chip)의 상온 정전용량 및 유전손실은 LCR meter 이용하여 1 kHz, AC 0.2V/μm 조건에서 용량을 측정하였다. 정전용량과 적층 세라믹 커패시터(MLCC) 칩의 유전체 두께, 내부전극 면적, 적층수로부터 적층 세라믹 커패시터(MLCC) 칩 유전체의 유전율을 계산하였다.
상온 절연저항 (IR)은 10 개씩 샘플을 취하여 DC 10V/μm 을 인가한 상태에서 60 초 경과 후 측정하였다.
온도에 따른 정전용량의 변화는 -55℃에서 150℃의 온도 범위에서 측정되었다.
고온 IR 승압 실험은 150℃에서 전압 단계를 5V/μm씩 증가시키면서 저항 열화거동을 측정하였는데, 각 단계의 시간은 10분이며 5초 간격으로 저항값을 측정하였다.
고온 IR 승압 실험으로부터 고온 내전압을 도출하였는데, 이는 소성 후 7㎛ 두께의 20층의 유전체를 가지는 3216 크기 칩에서 150℃에서 전압 스텝(voltage step) dc 5V/μm를 10분간 인가하고 이 전압 step을 계속 증가시키면서 측정할 때, IR이 105Ω이상을 견디는 전압을 의미한다.
아래 표 1 및 표 3은 실험 예의 조성표이며, 표 2 및 표 4는 표 1 및 표 3에 명시된 조성에 해당하는 프로토 타입 적층 세라믹 커패시터(Proto-type MLCC) 칩의 특성을 나타낸다.
Figure pat00001
Figure pat00002
표 1의 샘플 1~12는 제2 모재 주성분 (Na1 - yKy)NbO3에서 y=0.5이고 제1 부성분 MnO2 및 제2 부성분 SiO2의 함량이 모재 주성분 (1-x)BaTiO3-x(Na1 - yKy)NbO3(이하, BT-NKN) 100 mol 대비 각각 0.5 mol 및 0.5 mol 일 때, 제1 모재 주성분 BaTiO3(이하, BT)의 함량 1-x 및 제2 모재 주성분 (Na1 - yKy)NbO3(이하, NKN) 함량 x 변화에 따른 실험 예를 나타내고, 표 2의 샘플 1~12는 이들에 해당하는 샘플의 특성을 나타낸다. x의 함량이 0 (샘플 1)에서 0.6 (샘플 12)으로 점점 증가함에 따라 유전율은 점점 감소하게 되며, x가 0인 경우에는 (샘플1) 유전율이 3156으로 매우 높으나 TCC(150℃)가 -35.2%로 ±15% X8R 규격을 벗어나는 문제가 있으며, x가 0.6으로 지나치게 큰 경우에는 (샘플 12) 상온유전율이 1500 미만으로 지나치게 낮아지는 문제가 있다. 샘플 2~11의 경우, 상온유전율 1500 이상, 고온내전압 50V/um 이상, TCC(150℃)≤±15%의 X8R 온도특성을 만족하므로 적정 x는 0.005≤x≤0.5인 것을 확인할 수 있다.
표 1 및 표 2의 샘플 13~19는 제2 모재 주성분 (Na1 - yKy)NbO3에서 y=0.5 및 모재 주성분 내 제2 모재 주성분의 함량 x=0.05이고, 제2 부성분 SiO2의 함량이 모재 주성분(BT-NKN) 대비 0.5 mol 일 때, 제1 부성분 MnO2의 함량 변화에 따른 프로토 타입 칩의 특성을 나타낸다. Mn의 함량이 0인 경우 (샘플 13) 상온 비저항값이 8.480E7 ohm-cm으로 매우 낮으며, Mn 함량이 0.1 (샘플 14) 이상부터는 1E11ohm-cm 이상의 절연특성이 구현됨을 확인할 수 있다. Mn의 함량이 증가함에 따라 유전율 및 상온비저항은 계속 감소하여 Mn 함량이 7 mol로 과량인 경우에는 (샘플 19) 유전율은 1365로 1500 미만이 되고 상온비저항이 1E11ohm-cm 미만이 되는 문제가 발생한다. 샘플 14~18의 경우, 유전율, 고온내전압, TCC 특성이 본 발명의 목표특성을 만족하므로 Mn의 적정 함량은 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.1 내지 5 몰부로 볼 수 있다.
표 1 및 표 2의 샘플 20~25는 제2 모재 주성분 (Na1 - yKy)NbO3에서 y=0.5 및 모재 주성분 내 제2 모재 주성분의 함량 x=0.05이고, 제1 부성분 MnO2의 함량이 모재 주성분(BT-NKN) 대비 0.5mol 일 때, 제2 부성분 SiO2 함량 변화에 따른 프로토 타입 칩의 특성을 나타낸다. SiO2의 함량이 0인 경우 (샘플 20) 적정 소성온도가 1300℃ 정도로 소성온도가 높으며 SiO2가 첨가된 경우 (샘플 21~24) 소결성이 개선되는 효과가 있다. SiO2 함량이 7 mol로 과량인 경우 (샘플 25) 소결성 개선효과가 거의 없어지고 고온내전압 특성이 50V/um 미만으로 나빠지게 된다. 따라서 샘플 20~25의 결과로부터 유전율, 고온내전압, TCC 특성, 그리고 소결성을 고려시 바람직한 Si의 함량은 모재 주성분 100 몰부 대비 0.1 내지 5 몰부일 수 있다.
표 1 및 표 2의 샘플 26~29는 모재 주성분 내 제2 모재 주성분 (Na1 - yKy)NbO3의 함량 x=0.05이고, 제1 부성분 MnO2 및 제2 부성분 SiO2의 함량이 모재 주성분(BT-NKN) 100 mol 대비 각각 0.5 mol 및 0.5 mol 일 때, 제2 모재 주성분 (Na1 -yKy)NbO3에서 K 함량 y 및 Na 함량 1-y에 따른 프로토 타입 칩의 특성을 나타낸다. 제2 모재 주성분 (Na1 - yKy)NbO3에서 y=0.5를 기준으로 y=0.3 (샘플 27), y=0.2 (샘플 26)으로 감소함에 따라 유전율이 감소하고 고온내전압 특성이 나빠지게 되며, y=0.2 (샘플 26) 인 경우에는 고온내전압 특성이 50V/μm 미만인 문제가 발생한다. y=0.5를 기준으로 y=0.7 (샘플 28), y=1.0 (샘플 29)으로 증가함에 따라 유전율 및 고온내전압 특성이 다소 낮아지기는 하지만 유전율, 고온내전압, TCC 특성이 본 발명의 목표특성을 만족한다. 따라서 실시예 26~29의 결과로부터 유전율, 고온내전압, 상온 비저항 값을 고려할 때 바람직한 K의 함량 y의 범위는 0.3≤y≤1.0일 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
표 3 및 표 4의 샘플 30은 모재 주성분(BT-NKN) 100 mol에 대하여, 제3 부성분 중 Y2O3의 함량이 0일 때, 샘플 31~37은 제3 부성분 중 Y2O3의 함량이 모재 주성분(BT-NKN) 100 mol에 대하여 0.1 ~ 3.0 mol일 때(Y의 함량은 모재 주성분 100 mol에 대하여 0.2 내지 6.0 mol) 프로토 타입 칩의 특성을 나타낸다
Y의 함량이 모재 주성분 100 mol에 대하여 5 mol을 초과하는 경우(샘플 37) 고온 신뢰성이 50V/μm 미만으로 낮아지고 소성온도가 높아지는 문제가 확인되었다.
표 3 및 표 4의 샘플 38 ~ 44는 모재 주성분(BT-NKN) 100 mol에 대하여, 제3 부성분 중 Dy2O3 함량이 0.1 ~ 3.0 mol일 때(Dy의 함량은 모재 주성분 100 mol에 대하여 0.2 내지 6.0 mol), 프로토 타입 칩의 특성을 나타낸다. Y2O3와 마찬가지로 Dy2O3를 첨가함에 따라 고온신뢰성이 개선된다.
Dy의 함량이 모재 주성분 100 mol에 대하여 5 mol을 초과하는 경우(샘플 44) 고온 신뢰성이 낮아지고 소성온도가 높아지는 문제가 확인되었다.
표 3및 표 4의 샘플 45~47은 제3 부성분 중 Y2O3와 Dy2O3를 모재 주성분(BT-NKN) 100 mol에 대하여, 각각 0.25mol, 0.75mol, 1.25mol 씩(Y 및 Dy의 함량은 모재 주성분 100 mol에 대하여 각각 0.5mol, 1.5mol, 2.5mol) 투입한 프로토 타입 칩의 특성을 나타낸다. Y2O3, Dy2O3를 단독으로 첨가한 것과 유사한 경향을 보이며 이들 역시 목표 특성을 만족한다. 다만, 첨가량이 증가할수록 소성온도가 더 높아지는 것으로 확인된다. 따라서 고온신뢰성 및 소성온도에 따른 부효과를 고려할 때 제3 부성분 원소의 함량은 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.2 내지 5.0 몰부 일 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
100: 적층 세라믹 커패시터 110: 세라믹 본체
111: 유전체층 121, 122: 제1 및 제2 내부전극
131, 132: 제1 및 제2 외부전극

Claims (13)

  1. 모재 주성분 및 부성분을 포함하며,
    상기 모재 주성분은 BaTiO3를 포함하는 제1 모재 주성분 및 (Na1 - yKy)NbO3를 포함하는 제2 모재 주성분을 포함하며,
    상기 모재 주성분을 (1-x)BaTiO3-x(Na1 - yKy)NbO3로 표현할 때, x는 0.005≤x≤0.5, y는 0.3≤y≤1.0을 만족하는 유전체 자기 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모재 주성분은 BaTiO3와 (Na1 - yKy)NbO3의 고용체인 유전체 자기 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부성분은,
    Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, 및 Zn 중 하나 이상을 포함하는 원자가 가변 억셉터 원소의, 산화물 및 탄산염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제1 부성분;
    SiO2 및 Si 원소를 포함하는 글라스로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제2 부성분; 및
    Y, Dy, Sm, Gd, Ho, Er 및 Yb 중 하나 이상 원소의 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제3 부성분;
    중 적어도 하나 이상을 포함하는 유전체 자기 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부성분은,
    Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, 및 Zn 중 하나 이상을 포함하는 원자가 가변 억셉터 원소의, 산화물 및 탄산염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제1 부성분을 포함하며,
    상기 제1 부성분에 포함된 Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, 및 Zn 중 하나 이상의 원자가 가변 억셉터 원소의 함량의 총합은 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.1 내지 5.0 몰부인 유전체 자기 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부성분은,
    SiO2 및 Si 원소를 포함하는 글라스로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제2 부성분을 포함하며,
    상기 제2 부성분에 포함된 Si 원소의 함량은 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.1 내지 5.0 몰부인 유전체 자기 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부성분은,
    Y, Dy, Sm, Gd, Ho, Er 및 Yb 중 하나 이상 원소의 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제3 부성분을 포함하며,
    상기 제3 부성분에 포함된 Y, Dy, Sm, Gd, Ho, Er 및 Yb 중 하나 이상 원소의 함량의 총합은 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.2 내지 5.0 몰부인 유전체 자기 조성물.
  7. 상기 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 유전체 자기 조성물이 소결되어 형성된 유전체 재료.
  8. 유전체층과 내부전극이 교대로 적층된 세라믹 본체; 및
    상기 세라믹 본체의 외부면에 형성되며, 상기 내부전극과 전기적으로 연결되는 외부전극;을 포함하고,
    상기 유전체층은 ,
    모재 주성분 및 부성분을 포함하는 유전체 자기 조성물로 형성되며,
    상기 모재 주성분은 BaTiO3를 포함하는 제1 모재 주성분 및 (Na1-yKy)NbO3를 포함하는 제2 모재 주성분을 포함하며, 상기 모재 주성분을 (1-x)BaTiO3-x(Na1 -yKy)NbO3로 표현할 때, x는 0.005≤x≤0.5, y는 0.3≤y≤1.0을 만족하는 적층 세라믹 커패시터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모재 주성분은 BaTiO3와 (Na1 - yKy)NbO3의 고용체인 적층 세라믹 커패시터.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 부성분은,
    Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, 및 Zn 중 하나 이상을 포함하는 원자가 가변 억셉터 원소의, 산화물 및 탄산염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제1 부성분;
    SiO2 및 Si 원소를 포함하는 글라스로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제2 부성분; 및
    Y, Dy, Sm, Gd, Ho, Er 및 Yb중 하나 이상 원소의 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제3 부성분; 중 적어도 하나 이상을 포함하는 적층 세라믹 커패시터.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 부성분은,
    Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, 및 Zn 중 하나 이상을 포함하는 원자가 가변 억셉터 원소의, 산화물 및 탄산염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제1 부성분을 포함하며,
    상기 제1 부성분에 포함된 Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, 및 Zn 중 하나 이상의 원자가 가변 억셉터 원소의 함량의 총합은 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.1 내지 5.0 몰부인 적층 세라믹 커패시터.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 부성분은,
    SiO2 및 Si 원소를 포함하는 글라스로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제2 부성분을 포함하며,
    상기 제2 부성분에 포함된 Si 원소의 함량은 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.1 내지 5.0 몰부인 적층 세라믹 커패시터.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 부성분은,
    Y, Dy, Sm, Gd, Ho, Er 및 Yb 중 하나 이상 원소의 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제3 부성분을 포함하며,
    상기 제3 부성분에 포함된 Y, Dy, Sm, Gd, Ho, Er 및 Yb 중 하나 이상 원소의 함량의 총합은 상기 모재 주성분 100 몰부에 대하여 0.2 내지 5.0 몰부인 적층 세라믹 커패시터.

KR1020150012910A 2015-01-27 2015-01-27 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터 KR102149788B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150012910A KR102149788B1 (ko) 2015-01-27 2015-01-27 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
US14/878,941 US9576730B2 (en) 2015-01-27 2015-10-08 Dielectric ceramic composition, dielectric material, and multilayer ceramic capacitor containing the same
JP2015208215A JP6466813B2 (ja) 2015-01-27 2015-10-22 誘電体磁器組成物、誘電体材料、及びこれを含む積層セラミックキャパシタ
JP2019002283A JP6760689B2 (ja) 2015-01-27 2019-01-10 誘電体磁器組成物、誘電体材料、及びこれを含む積層セラミックキャパシタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150012910A KR102149788B1 (ko) 2015-01-27 2015-01-27 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160092365A true KR20160092365A (ko) 2016-08-04
KR102149788B1 KR102149788B1 (ko) 2020-08-31

Family

ID=56433823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150012910A KR102149788B1 (ko) 2015-01-27 2015-01-27 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9576730B2 (ko)
JP (2) JP6466813B2 (ko)
KR (1) KR102149788B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7338310B2 (ja) * 2019-08-07 2023-09-05 株式会社村田製作所 積層型電子部品
KR20230100293A (ko) * 2021-12-28 2023-07-05 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990075846A (ko) 1998-03-25 1999-10-15 김충환 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물 및 그 제조방법
JP2009227482A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Tdk Corp 圧電磁器及びそれを用いた圧電素子
KR20100042567A (ko) * 2008-10-16 2010-04-26 한국세라믹기술원 비납계 ｐｔｃ 써미스터용 세라믹 조성물 및 이를 이용하여제조되는 ｐｔｃ 세라믹 써미스터
JP2012508681A (ja) * 2008-11-17 2012-04-12 エプコス アクチエンゲゼルシャフト セラミックス材料、このセラミックス材料の製造方法、およびこのセラミックス材料からなる装置
KR20130036595A (ko) * 2011-10-04 2013-04-12 삼성전기주식회사 유전체 조성물 및 이를 포함하는 세라믹 전자 부품

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006137533A1 (ja) * 2005-06-24 2006-12-28 Tdk Corporation 電子部品およびその製造方法
JP2011195359A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Tdk Corp 誘電体磁器組成物
JP5515979B2 (ja) 2010-03-31 2014-06-11 株式会社村田製作所 誘電体セラミックおよび積層セラミックコンデンサ
JP5668632B2 (ja) * 2011-07-27 2015-02-12 Tdk株式会社 誘電体磁器組成物、および電子部品
JP5831079B2 (ja) * 2011-09-16 2015-12-09 Tdk株式会社 誘電体磁器組成物および電子部品
JP5834674B2 (ja) * 2011-09-16 2015-12-24 Tdk株式会社 誘電体磁器組成物および電子部品
JP5760890B2 (ja) * 2011-09-16 2015-08-12 Tdk株式会社 誘電体磁器組成物および電子部品
KR101994709B1 (ko) * 2013-04-17 2019-07-01 삼성전기주식회사 유전체 자기 조성물, 이를 이용한 적층 세라믹 캐패시터, 및 적층 세라믹 캐패시터의 제조방법
CN103922730B (zh) * 2014-02-27 2015-08-19 天津大学 宽工作温度范围的多层陶瓷电容器介质的制备方法
KR102115523B1 (ko) * 2014-12-08 2020-05-26 삼성전기주식회사 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990075846A (ko) 1998-03-25 1999-10-15 김충환 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물 및 그 제조방법
JP2009227482A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Tdk Corp 圧電磁器及びそれを用いた圧電素子
KR20100042567A (ko) * 2008-10-16 2010-04-26 한국세라믹기술원 비납계 ｐｔｃ 써미스터용 세라믹 조성물 및 이를 이용하여제조되는 ｐｔｃ 세라믹 써미스터
JP2012508681A (ja) * 2008-11-17 2012-04-12 エプコス アクチエンゲゼルシャフト セラミックス材料、このセラミックス材料の製造方法、およびこのセラミックス材料からなる装置
KR20130036595A (ko) * 2011-10-04 2013-04-12 삼성전기주식회사 유전체 조성물 및 이를 포함하는 세라믹 전자 부품

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016138036A (ja) 2016-08-04
JP6466813B2 (ja) 2019-02-06
JP2019081697A (ja) 2019-05-30
JP6760689B2 (ja) 2020-09-23
US20160217923A1 (en) 2016-07-28
US9576730B2 (en) 2017-02-21
KR102149788B1 (ko) 2020-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101792368B1 (ko) 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
KR101883027B1 (ko) 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
JP6656882B2 (ja) 誘電体磁器組成物及びこれを含む積層セラミックキャパシタ
JP7283019B2 (ja) 誘電体磁器組成物、それを含む積層セラミックキャパシター、及び積層セラミックキャパシターの製造方法
KR101933420B1 (ko) 적층 세라믹 커패시터
JP6988039B2 (ja) 誘電体磁器組成物、誘電体材料及びそれを含む積層セラミックキャパシタ
KR102097326B1 (ko) 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
KR101606978B1 (ko) 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
KR101983171B1 (ko) 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
KR102551214B1 (ko) 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
KR101994760B1 (ko) 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
JP6636744B2 (ja) 誘電体磁器組成物及びこれを用いた電子素子
KR101659143B1 (ko) 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
JP6760689B2 (ja) 誘電体磁器組成物、誘電体材料、及びこれを含む積層セラミックキャパシタ
KR101548864B1 (ko) 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
JP6841480B2 (ja) 誘電体組成物及びこれを含む積層電子部品
KR102184565B1 (ko) 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
KR102262901B1 (ko) 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 전자부품
KR20170077393A (ko) 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant