KR20170078064A - 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터 - Google Patents

유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터 Download PDF

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Abstract

본 개시는 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터에 관한 것으로, 본 개시에 따른 유전체 조성물은 모재 주성분 및 부성분을 포함하며, 모재 주성분은 ABO3(A는 Ba, Ca 및 Sr 중 적어도 하나이고 B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표시되며, 부성분은 상기 모재 주성분 100 몰에 대하여, Dy 및 Tb 중 적어도 하나를 포함하는 산화물인 0.5 내지 2.0 몰의 제1 부성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터{DIELECTRIC COMPOSITION AND MULTILAYER CERAMIC CAPACITOR COMPRISING THE SAME}
본 개시는 높은 유전율 및 우수한 신뢰성을 갖는 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터에 관한 것이다.
최근 영상 기기의 대형화, 컴퓨터의 CPU 속도 상승 등으로 인해 전자 기기의 발열이 심각해지고 있어, IC(Integrated Circuit; 집적회로)의 안정한 동작을 위해서 높은 온도에서 안정된 용량과 신뢰성을 확보할 수 있는 -X5R(-55℃~85℃까지 동작온도) 또는 X7R(-25℃~125℃까지 동작온도)급 기종에 대한 시장의 요구가 커지고 있다.
이와 더불어, 일반적인 전자 제품 시장의 추세인 소형경량화, 다기능화에 부합하기 위해, 적층 세라믹 커패시터(MLCC) 칩 제품의 소형화, 고용량화, 승압화가 계속적으로 요구되고 있다. 따라서, 유전체 층의 박층화와 더불어 우수한 내전압 및 DC 특성이 X5R 또는 X7R급 기종 개발에서 중요하게 고려되고 있다.
박층화, 승압화는 유전체 층에 걸리는 전계 세기를 높여 DC 특성과 내전압 특성을 악화시킨다. 특히, 박층화에 따른 미세 구조상의 결함이 BDV(Breakdown Voltage), 고온 IR 등의 내전압 특성에 미치는 영향을 더욱 심각하게 한다.
이를 방지하기 위해서, 모재 주성분의 미립화가 필수적이나, 모재 주성분의 입자 크기가 작아지면 용량 온도 특성의 구현이 더욱 어려워지고 유전율이 감소한다.
이로 인해, 커패시터의 용량 구현이 되지 않으며, 박층화로 인해 유전율이 구현된다 하더라도 커패시터 내의 전계(electric field)가 강해지게 되어 원하는 신뢰성을 만족하지 못하는 문제점이 있다.
상기 문제를 해결하기 위해서는, 모재 주성분의 미립화 없이도 우수한 신뢰성 및 유전율을 가지는 유전체 조성물의 개발이 필요하다.
하기 특허문헌 1은 유전체 조성물 및 이를 포함하는 세라믹 전자부품에 관한 것이다.
한국공개특허공보 제2004-0047650호 일본공개특허공보 제2000-103668호
본 개시는 높은 유전율 및 우수한 신뢰성을 갖는 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터에 관한 것이다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 유전체 조성물은 모재 주성분 및 부성분을 포함하며, 상기 모재 주성분은 ABO3(A는 Ba, Ca 및 Sr 중 적어도 하나이고 B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표시되며, 상기 부성분은 상기 모재 주성분 100 몰에 대하여, Dy 및 Tb 중 적어도 하나를 포함하는 산화물인 0.5 내지 2.0 몰의 제1 부성분을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 적층 세라믹 커패시터는 유전체층과 제1 및 제2 내부전극이 교대로 적층된 구조를 포함하는 세라믹 본체 및 상기 세라믹 본체의 양 단부에 형성되며, 상기 제1 및 제2 내부전극과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 외부전극;을 포함하고, 상기 유전체층은 모재 주성분 및 부성분을 포함하며, 상기 모재 주성분은 ABO3(A는 Ba, Ca 및 Sr 중 적어도 하나이고 B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표시되며, 상기 부성분은 상기 모재 주성분 100 몰에 대하여 Dy 및 Tb 중 적어도 하나를 포함하는 산화물인 0.5 내지 2.0 몰의 제1 부성분을 포함할 수 있다.
본 개시는 모재 주성분에 터븀(Tb)을 첨가하여, 높은 유전율 및 우수한 신뢰성을 갖는 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터를 제공한다.
도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 취한 적층 세라믹 커패시터를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시형태에 따른 실시예의 고온 가속 수명을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도면에서 요소등의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 개시에 의한 유전체 조성물에 대하여 설명한다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 유전체 조성물은 모재 주성분 및 부성분을 포함하며,
상기 모재 주성분은 ABO3(A는 Ba, Ca 및 Sr 중 적어도 하나이고 B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표시되며, 상기 부성분은 상기 모재 주성분 100 몰에 대하여, Dy 및 Tb 중 적어도 하나를 포함하는 산화물인 0.5 내지 2.0 몰의 제1 부성분을 포함한다.
본 개시에 따른 유전체 조성물은 1180℃ 이하에서 환원분위기 소성이 가능할 수 있다.
또한, 본 개시에 따른 유전체 조성물을 이용한 적층 세라믹 커패시터는 -25℃ 내지 125℃까지 동작할 수 있으며, 유전체층 내의 유전체 그레인의 입자 성장 없이도 높은 유전율 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
이하, 본 개시의 일 실시 형태에 따른 유전체 조성물의 각 성분을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
모재 주성분
본 개시의 일 실시 형태에 따른 유전체 조성물에 있어서, 모재 주성분은 모재 주성분은 ABO3(A는 Ba, Ca 및 Sr 중 적어도 하나이고 B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표시된다.
상기 모재 주성분은 상기 희토류 금속이 치환된 것일 수 있다.
상기 모재 주성분은 BaTiO3계 또는 (CaxSr(1-x))(ZryTi(1-y))O3 (0≤x≤1,0≤y≤1)계일 수 있다.
상기 모재 주성분은 상유전체인 (CaxSr(1-x))(ZryTi(1-y))O3 (0≤x≤1,0≤y≤1)계일 수 있다. 상기 모재 주성분이 (CaxSr(1-x))(ZryTi(1-y))O3 (0≤x≤1,0≤y≤1)계이면, 안정된 온도 특성을 가질 수 있다.
제1 부성분
본 개시의 일 실시형태에 따르면, 제1 부성분으로서 Dy 및 Tb 중 적어도 하나 이상을 포함하는 산화물을 포함할 수 있다.
종래의 경우, Sm, La, Mg 및 Yb와 같은 희토류 원소를 모재 주성분에 치환하여 사용하였다. 구체적으로, Sm는 A 사이트에 치환성이 강한 대표적인 원소로, 치환 시 유전율을 상승하나 반도체화 되는 경향이 있어 유전체 조성물로서의 신뢰성을 확보하기 어렵다. 한편, Mg는 B 사이트로 치환되는 억셉터 원소로, 유전체 조성물의 신뢰성을 향상시킬 수 있으나, 유전 특성을 감소시킬 수 있다.
상기 Dy는 Sm, La 및 Yb와 같은 희토류 원소와 달리 모재 주성분의 코어-쉘(core-shell)구조에서 쉘이 형성될 수 있도록 하여 유전체 조성물의 신뢰성을 향상시키는 대표적인 양쪽성 희토류 원소이다.
상기 Dy는 쉘 영역에 균일하게 존재하는 양쪽성 원소로 상기 모재 주성분의 A 사이트 및 B 사이트로의 치환이 가능하므로, 유전체 조성물의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있다.
상기 Dy가 상기 모재 주성분의 A 사이트에 치환되면 A 사이트(3가)에 공공(vacancy)이 형성될 수 있으며, B 사이트(4가)에 치환되면 억셉터(acceptor) 역할을 하며 산소 공공을 형성할 수 있다. 상기 A 사이트의 공공과 산소 공공은 전하나 전자의 이동을 억제하는 트랩 사이트(trap site)로 작용할 수 있어, 이는 유전체 조성물의 신뢰성을 감소시키는 역할을 할 수 있다.
Dy가 이온화되면 3가 Dy 이온(Dy3 +)형태이며, Dy 이온의 반경이 0.099nm이며, 이와 유사한 이온반경을 가지는 희토류 이온으로는 Tb가 있다.
상기 Tb이 이온화되면 Tb 이온의 반경이 0.100nm로 Dy 이온의 반경과 유사하며, 상기 Tb 이온은 Tb3 + 및 Tb4 + 중 적어도 하나의 이온 형태로 상기 모재 주성분에 치환될 수 있다. 즉, Tb는 이온화되면, Tb3 + 또는 Tb4 + 을 띄는 가변 원소로 A 사이트 및 B 사이트 치환이 Dy에 비해 용이할 수 있다.
상기 Tb3 +는 A사이트에 치환되며, 상기 Tb4 + 는 B사이트에 치환될 수 있다.
상기 ABO3로 표시되는 모재 주성분에서 A 사이트는 3가(3+)원소가 치환되며, B 사이트는 4가(4+)원소가 치환된다.
상기 Tb는 이온화시 가변적으로 Tb3 + 또는 Tb4 + 로 변화하므로, Tb3 +가 A사이트에 치환되며 상기 Tb4 + 가 B사이트에 치환되면, Dy 대비 유전율이 향상될 수 있으며 신뢰성이 크게 향상될 수 있다.
상기 제1 부성분의 함량은 상기 모재 주성분 100몰에 대하여 Dy 및 Tb 중 적어도 하나를 포함하는 산화물인 0.5 내지 2.0 몰이다.
구체적으로, 상기 Tb를 포함하는 산화물은 0.5 내지 1.0몰 일 수 있다.
상기 Tb를 포함하는 산화물이 0.5몰 미만이면 신뢰성 확보가 어려울 수 있으며, 상기 Tb를 포함하는 산화물이 1.0몰을 초과하면 유전율 확보가 어려울 수 있다.
상기 본 개시의 모재 주성분 및 제1 부성분으로써 커패시터의 내환원성 구현이 가능할 수 있으나, 유전체층이 모재 주성분으로만 구성될 경우, 소결온도가 높아질 수 있으며, 적층 세라믹 커패시터의 중요한 온도 특성을 만족하기 어려울 수 있다.
본 개시에 따르면, 상기의 문제를 해결하기 위해, 상기 부성분은 Mn를 포함하는 산화물인 제2 부성분 및 Si를 포함하는 산화물 또는 Si를 포함하는 글라스(Glass) 화합물인 제3 부성분을 포함할 수 있다.
상기 유전체 조성물은 바나듐(V)을 포함하는 산화물 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 산화물을 더 포함할 수 있다.
제2 부성분
상기 제2 부성분은 Mn을 포함하는 산화물을 포함할 수 있다.
상기 제2 부성분은 절연 저항(IR)을 증가시키고 고온 가속 수명을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 제2 부성분의 함량은 모재 분말 100 몰에 대하여 0.05 내지 0.80 몰로 포함될 수 있다.
상기 제2 부성분의 합이 0.05 몰 미만이면 상온 절연저항(Insulation resistance, IR) 특성이 저하되고, 고온 가속 수명이 저하될 수 있다.
상기 제2 부성분의 합이 0.80 몰을 초과하면 C*R값(capacitance*Resistance)이 저하될 수 있고, 시간에 따른 용량변화가 커질 수 있다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 유전체 조성물은 0.1 내지 0.4 몰의 함량을 갖는 제2 부성분을 포함할 수 있으며, 이로 인하여 상온 절연저항(Insulation resistance, IR) 특성이 우수하며, 높은 C*R (capacitance*Resistance) 값을 얻을 수 있다.
제3 부성분
상기 제3 부성분은 Si를 포함하는 산화물 또는 Si를 포함하는 글라스(Glass) 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제3 부성분은 다른 성분들, 특히 상기 제1 부성분 또는 모재 분말과 반응하여 소결성을 부여할 수 있다.
상기 제3 부성분의 함량은 0.1 내지 2.0몰일 수 있다.
상기 제3 부성분의 함량이 0.1몰 미만이면 고온 가속 수명 특성이 문제가 있어 신뢰성이 저하될 수 있고, 원하는 온도 특성 특히, 정전용량 변화율(temperature coefficient of capacitance, TCC) 특성이 구현되지 않는 문제가 있다.
상기 제3 부성분의 함량이 2.0몰을 초과할 경우에는 소성 온도가 상승하고, 원하는 유전상수 값을 얻을 수 없으며, 유전 특성이 저하될 수 있다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 유전체 조성물은 0.1 내지 2.0몰의 함량을 갖는 제3 부성분을 포함할 수 있으며, 이로 인하여 소성 온도가 낮아지고, 유전 특성이 우수하며, 신뢰성이 우수한 적층 세라믹 커패시터를 구현할 수 있다.
기타 부성분
상기 유전체 조성물은 바나듐(V)을 포함하는 산화물을 포함할 수 있다.
상기 바나듐(V)을 포함하는 산화물은 소성 온도를 낮추고, 고온 가속 수명을 향상시키며 큐리온도(Tc) 이상에서의 용량 변화를 안정화시키는 역할을 한다.
상기 바나듐(V)을 포함하는 산화물의 함량은 모재 분말 100 몰에 대하여 0.05 내지 1.0 몰로 포함될 수 있다.
상기 바나듐(V)을 포함하는 산화물의 함량이 0.05 몰 미만이면 고온 가속 수명이 저하될 수 있고, 1.0 몰을 초과하면 C*R 값이 저하될 수 있다.
또한, 상기 유전체 조성물은 알루미늄(Al)을 포함하는 산화물을 포함할 수 있다.
상기 알루미늄(Al)을 포함하는 산화물은 다른 성분들, 특히 모재 분말과 반응하여 소결성을 부여할 수 있다.
상기 알루미늄(Al)을 포함하는 산화물의 함량은 모재 분말 100 몰에 대하여 0.05 몰 내지 0.5 몰로 포함될 수 있다.
상기 알루미늄(Al)을 포함하는 산화물의 함량이 0.05 몰 미만이면 소성 온도가 높아질 우려가 있고, 0.5 몰을 초과하면 입성장을 제어하기가 어려울 수 있고, 정전용량 변화율(temperature coefficient of capacitance, TCC) 특성이 저하될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터를 나타낸 개략적인 사시도이며, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 취한 적층 세라믹 커패시터를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 커패시터(100)는 유전체층(111)과 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)이 교대로 적층된 구조를 포함하는 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 형성되어 있다.
세라믹 본체(110)의 형상에 특별히 제한은 없지만, 일반적으로 직방체 형상일 수 있다. 또한, 그 치수도 특별히 제한은 없고, 용도에 따라 적절한 치수로 할 수 있다.
유전체층(111)의 두께는 커패시터의 용량 설계에 맞추어 임의로 변경할 수 있으며, 본 개시의 일 실시예에서 소성 후 유전체층의 두께는 1층당 바람직하게는 0.2㎛ 이상일 수 있다.
상기 유전체층의 두께가 0.2㎛ 미만이면, 한 층 내 존재하는 결정립 수가 작아 신뢰성이 저하될 수 있다.
제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 각 단면이 세라믹 본체(110)의 대향하는 양 단부의 표면에 교대로 노출되도록 적층되어 있다.
상기 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)은 세라믹 본체(110)의 양 단부에 형성되고, 교대로 배치된 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, 본 개시의 일 실시형태에 따른 유전체층의 구성 재료가 상유전체 재료와 강유전체 재료의 혼합 또는 고용된 형태를 가지므로, 귀금속을 이용할 수 있다.
상기 도전성 재료로서 이용하는 귀금속으로는 팔라듐(Pd) 또는 팔라듐(Pd) 합금일 수 있다.
팔라듐(Pd) 합금으로는, 망간(Mn), 크롬(Cr), 코발트(Co) 및 알루미늄(Al)에서 선택되는 1종 이상의 원소와 팔라듐(Pd)의 합금일 수 있고, 합금 중의 팔라듐(Pd) 함유량은 95중량% 이상일 수 있다.
상기 도전성 재료로서 이용하는 귀금속으로는 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금일 수도 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 내지 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 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)의 두께는 용도 등에 따라 적절히 결정할 수 있으며 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 10 내지 50㎛ 일 수 있다.
상기 세라믹 본체(110)를 구성하는 유전체층(111)은 본 개시의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 유전체 조성물은 모재 주성분 및 부성분을 포함하며, 상기 모재 주성분은 ABO3(A는 Ba, Ca 및 Sr 중 적어도 하나이고 B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표시되며, 상기 부성분은 상기 모재 주성분 100 몰에 대하여 Dy 및 Tb 중 적어도 하나를 포함하는 산화물인 0.5 내지 3.0 몰의 제1 부성분을 포함한다.
상기 부성분은 상기 Mn를 포함하는 산화물인 제2 부성분 및 Si를 포함하는 산화물 또는 Si를 포함하는 글라스(Glass) 화합물인 제3 부성분을 포함한다.
상기 모재 주성분은 (CaxSr(1-x))(ZryTi(1-y))O3 (0≤x≤1,0≤y≤1)일 수 있다.
상기 Tb를 포함하는 산화물은 Tb3 + 및 Tb4 + 중 적어도 하나의 이온 형태로 상기 모재 주성분에 치환될 수 있다. 상기 ABO3로 표시되는 모재 주성분에서, 상기 Tb3+는 A사이트에 치환되며, 상기 Tb4 +는 B사이트에 치환될 수 있다.
상기 Tb를 포함하는 산화물의 함량은 0.5 내지 1.0 몰일 수 있다.
상기 유전체 조성물은 바나듐(V)을 포함하는 산화물 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 산화물을 더 포함할 수 있다.
상기 유전체 조성물에 대한 구체적인 설명은 상술한 본 개시의 일 실시 형태에 따른 유전체 조성물의 특징과 동일하므로 여기서는 생략하도록 한다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 개시를 더욱 상세히 설명하지만, 이는 발명의 구체적인 이해를 돕기 위한 것으로 본 개시의 범위가 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
유전체 조성물은 모재 주성분 및 부성분의 조성 및 함량을 하기 표1과 같이 조절하였다.
슬러리 제작 시 모재 주성분 및 부성분 파우더를 지르코니아 볼을 혼합/분산 메디아로 사용하고, 에탄올/톨루엔과 분산제 및 바인더를 혼합 후 24시간 동안 볼밀링(ball milling)을 실시하였다.
제조된 혼합 슬러리는 닥터 블레이트(doctor blade) 방식의 테이프 케스팅(tape casting)을 이용하여 3 내지 5μm와 10 내지 15μm의 두께로 성형 시트를 제조하였다.
성형 시트에 니켈(Ni) 내부전극을 인쇄하였으며, 상하 커버는 커버용 시트(10~15μm 두께)를 적층하여 제작하였고, 내부전극이 인쇄된 시트들을 가압하여 적층하여 바(bar)를 제작하였다. 압착바는 절단기를 이용하여 3216(길이×폭이 약 3.2mm×1.6mm) 크기의 칩으로 절단하였다. 　
상기 칩을 가소한 뒤에 환원 분위기(0.1% H2/99.9% N2, H2O/H2/N2 분위기)에서 1000 ~ 1300℃의 온도에서 1시간 소성 후, 1000℃에서 2시간 동안 재산화 열처리를 하였다.
상기 소성된 칩에 대하여 구리(Cu) 페이스트로 터미네이션 공정 및 전극 소성을 거쳐 외부전극을 완성하였다.
상기와 같이 완성된 적층 세라믹 커패시터에 대해 유전 특성 및 고온 신뢰성 등을 평가하였다.
적층 세라믹 커패시터(MLCC) 칩의 상온 정전 용량 및 유전 손실은 LCR-meter를 이용하여 1 kHz, AC 0.5V/㎛ 조건에서 측정하였다.
정전 용량과 적층 세라믹 커패시터(MLCC) 칩의 유전체 두께, 내부전극 면적, 적층수로부터 적층 세라믹 커패시터(MLCC) 칩의 유전율(상대유전율)을 계산하였다.
상온 IR은 5V/㎛의 조건에서 고저항계(High-Resistance Meter)를 이용하여 측정하였다.
고온 IR 승압 시험은 150℃에서 0.5Vr= 5V/㎛의 조건에서 수행하여 고온 신뢰성을 평가하였다.
실험예 모재 주성분
(CaxSr(1-x))(ZryTi(1-y))O3 (0≤x≤1,0≤y≤1)
[몰(mole)] 		모재 주성분 100몰 당 각 부성분의 몰(mole) 수
Tb4O7 Dy2O3 MnO2 SiO2 VO2 Al2O3
1*



100		 0 0.5



0.1



0.33



0.15



0.8
2* 0 1.0
3* 0 1.5
4 0.5 -
5 0.5 0.5
6* 0.5 1.5
7 1.0 -
8* 1.0 1.0
9* 1.5 -
10* 1.5 0.5
*: 비교예
실험예 Ptoto-type Chip 특성
유전율 IR(25℃)
1* 127 1.45×1014
2* 130 3.01×1014
3* 126 9.59×1013
4 128 4.04×1014
5 130 4.63×1014
6* 121 9.81×1013
7 131 5.07×1014
8* 128 1.07×1014
9* 124 8.70×1013
10* 124 9.85×1013
*: 비교예
도 3은 본 개시의 일 실시형태에 따른 실시예의 고온 가속 수명을 나타낸 그래프이다.
도 3, 표 1 및 표 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시 형태에 따른 유전체 조성물을 포함하는 적층 세라믹 커패시터는 유전율이 125 이상을 가지며, 안정적인 고온가속수명인 4.0×1014이상의 값을 가지는 경향을 보이므로, 높은 유전율 및 우수한 신뢰성 확보가 가능함을 알 수 있다.
반면, 비교예 1 내지 3의 경우 Tb를 포함하는 산화물을 포함하지 않아, 고온가속수명이 저하되는 부작용이 있음을 알 수 있다.
비교예 6 및 8은 Tb를 포함하는 산화물의 함량 범위를 만족하나, Dy를 포함하는 산화물의 함량이 많아 고온가속수명이 저하된 것을 알 수 있다.
비교예 9 및 10은 Tb를 포함하는 산화물의 함량이 1.5 몰인 것으로, Tb를 포함하는 산화물의 함량이 지나치게 많으면 유전율 및 IR이 저하되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 개시의 일 실시형태의 유전체 조성물은 Tb를 포함하는 산화물의 함량이 0.5 내지 1.0일 수 있으며, 상기 함량을 만족하면 유전율 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 개시는 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다.
따라서, 청구범위에 기재된 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 개시의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 적층 세라믹 커패시터 110: 세라믹 본체
111: 유전체층 121, 122: 제1 및 제2 내부전극
131, 132: 제1 및 제2 외부전극

Claims (16)

  1. 모재 주성분 및 부성분을 포함하며,
    상기 모재 주성분은 ABO3(A는 Ba, Ca 및 Sr 중 적어도 하나이고 B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표시되며,
    상기 부성분은 상기 모재 주성분 100 몰에 대하여,
    Dy 및 Tb 중 적어도 하나를 포함하는 산화물인 0.5 내지 2.0 몰의 제1 부성분을 포함하는 유전체 조성물.
  2. 제1항에 있어서
    Mn를 포함하는 산화물인 제2 부성분 및
    Si를 포함하는 산화물 또는 Si를 포함하는 글라스(Glass) 화합물인 제3 부성분을 포함하는 유전체 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모재 주성분은 (CaxSr(1-x))(ZryTi(1-y))O3 (0≤x≤1,0≤y≤1)계인 유전체 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Tb를 포함하는 산화물은 Tb3 + 및 Tb4 + 중 적어도 하나의 이온 형태로 상기 모재 주성분에 치환되는 유전체 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 ABO3로 표시되는 모재 주성분에서,
    상기 Tb3 +는 A사이트에 치환되며, 상기 Tb4 +는 B사이트에 치환되는 유전체 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Tb를 포함하는 산화물의 함량은 0.5 내지 1.0 몰인 유전체 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 조성물은 바나듐(V)을 포함하는 산화물을 더 포함하는 유전체 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 조성물은 알루미늄(Al)을 포함하는 산화물을 더 포함하는 유전체 조성물.
  9. 유전체층과 제1 및 제2 내부전극이 교대로 적층된 구조를 포함하는 세라믹 본체; 및
    상기 세라믹 본체의 양 단부에 형성되며, 상기 제1 및 제2 내부전극과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 외부전극;을 포함하고,
    상기 유전체층은 모재 주성분 및 부성분을 포함하며, 상기 모재 주성분은 ABO3(A는 Ba, Ca 및 Sr 중 적어도 하나이고 B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표시되며, 상기 부성분은 상기 모재 주성분 100 몰에 대하여 Dy 및 Tb 중 적어도 하나를 포함하는 산화물인 0.5 내지 2.0 몰의 제1 부성분을 포함하는 적층 세라믹 커패시터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 부성분은 Mn를 포함하는 산화물인 제2 부성분 및 Si를 포함하는 산화물 또는 Si를 포함하는 글라스(Glass) 화합물인 제3 부성분을 포함하는 적층 세라믹 커패시터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 모재 주성분은 (CaxSr(1-x))(ZryTi(1-y))O3 (0≤x≤1,0≤y≤1)계인 적층 세라믹 커패시터.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 Tb를 포함하는 산화물은 Tb3 + 및 Tb4 + 중 적어도 하나의 이온 형태로 상기 모재 주성분에 치환되는 적층 세라믹 커패시터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 ABO3로 표시되는 모재 주성분에서,
    상기 Tb3 +는 A사이트에 치환되며, 상기 Tb4 +는 B사이트에 치환되는 적층 세라믹 커패시터.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 Tb를 포함하는 산화물의 함량은 0.5 내지 1.0 몰인 적층 세라믹 커패시터.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 유전체 조성물은 바나듐(V)을 포함하는 산화물을 더 포함하는 적층 세라믹 커패시터.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 유전체 조성물은 알루미늄(Al)을 포함하는 산화물을 더 포함하는 적층 세라믹 커패시터.
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