KR20190019975A - 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 - Google Patents
유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190019975A KR20190019975A KR1020190015076A KR20190015076A KR20190019975A KR 20190019975 A KR20190019975 A KR 20190019975A KR 1020190015076 A KR1020190015076 A KR 1020190015076A KR 20190015076 A KR20190015076 A KR 20190015076A KR 20190019975 A KR20190019975 A KR 20190019975A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dielectric
- core
- grains
- average length
- less
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 29
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052773 Promethium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N promethium atom Chemical compound [Pm] VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 9
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 8
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 7
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052767 actinium Inorganic materials 0.000 description 2
- QQINRWTZWGJFDB-UHFFFAOYSA-N actinium atom Chemical compound [Ac] QQINRWTZWGJFDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001863 barium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 rare earth salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910002112 ferroelectric ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229940073455 tetraethylammonium hydroxide Drugs 0.000 description 1
- LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M tetraethylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CC[N+](CC)(CC)CC LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
- H01B3/10—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances metallic oxides
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
Abstract
본 발명은 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품에 관한 것으로, 본 발명은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인을 포함하며, 상기 유전체 그레인은 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어의 평균 길이는 250 nm 이하이며, 상기 유전체 그레인의 평균 길이 대비 상기 코어의 평균 길이의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 이상인 유전체 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 유전체 조성물을 이용한 적층 세라믹 전자부품은 신뢰성이 우수하며, 높은 유전율을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 유전체 조성물을 이용한 적층 세라믹 전자부품은 신뢰성이 우수하며, 높은 유전율을 확보할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 유전특성 및 전기적 특성이 우수한 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품에 관한 것이다.
페롭스카이트 분말은 강유전체 세라믹 재료로서 적층 세라믹 커패시터(MLCC), 세라믹 필터, 압전소자, 강유전체 메모리, 서미스터(thermistor), 배리스터(varistor)등의 전자부품 원료로 사용되고 있다.
티탄산바륨(BaTiO3)은 페롭스카이트 구조를 가진 고유전율 물질로서 적층 세라믹 커패시터의 유전체 재료로 사용되고 있다.
오늘날 전자부품 산업의 경박단소화, 고용량화, 고신뢰성화 등의 추세에 따라 강유전체 입자는 작은 크기를 가지면서 우수한 유전율 및 신뢰성이 요구된다.
유전체층의 주성분인 티탄산바륨 분말의 입경이 크면 유전체층의 표면 거칠기 증가로 쇼트율 증가 및 절연 저항 불량의 문제가 발생할 수 있다.
이로 인하여, 주성분인 티탄산바륨 분말의 미립화가 요구되고 있다.
그러나, 티탄산바륨 분말이 미립화되고, 적층 세라믹 전자부품의 유전체층의 두께가 얇아짐에 따라 쇼트 불량 및 신뢰성 불량 등의 문제점이 야기될 수 있다.
이로 인하여, 유전체층의 유전율을 확보하면서 동시에 신뢰성이 우수한 적층 세라믹 전자부품의 개발은 여전히 요구되는 실정이다.
본 발명은 유전특성 및 전기적 특성이 우수한 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인을 포함하며, 상기 유전체 그레인은 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어의 평균 길이는 250 nm 이하이며, 상기 유전체 그레인의 평균 길이 대비 상기 코어의 평균 길이의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 이상인 유전체 조성물을 제공한다.
상기 유전체 그레인 중 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인은 전체 대비 80% 미만일 수 있다.
상기 A는 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 납(Pb) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 B는 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 코어-쉘 구조에서 상기 쉘이 포함하는 희토류 원소의 함량은 B 사이트를 차지하는 이온 100 at% 대비 0.4 내지 4.0 at%일 수 있다.
상기 희토류 원소는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타넘(La), 악티늄(Ac), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오듐(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 및 루테늄(Lu)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 유전체 그레인은 BamTiO3 (0.995≤m≤1.010), (Ba1-XCax)m(Ti1-yZry)O3 (0.995≤m≤1.010, 0≤x≤0.10, 0<y≤0.20), Bam(Ti1-xZrx)O3 (0.995≤m≤1.010, x≤0.10) 혹은 상기 희토류 원소 중 하나 혹은 그 이상이 일부 고용된 BamTiO3 (0.995≤m≤1.010), (Ba1-XCax)m(Ti1-yZry)O3 (0.995≤m≤1.010, 0≤x≤0.10, 0<y≤0.20), Bam(Ti1-xZrx)O3 (0.995≤m≤1.010, x≤0.10)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 평균 두께가 0.48 μm 이하인 유전체층을 포함하는 세라믹 본체; 및 상기 세라믹 본체 내에서 상기 유전체층을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 내부 전극;을 포함하며, 상기 유전체층은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인을 포함하며, 상기 유전체 그레인은 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어의 평균 길이는 250 nm 이하이며, 상기 유전체 그레인의 평균 길이 대비 상기 코어의 평균 길이의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 이상인 유전체 조성물을 포함하는 적층 세라믹 전자부품을 제공한다.
상기 유전체 그레인 중 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인은 전체 대비 80% 미만일 수 있다.
상기 A는 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 납(Pb) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 B는 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 코어-쉘 구조에서 상기 쉘이 포함하는 희토류 원소의 함량은 B 사이트를 차지하는 이온 100 at% 대비 0.4 내지 4.0 at%일 수 있다.
상기 희토류 원소는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타넘(La), 악티늄(Ac), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오듐(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 및 루테늄(Lu)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 유전체층은 평균 두께가 0.48 μm 이하일 수 있다.
상기 유전체층의 유전율은 4000 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 유전체 조성물을 이용한 적층 세라믹 전자부품은 신뢰성이 우수하며, 높은 유전율을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코어-쉘 구조의 유전체 그레인을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 S 영역의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 B-B' 단면도이다.
도 2는 도 1의 S 영역의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 B-B' 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다. 다만, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코어-쉘 구조의 유전체 그레인을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 S 영역의 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인(10)을 포함하며, 상기 유전체 그레인(10)은 코어(1)-쉘(2) 구조를 가지며, 상기 코어(1)의 평균 길이(Lc)는 250 nm 이하이며, 상기 유전체 그레인(10)의 평균 길이(Lg) 대비 상기 코어(1)의 평균 길이(Lc)의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 이상일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체 조성물은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인(10)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 A는 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 납(Pb) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 B는 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 페롭스카이트 구조에서 B 사이트에 위치할 수 있는 물질이면 가능하며, 예를 들어 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 유전체 그레인은 BamTiO3 (0.995≤m≤1.010), (Ba1-XCax)m(Ti1-yZry)O3 (0.995≤m≤1.010, 0≤x≤0.10, 0<y≤0.20), Bam(Ti1-xZrx)O3 (0.995≤m≤1.010, x≤0.10) 혹은 상기 희토류 원소 중 하나 혹은 그 이상이 일부 고용된 BamTiO3 (0.995≤m≤1.010), (Ba1-XCax)m(Ti1-yZry)O3 (0.995≤m≤1.010, 0≤x≤0.10, 0<y≤0.20), Bam(Ti1-xZrx)O3 (0.995≤m≤1.010, x≤0.10)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일반적으로, 유전체 조성물에 포함되는 유전체 그레인이 미립화되고, 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품의 유전체층의 두께가 얇아짐에 따라 쇼트 불량 및 신뢰성 불량 등의 문제점이 야기될 수 있다.
또한, 미립화된 유전체 분말을 이용한 슬러리 제조시 분산이 어렵다는 문제가 있으며, 이로 인하여 상기 유전체 조성물을 이용하여 제조된 적층 세라믹 전자부품의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
상기의 신뢰성 저하 문제를 개선하기 위해서는 희토류 원소가 완전 고용된 페롭스카이트 구조를 갖는 산화물을 모재로 하는 유전체 그레인을 이용하는 것이 바람직하다.
즉, 적층 세라믹 전자부품의 유전체층의 두께가 얇아짐에 따라 쇼트 불량 및 신뢰성 불량 등의 문제점을 해결하기 위해서는 페롭스카이트 구조를 갖는 유전체 그레인 내부의 희토류 원소의 함량 분포를 조절하는 것이 요구된다.
또한, 적층 세라믹 전자부품의 유전체층의 두께가 얇아짐에 따라 쇼트 불량 및 신뢰성 불량 등의 문제점을 해결하기 위해서 코어-쉘 구조를 가지는 유전체 그레인에 있어서 코어의 길이를 조절하는 것이 요구된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체 그레인(10)은 일부가 코어(1)-쉘(2) 구조를 가지며, 상기 코어(1)의 평균 길이(Lc)는 250 nm 이하이며, 상기 유전체 그레인(10)의 평균 길이(Lg) 대비 상기 코어(1)의 평균 길이(Lc)의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 이상일 수 있다.
상기 유전체 그레인(10)은 일부가 코어(1)-쉘(2) 구조를 가질 수 있으며, 그 비율은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 유전체 그레인 전체 대비 80% 미만일 수 있다.
상기 코어(1)-쉘(2) 구조를 갖는 유전체 그레인이란 후술하는 적층 세라믹 커패시터를 이온 밀링하여 화학적 에칭한 후, 주사식 전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM) 장비로 2 kV 조건하에 50,000배 확대하여 측정한 결과 유전체 그레인 내부에 또 다른 그레인처럼 보이는 그레인을 코어-쉘 그레인으로 정의할 수 있다.
상기 코어(1)의 평균 길이(Lc)는 250 nm 이하이며, 상기 유전체 그레인(10)의 평균 길이(Lg) 대비 상기 코어(1)의 평균 길이(Lc)의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 이상일 수 있다.
상기 유전체 그레인(10)의 평균 길이(Lg) 대비 상기 코어(1)의 평균 길이(Lc)의 비는 상기 코어-쉘 그레인에서 그레인의 면적 중심(c)을 지나는 장축 길이 방향의 직선에서 그레인 내에서 관찰되는 그레인을 지나는 지점까지의 길이를 코어의 평균 길이(Lc)로 정의하고, 상기 장축 길이를 그레인의 평균 길이(Lg)로 정의할 수 있다.
상기 코어(1)의 평균 길이(Lc), 상기 유전체 그레인(10)의 평균 길이(Lg) 대비 상기 코어(1)의 평균 길이(Lc)의 비와 이를 만족하는 유전체 그레인의 비율 조건을 만족할 경우 충분한 용량을 구현할 수 있으며, 신뢰성 향상의 효과가 있을 수 있다.
반면, 상기 코어(1)의 평균 길이(Lc)가 250 nm를 초과하는 경우에는 쉘(2)의 형성이 충분치 못해 정전 용량 및 신뢰성 향상 효과가 어려울 수 있다.
또한, 상기 유전체 그레인(10)의 평균 길이(Lg) 대비 상기 코어(1)의 평균 길이(Lc)의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 미만의 경우에는 충분한 신뢰성 구현이 어려운 문제가 있다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체 그레인의 중심(c)에서 그레인 경계(grain boundary)(b) 방향으로 가상의 직선을 그었을때, 상기 유전체 그레인의 중심(c)에서 0.75 내지 0.95에 해당하는 영역에서의 희토류 원소의 함량은 B 사이트를 차지하는 이온 100 at% 대비 0.4 내지 4.0 at%일 수 있다.
상기 희토류 원소의 함량은 상기 유전체 그레인의 중심에서 그레인 경계(grain boundary) 방향으로 가상의 직선을 그었을때, 상기 유전체 그레인의 중심에서 0.75 내지 0.95에 해당하는 영역에서의 함량일 수 있다.
도 1에는 상기 유전체 그레인의 중심에서 그레인 경계(grain boundary) 방향으로 가상의 직선을 그었을때, 상기 유전체 그레인의 중심에서 0.75 내지 0.95에 해당하는 영역을 나타내고 있다.
상기 유전체 그레인의 중심에서 그레인 경계(grain boundary) 방향으로 가상의 직선은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 쉘이 가장 두꺼운 영역 쪽으로 그을 수 있다.
상기 희토류 원소의 함량은 B 사이트를 차지하는 이온 100 at% 대비 0.4 내지 4.0 at%을 만족하도록 조절함으로써, 상기 유전체 그레인을 포함하는 유전체 조성물을 이용한 적층 세라믹 전자부품의 쇼트 불량 및 신뢰성 불량 등의 문제점을 해결할 수 있다.
상기 희토류 원소의 함량이 B 사이트를 차지하는 이온 100 at% 대비 0.4 at% 미만의 경우에는 종래 코어-쉘 구조와 동일한 형태를 가지게 됨으로써, 신뢰성 개선 효과가 없을 수 있다.
한편, 상기 희토류 원소의 함량이 B 사이트를 차지하는 이온 100 at% 대비 4.0 at% 를 초과하는 경우에는 원하는 높은 유전율을 얻을 수 없는 문제가 있다.
상기 희토류 원소는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타넘(La), 악티늄(Ac), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오듐(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 및 루테늄(Lu)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물이 포함하는 유전체 그레인은 아래의 방법으로 제조될 수 있다.
페롭스카이트 분말은 ABO3의 구조를 갖는 분말로서, 본 발명의 일 실시형태에서는 상기 금속산화물이 B 사이트(site)에 해당하는 원소 공급원이며, 상기 금속염이 A 사이트(site)에 해당하는 원소의 공급원이다.
우선 금속염과 금속산화물을 혼합하여 페롭스카이트 입자핵을 형성시킬 수 있다.
상기 금속산화물은 티타늄(Ti) 또는 지르코늄(Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
티타니아와 지르코니아의 경우 가수분해가 매우 용이하여 별도의 첨가제 없이 순수와 혼합하면 함수티타늄, 함수지르코늄이 겔 형태로 침전될 수 있다.
상기 함수 형태의 금속산화물을 세척하여 불순물을 제거할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 함수금속산화물을 가압으로 필터하여 잔류용액을 제거하고 순수를 부어주면서 필터링하여 입자 표면에 존재하는 불순물을 제거할 수 있다.
다음으로, 상기 함수금속산화물에 순수와 산 또는 염기를 첨가할 수 있다.
필터 후 얻은 함수금속산화물 분말에 순수를 넣고 고점도 교반기로 교반을 시키는데, 0℃ 내지 60℃에서 0.1시간 내지 72시간 유지하여 함수금속산화물 슬러리를 제조할 수 있다.
제조한 슬러리에 산이나 염기를 가할 수 있는데, 상기 산이나 염기는 해교제로서 사용되며, 함수금속산화물 함량 대비 0.00001 내지 0.2 몰로 첨가할 수 있다.
상기 산은 일반적인 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 염산, 질산, 황산, 인산, 개미산, 아세트산, 폴리카르복시산 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 염기는 일반적인 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드 또는 테트라 에틸암모늄 하이드록사이드 등이 있으며, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 금속염은 수산화바륨 또는 수산화바륨과 희토류염의 혼합물일 수 있다.
상기 희토류염은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타넘(La), 악티늄(Ac), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오듐(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 또는 루테늄(Lu) 등이 사용될 수 있다.
상기 페롭스카이트 입자핵을 형성시키는 단계는 60℃ 내지 150℃에서 수행될수 있다.
다음으로, 상기 페롭스카이트 입자핵을 수열 반응기에 투입 및 수열처리하여 수열 반응기 내에서 입성장 시킬 수 있다.
다음으로, 상기 수열 반응기 내로 금속염 수용액을 고압 펌프를 이용하여 투입하여 혼합액을 마련하고, 상기 혼합액을 가열하여 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인을 얻을 수 있다.
상기 금속염 수용액은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 질산염 및 아세트산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 B-B' 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 전자부품은 평균 두께가 0.48 μm 이하인 유전체(11)층을 포함하는 세라믹 본체(110); 및 상기 세라믹 본체(110) 내에서 상기 유전체층(11)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 내부 전극(21, 22);을 포함하며, 상기 유전체층(11)은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인(10)을 포함하며, 상기 유전체 그레인은 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어의 평균 길이는 250 nm 이하이며, 상기 유전체 그레인의 평균 길이 대비 상기 코어의 평균 길이의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 이상인 유전체 그레인을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 전자부품에 대하여 설명하되, 특히 적층 세라믹 커패시터로 설명하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터에 있어서, '길이 방향'은 도 1의 'L' 방향, '폭 방향'은 'W' 방향, '두께 방향'은 'T' 방향으로 정의하기로 한다. 여기서 '두께 방향'은 유전체층를 쌓아 올리는 방향 즉 '적층 방향'과 동일한 개념으로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체층(11)을 형성하는 원료는 충분한 정전 용량을 얻을 수 있는 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 티탄산바륨(BaTiO3) 분말일 수 있다.
상기 티탄산바륨(BaTiO3) 분말을 이용하여 제조된 적층 세라믹 커패시터는 상온 유전율이 높고, 절연 저항 및 내전압 특성이 매우 우수하여 신뢰성 향상이 가능하다.
상기 유전체층(11)은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인(10)을 포함하며, 상기 유전체 그레인은 일부가 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어의 평균 길이는 250 nm 이하이며, 상기 유전체 그레인의 평균 길이 대비 상기 코어의 평균 길이의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 이상인 유전체 그레인을 포함함으로써, 상온 유전율이 높고, 절연 저항 및 내전압 특성이 매우 우수하여 신뢰성 향상이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터는 상기 유전체 그레인의 중심(c)에서 그레인 경계(grain boundary)(b) 방향으로 가상의 직선을 그었을때, 상기 유전체 그레인의 중심(c)에서 0.75 내지 0.95에 해당하는 영역에서의 희토류 원소의 함량은 B 사이트를 차지하는 이온 100 at% 대비 0.4 내지 4.0 at%인 유전체 그레인을 포함함으로써, 상온 유전율이 높고, 절연 저항 및 내전압 특성이 매우 우수하여 신뢰성 향상이 가능하다.
상기 유전체층(11)을 형성하는 재료는 티탄산바륨(BaTiO3) 등의 파우더에 본 발명의 목적에 따라 다양한 세라믹 첨가제, 유기용제, 가소제, 결합제, 분산제 등이 첨가될 수 있다.
상기 유전체층(11)의 평균 두께는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 0.48 μm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물은 상기와 같이 유전체층(11)의 평균 두께가 0.48 μm 이하인 경우에 보다 나은 효과를 나타내며, 즉 상기 유전체 조성물을 이용한 적층 세라믹 커패시터의 유전체층의 평균 두께가 0.48 μm 이하인 경우 신뢰성이 우수한 효과가 있다.
또한, 상기 유전체층(11)의 유전율은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 4000 이상일 수 있다.
그외의 특징은 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 그레인의 특징과 중복되므로, 여기서 생략하도록 한다.
*상기 제1 및 제2 내부 전극(21, 22)을 형성하는 재료는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 은(Ag), 납(Pb), 백금(Pt), 니켈(Ni) 및 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 이루어진 도전성 페이스트를 사용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 세라믹 커패시터는 상기 제1 내부전극(21)과 전기적으로 연결된 제1 외부전극(31) 및 상기 제2 내부 전극(22)과 전기적으로 연결된 제2 외부전극(32)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 외부전극(31, 32)은 정전 용량 형성을 위해 상기 제1 및 제2 내부전극(21, 22)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제2 외부전극(32)은 상기 제1 외부전극(31)과 다른 전위에 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 외부전극(31, 32)은 정전 용량 형성을 위해 상기 제1 및 제2 내부전극(21, 22)과 전기적으로 연결될 수 있는 재질이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 및 은-팔라듐(Ag-Pd)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예는 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인을 포함하며, 그 일부가 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어의 평균 길이는 250 nm 이하이며, 상기 유전체 그레인의 평균 길이 대비 상기 코어의 평균 길이의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 이상인 유전체 조성물로서 제작하였다.
또한, ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인을 포함하며, 상기 유전체 그레인의 중심에서 그레인 경계(grain boundary) 방향으로 가상의 직선을 그었을때, 상기 유전체 그레인의 중심에서 0.75 내지 0.95에 해당하는 영역에서의 희토류 원소의 함량은 B 사이트를 차지하는 이온 100 at% 대비 0.4 내지 4.0 at%인 유전체 조성물로서 제작하였다.
비교예는 동일한 조성의 유전체 그레인을 포함하는 유전체 조성물을 마련하되, 상기와 같은 본 발명의 수치범위를 벗어나도록 제작한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일하게 제작하였다.
아래 표 1은 코어-쉘 그레인의 분율 및 유전체 그레인의 평균 길이 대비 상기 코어의 평균 길이의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인의 분율에 따른 신뢰성 평가를 비교한 표이다.
상기 신뢰성 평가는 LCR meter를 이용하여 상기 유전체 조성물을 열처리하고, 1시간 경과 후 1 kHz, 0.5V에서 측정하였으며, 신뢰성 평가를 위해 130℃, 8V, 4시간의 조건으로 40개의 시료에 대하여 불량 개수를 측정하는 방식으로 수행하였다.
|
|
코어-쉘 그레인 분율(%) |
유전체 그레인 내부 구조 |
신뢰성 평가 (불량 개수/ 40개) |
|
| 그레인의 길이 대비 코어의 길이의 비가 0.8 미만을 만족하는 코어-쉘 그레인의 비율(%) |
코어의 평균 길이 (μm) |
|||
| 1* | 92 | 15 | 135 | 34 |
| 2 | 79 | 50 | 140 | 7 |
| 3 | 48 | 76 | 240 | 5 |
| 4* | 22 | 80 | 252 | 26 |
| 5 | 33 | 83 | 120 | 8 |
| 6 | 10 | 88 | 88 | 6 |
| 7* | 75 | 47 | 118 | 28 |
| 8 | 5 | 100 | 111 | 10 |
* : 비교예
상기 [표 1]을 참조하면, 시료 2, 3, 5, 6 및 8은 본 발명의 수치 범위를 만족하는 유전체 그레인을 이용하여 제작한 적층 세라믹 커패시터로서, 신뢰성이 우수한 것을 알 수 있다.
반면, 시료 1, 4 및 7의 경우는 본 발명의 수치 범위를 벗어나는 것으로서, 신뢰성에 문제가 있음을 알 수 있다.
아래 표 2는 유전체 그레인의 위치별 희토류 원소의 함량에 따른 정전용량 및 유전손실을 비교한 표이다.
상기 정전용량 및 유전손실은 LCR meter를 이용하여 상기 유전체 조성물을 열처리하고, 1시간 경과 후 1 kHz, 0.5V에서 측정하였으며, 신뢰성 평가를 위해 130℃, 8V, 4시간의 조건으로 40개의 시료에 대하여 불량 개수를 측정하는 방식으로 수행하였다.
상기 정전용량은 최소용량으로서 2.68을 기준으로 시료의 용량을 측정하여 양호와 불량을 구분하였다.
|
|
유전체 그레인의 쉘 영역 |
정전 용량 (μF) |
신뢰성 평가 (불량 개수/ 40개) |
|
| 쉘 영역의 조성 |
유전체 그레인의 중심(c)에서 0.75 내지 0.95에 해당하는 영역의 희토류 원소의 함량 (at%) |
|||
| 9 | Y | 0.4 | 3.21 | 7 |
| 10 | Y | 2.0 | 2.72 | 5 |
| 11* | Y | 0.3 | 3.22 | 26 |
| 12* | Y | 4.1 | 2.41 | 34 |
| 13* | Dy | 0.2 | 3.31 | 28 |
| 14 | Dy | 0.6 | 3.15 | 10 |
| 15 | Dy | 4.0 | 2.70 | 13 |
| 16 | Ho | 1.2 | 2.81 | 14 |
| 17* | Ho | 4.2 | 2.40 | 27 |
| 18* | Ho | 4.5 | 2.21 | 32 |
| 19* | Er | 0.1 | 2.98 | 25 |
| 20 | Er | 0.4 | 2.68 | 4 |
| 21* | Er | 4.8 | 2.10 | 30 |
* : 비교예
상기 [표 2]를 참조하면, 시료 9, 10, 14 내지 16 및 20은 본 발명의 수치 범위를 만족하는 유전체 그레인을 이용하여 제작한 적층 세라믹 커패시터로서, 정전 용량도 높으며, 신뢰성도 우수한 것을 알 수 있다.
반면, 시료 11 내지 13, 17 내지 19 및 21의 경우는 본 발명의 수치 범위를 벗어나는 것으로서, 정전 용량 또는 신뢰성에 문제가 있거나, 정전 용량 및 신뢰성에 문제가 있음을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1: 코어
2: 쉘
10: 유전체 그레인 11: 유전체 층
21: 제1 내부전극 22: 제2 내부전극
31, 32: 제1 및 제2 외부 전극
100: 적층 세라믹 커패시터 110: 세라믹 본체
c: 유전체 그레인의 중심 b: 유전체 그레인의 경계
Lc: 코어부의 길이 Lg: 유전체 그레인의 길이
10: 유전체 그레인 11: 유전체 층
21: 제1 내부전극 22: 제2 내부전극
31, 32: 제1 및 제2 외부 전극
100: 적층 세라믹 커패시터 110: 세라믹 본체
c: 유전체 그레인의 중심 b: 유전체 그레인의 경계
Lc: 코어부의 길이 Lg: 유전체 그레인의 길이
Claims (15)
- ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인을 포함하며, 상기 유전체 그레인은 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어의 평균 길이는 250 nm 이하이며, 상기 유전체 그레인의 평균 길이 대비 상기 코어의 평균 길이의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 이상인 유전체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유전체 그레인 중 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인은 전체 대비 80% 미만인 유전체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 A는 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 납(Pb) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 유전체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 B는 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 유전체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 코어-쉘 구조에서 상기 쉘이 포함하는 희토류 원소의 함량은 B 사이트를 차지하는 이온 100 at% 대비 0.4 내지 4.0 at%인 유전체 조성물.
- 제5항에 있어서,
상기 희토류 원소는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타넘(La), 악티늄(Ac), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오듐(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 및 루테늄(Lu)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 유전체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 유전체 그레인은 BamTiO3 (0.995≤m≤1.010), (Ba1-XCax)m(Ti1-yZry)O3 (0.995≤m≤1.010, 0≤x≤0.10, 0<y≤0.20), Bam(Ti1-xZrx)O3 (0.995≤m≤1.010, x≤0.10) 혹은 상기 희토류 원소 중 하나 혹은 그 이상이 일부 고용된 BamTiO3 (0.995≤m≤1.010), (Ba1-XCax)m(Ti1-yZry)O3 (0.995≤m≤1.010, 0≤x≤0.10, 0<y≤0.20), Bam(Ti1-xZrx)O3 (0.995≤m≤1.010, x≤0.10)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 유전체 조성물.
- 평균 두께가 0.48 μm 이하인 유전체층을 포함하는 세라믹 본체; 및
상기 세라믹 본체 내에서 상기 유전체층을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 내부 전극;을 포함하며, 상기 유전체층은 ABO3로 표현되는 페롭스카이트 구조를 가지는 유전체 그레인을 포함하며, 상기 유전체 그레인은 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어의 평균 길이는 250 nm 이하이며, 상기 유전체 그레인의 평균 길이 대비 상기 코어의 평균 길이의 비가 0.8 미만을 만족하는 유전체 그레인이 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인 전체 대비 50% 이상인 유전체 조성물을 포함하는 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 유전체 그레인 중 상기 코어-쉘 구조를 갖는 유전체 그레인은 전체 대비 80% 미만인 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 A는 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 납(Pb) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 B는 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 코어-쉘 구조에서 상기 쉘이 포함하는 희토류 원소의 함량은 B 사이트를 차지하는 이온 100 at% 대비 0.4 내지 4.0 at%인 적층 세라믹 전자부품.
- 제12항에 있어서,
상기 희토류 원소는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타넘(La), 악티늄(Ac), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오듐(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 및 루테늄(Lu)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 유전체 그레인은 BamTiO3 (0.995≤m≤1.010), (Ba1-XCax)m(Ti1-yZry)O3 (0.995≤m≤1.010, 0≤x≤0.10, 0<y≤0.20), Bam(Ti1-xZrx)O3 (0.995≤m≤1.010, x≤0.10) 혹은 상기 희토류 원소 중 하나 혹은 그 이상이 일부 고용된 BamTiO3 (0.995≤m≤1.010), (Ba1-XCax)m(Ti1-yZry)O3 (0.995≤m≤1.010, 0≤x≤0.10, 0<y≤0.20), Bam(Ti1-xZrx)O3 (0.995≤m≤1.010, x≤0.10)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 적층 세라믹 전자부품.
- 제8항에 있어서,
상기 유전체층의 유전율은 4000 이상인 적층 세라믹 전자부품.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190015076A KR102052846B1 (ko) | 2019-02-08 | 2019-02-08 | 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190015076A KR102052846B1 (ko) | 2019-02-08 | 2019-02-08 | 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120110786A Division KR101952846B1 (ko) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190019975A true KR20190019975A (ko) | 2019-02-27 |
| KR102052846B1 KR102052846B1 (ko) | 2019-12-09 |
Family
ID=65561010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190015076A KR102052846B1 (ko) | 2019-02-08 | 2019-02-08 | 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102052846B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004189588A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-07-08 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体セラミックおよびその製造方法ならびに積層セラミックコンデンサ |
| JP2005170692A (ja) * | 2003-12-08 | 2005-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体磁器組成物およびそれを用いた積層セラミックコンデンサとその製造方法 |
| JP2008239407A (ja) | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Kyocera Corp | 誘電体磁器および積層セラミックコンデンサ |
-
2019
- 2019-02-08 KR KR1020190015076A patent/KR102052846B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004189588A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-07-08 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体セラミックおよびその製造方法ならびに積層セラミックコンデンサ |
| JP2005170692A (ja) * | 2003-12-08 | 2005-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体磁器組成物およびそれを用いた積層セラミックコンデンサとその製造方法 |
| JP2008239407A (ja) | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Kyocera Corp | 誘電体磁器および積層セラミックコンデンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102052846B1 (ko) | 2019-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101376924B1 (ko) | 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 | |
| KR101823162B1 (ko) | 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 | |
| US7652870B2 (en) | Multilayer ceramic capacitor | |
| KR20140100218A (ko) | 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 | |
| KR101952846B1 (ko) | 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 | |
| KR102163417B1 (ko) | 적층 세라믹 커패시터 | |
| JP2018181940A (ja) | 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 | |
| KR20130055940A (ko) | 페롭스카이트 분말, 이의 제조방법 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 | |
| US20140065308A1 (en) | Dielectric composition, method of fabricating the same, and multilayer ceramic electronic component using the same | |
| JP2019161217A (ja) | 積層セラミックコンデンサおよびセラミック原料粉末 | |
| KR100374471B1 (ko) | 유전체 세라믹 재료 및 모놀리식 세라믹 전자 부품 | |
| JP4863007B2 (ja) | 誘電体磁器組成物および電子部品 | |
| KR20130038695A (ko) | 페롭스카이트 분말, 이의 제조방법 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 | |
| WO2009098918A1 (ja) | 誘電体セラミック及び積層セラミックコンデンサ | |
| KR102222606B1 (ko) | 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터 | |
| JP5423303B2 (ja) | 誘電体磁器組成物の製造方法 | |
| KR101709814B1 (ko) | 유전체 조성물 및 이의 제조방법 | |
| KR102052846B1 (ko) | 유전체 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 | |
| JP2019102655A (ja) | セラミックコンデンサおよびその製造方法 | |
| KR101963257B1 (ko) | 페롭스카이트 분말, 이의 제조방법 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품 | |
| WO2023054378A1 (ja) | 積層セラミックコンデンサ | |
| WO2024070416A1 (ja) | セラミック電子部品、およびセラミック電子部品の製造方法 | |
| JP2023003944A (ja) | 誘電体、積層セラミックコンデンサ、誘電体の製造方法、および積層セラミックコンデンサの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |