KR20240078055A - 적층 세라믹 콘덴서 - Google Patents
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Abstract
유전체층과 내부 전극층이 교대로 적층된 구조를 갖는 적층 세라믹 콘덴서가 제공된다. 상기 유전체층은 BaTiO3 100 몰부에 대하여, 2족 원소의 산화물 0.2 몰부 내지 3.5 몰부; 산화규소 1 몰부 내지 10 몰부; 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 및 텅스텐(W)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물 0.1 몰부 내지 0.5 몰부; 및 이트륨(Y), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 터븀(Tb), 가돌리늄(Gd), 및 유로퓸(Eu)으로 구성된 군으로부터 적어도 Y과 Dy을 포함하여 선택된 2종 이상의 산화물인 제1 산화물을 포함한다. 특히 상기 유전체층을 구성하는 결정립은 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸는 쉘부를 포함하고, 상기 쉘부 내에서의 Y와 Dy의 농도의 합이 상기 결정립의 반경 방향으로 0.06 at%/nm 내지 0.5 at%/nm의 기울기로 변화할 수 있다.
Description
본 발명은 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 우수한 TCC 특성을 지니면서 양호한 평균 수명을 갖는 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.
세라믹 전자 부품 중 하나인 적층형 커패시터(MLCC: multi-layer ceramic capacitor)는 고용량화 및 초박층화되는 추세이다.
고용량의 적층 세라믹 커패시터(MLCC: multi-layer ceramic capacitor)는 BaTiO3를 주재료로 이루어지고, 니켈을 내부 전극의 베이스 재료로 하여 바디를 형성한다. 이러한 바디는 환원 분위기 소성해야 하기 때문에 유전체는 내환원성을 가져야 한다. 하지만 산화물의 고유 특성으로 환원 분위기 소성시 산화물 내부의 산소가 빠져 나와 산소 공공(oxygen vacancy)과 전자가 발생되면서 신뢰성이 열화되고 IR(insulator resistance)이 낮아지는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 희토류(rare earth)원소를 첨가하여 산소 공공 발생 억제 및 산소 공공의 이동도를 낮추고 전이 원소(transition metal) 첨가로 발생되는 전자를 억제하는 방안이 제안되었다.
그러나, 사용 환경이 더욱 가혹해지고 보다 큰 커패시턴스가 요구됨에 따라 추가적인 개선이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 우수한 TCC 특성을 지니면서 양호한 평균 수명을 갖는 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 유전체층과 내부 전극층이 교대로 적층된 구조를 갖는 적층 세라믹 콘덴서를 제공한다. 상기 유전체층은 BaTiO3 100 몰부에 대하여, 2족 원소의 산화물 0.2 몰부 내지 3.5 몰부; 산화규소 1 몰부 내지 10 몰부; 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 및 텅스텐(W)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물 0.1 몰부 내지 0.5 몰부; 및 이트륨(Y), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 터븀(Tb), 가돌리늄(Gd), 및 유로퓸(Eu)으로 구성된 군으로부터 적어도 Y과 Dy을 포함하여 선택된 2종 이상의 산화물인 제1 산화물을 포함한다. 특히 상기 유전체층을 구성하는 결정립은 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸는 쉘부를 포함하고, 상기 쉘부 내에서의 Y와 Dy의 농도의 합이 상기 결정립의 반경 방향으로 0.06 at%/nm 내지 0.5 at%/nm의 기울기로 변화할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 코어부 내에서 상기 Y와 Dy의 농도가 실질적으로 일정할 수 있다. 이때 상기 코어부 내에서 상기 Y와 Dy의 농도의 합이 0.8 wt% 미만일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, Y와 Dy의 농도의 합은 상기 쉘부 내에서 상기 결정립의 반경 방향으로 실질적으로 일정한 기울기로 변화할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, Y와 Dy의 농도의 합은 상기 쉘부 내에서 상기 결정립의 반경 방향으로 상기 코어부에 가까울수록 완만한 기울기를 갖고 상기 결정립의 외표면에 가까울수록 급한 기울기를 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층은 상기 쉘부의 두께가 상기 결정립의 평균 입경의 약 15% 내지 약 30%인 결정립을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층은 스칸듐(Sc), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 및 루테튬(Lu)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 제2 산화물을 더 포함하고, 상기 제2 산화물은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 상기 제2 산화물에 포함된 금속의 몰수를 기준으로 0.1 몰부 내지 10몰부 함유될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층은 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 제3 산화물을 더 포함하고, 상기 제3 산화물은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 상기 제3 산화물에 포함된 금속의 몰수를 기준으로 1 몰부 내지 6 몰부 함유될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 결정립의 평균 입경이 약 100 nm 내지 약 800 nm일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층 내의 Dy의 함량이 BaTiO3 100 몰부에 대하여 약 0.5 몰부 내지 약 3 몰부일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층 내의 Y의 함량이 BaTiO3 100 몰부에 대하여 약 0.5 몰부 내지 약 3 몰부일 수 있다.
본 발명의 다른 태양은 유전체층과 내부 전극층이 교대로 적층된 구조를 갖는 적층 세라믹 콘덴서를 제공한다. 이때, 상기 유전체층은 BaTiO3 100 몰부에 대하여, 2족 원소의 산화물 0.2 몰부 내지 3.5 몰부; 산화규소 1 몰부 내지 10 몰부; 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 및 텅스텐(W)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물 0.1 몰부 내지 0.5 몰부; 이트륨(Y), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 터븀(Tb), 가돌리늄(Gd), 및 유로퓸(Eu)으로 구성된 군으로부터 적어도 Y과 Dy을 포함하여 선택된 2종 이상의 산화물인 제1 산화물; 및 스칸듐(Sc), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 및 루테튬(Lu)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물인 제2 산화물을 포함할 수 있다. 특히, 상기 유전체층을 구성하는 결정립은 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸는 쉘부를 포함하고, 상기 제1 산화물은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 상기 제1 산화물에 포함된 금속의 몰수를 기준으로 1 몰부 내지 10몰부 함유되고, 상기 제2 산화물은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 상기 제2 산화물에 포함된 금속의 몰수를 기준으로 0.1 몰부 내지 10몰부 함유되고, 상기 Y과 Dy의 농도의 합은 상기 쉘부 내에서 상기 결정립의 표면에 가까울수록 증가할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘부 내에서의 Y의 농도가 상기 결정립의 반경 방향으로 0.03 at%/nm 내지 0.3 at%/nm의 기울기로 변화할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘부 내에서의 Dy의 농도가 상기 결정립의 반경 방향으로 0.03 at%/nm 내지 0.3 at%/nm의 기울기로 변화할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층 내의 Dy 몰부 함량의 Y 몰부 함량에 대한 비율(Dy/Y)이 0.5 내지 2.5일 수 있다.
본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는 우수한 TCC 특성을 지니면서 양호한 평균 수명을 갖는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 세라믹 콘덴서를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 적층 세라믹 콘덴서의 I-I' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 상기 유전체층 내의 결정립 단면을 나타낸 모식도이다.
도 2는 도 1의 적층 세라믹 콘덴서의 I-I' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 상기 유전체층 내의 결정립 단면을 나타낸 모식도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "갖는다" 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 "기판"은 기판 그 자체, 또는 기판과 그 표면에 형성된 소정의 층 또는 막 등을 포함하는 적층 구조체를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "기판의 표면"이라 함은 기판 그 자체의 노출 표면, 또는 기판 위에 형성된 소정의 층 또는 막 등의 외측 표면을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 세라믹 콘덴서(1)를 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 적층 세라믹 콘덴서(1)의 I-I' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 적층 세라믹 콘덴서(1)는 유전체층(111)과 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)이 교대로 적층된 세라믹 바디(110)를 가진다. 세라믹 바디(110)의 양 단부에는 세라믹 바디(110)의 내부에 교대로 배치된 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 각각 도통하는 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)이 제공된다.
상기 세라믹 바디(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 (0.3∼5.6mm) x (0.2∼5.0mm) x (0.2∼2.5mm)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 0.2㎛ 이상일 수 있다. 너무 얇은 두께의 유전체층은 한층 내에 존재하는 결정립 수가 작아 신뢰성에 나쁜 영향을 미칠 수 있기 때문에 유전체층의 두께는 0.2 ㎛ 이상일 수 있다.
상기 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 각 단면이 세라믹 바디(110)의 대향하는 양 단부의 표면에 교대로 노출되도록 적층되어 있다. 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)은 세라믹 바디(110)의 양 단부에 형성되고, 교대로 배치된 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 노출 단면에 전기적으로 연결되어 커패시터 회로를 구성한다.
제1 및 제2 내부 전극(121, 122)에 함유되는 도전성 재료는 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전성 물질 형성용 조성물을 사용하여 세라믹 바디(110)를 형성하는 경우, 약 1350℃ 이하의 환원 분위기에서 소성이 가능함과 더불어 Ni 성분을 포함하는 물질로 내부 전극(121, 122)을 형성할 수 있다.
제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 두께는 용도 등에 따라 적절히 결정할 수 있으며 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 약 0.1㎛ 내지 약 5㎛ 또는 약 0.1㎛ 내지 약 2.5㎛일 수 있다.
제1 및 제2 외부 전극(131, 132)에 함유되는 도전성 재료는 특별히 한정되지 않지만, 니켈(Ni), 구리(Cu), 또는 이들 합금을 이용할 수 있다. 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)의 두께는 용도 등에 따라 적절히 결정할 수 있으며 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 약 10㎛ 내지 약 50㎛ 일 수 있다.
유전체층(111)
유전체층(111)은 BaTiO3를 주성분으로서 포함하고 다른 전이 금속의 산화물을 부성분으로서 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층(111)은 BaTiO3 100 몰부에 대하여, 2족 원소의 산화물 0.2 몰부 내지 3.5 몰부; 산화규소 1 몰부 내지 10 몰부; 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 및 텅스텐(W)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물 0.1 몰부 내지 0.5 몰부; 및 이트륨(Y), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 터븀(Tb), 가돌리늄(Gd), 및 유로퓸(Eu)으로 구성된 군으로부터 적어도 Y과 Dy을 포함하여 선택된 2종 이상의 산화물인 제1 산화물을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 주성분으로서 BaTiO3 대신 (Ba,Ca)(Ti,Ca)O3, (Ba,Ca)(Ti,Zr)O3, Ba(Ti,Zr)O3 및 (Ba,Ca)(Ti,Sn)O3 중 하나 이상을 주성분으로 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들면, 상기 유전체층(111)은 BaTiO3, (Ba1-xCax)(Ti1-yCay)O3 (여기서, x는 0≤x≤0.3, y는 0≤y≤0.1), (Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3 (여기서, x는 0≤x≤0.3, y는 0≤y≤0.5), Ba(Ti1-yZry)O3 (여기서, 0<y≤0.5) 및 (Ba1-xCax)(Ti1-ySny)O3 (여기서, x는 0≤x≤0.3, y는 0≤y≤0.1)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 주성분으로 포함할 수 있다.
상기 2족 원소의 산화물은, 예컨대 MgO, CaO, BaO, 및 SrO로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 2족 원소의 산화물의 함량이 과도하게 많으면 소성과 관련된 특성이 열화될 수 있다. 반대로 상기 2족 원소의 산화물의 함량이 과도하게 적으면 온도에 따른 커패시턴스의 변화율이 증가하여 적층 세라믹 콘덴서의 안정성이 저하될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 산화규소는 순수한 SiO2일 수 있다. 다른 일부 실시예들에 있어서, 상기 산화규소는 (Ba,Ca)xSiO2+x(여기서 x는 0.7 내지 1.2)로 표시되는 복합 산화물을 포함할 수 있다. 상기 산화규소의 x값은 0.8 내지 1.1일 수 있다. 여기서 x값이 너무 작으면 SiO2와 주성분인 BaTiO3가 반응함으로써 유전 특성이 저하될 수 있다. 반대로 x값이 너무 크면 융점이 높아져 소성과 관련된 특성이 열화될 수 있다.
나아가, 상기 산화규소의 함량이 너무 많으면 절연 저항(insulation resistance, IR) 수명이 미흡할 수 있다. 반대로 상기 산화규소의 함량이 너무 적으면 온도에 따른 커패시턴스의 변화율이 증가할 수 있다.
상기 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 및 텅스텐(W)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물은 온도 변화에 따른 커패시턴스의 안정성을 향상시키고 IR 수명을 개선하는 효과를 가져올 수 있다. 만일 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 및 텅스텐(W)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물의 함량이 너무 적으면 이러한 효과가 미흡할 수 있고, 반대로 상기 함량이 너무 많으면 IR 수명이 저하될 수 있다.
상기 제1 산화물은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 상기 제1 산화물에 포함된 금속의 몰수를 기준으로 1 몰부 내지 10몰부 함유될 수 있다. 상기 제1 산화물은 IR 수명을 개선하는 효과를 가질 수 있다. 따라서 상기 제1 산화물의 함량이 너무 많거나 적으면 이러한 효과가 미흡할 수 있다.
상기 제1 산화물이 Y2O3일 때, BaTiO3 100 몰부에 대하여 Y2O3가 1 몰부 존재한다고 가정하면 제1 산화물에 포함된 금속인 Y는 2몰부 존재한다. 따라서 이 경우 BaTiO3 100 몰부에 대하여 Y는 2몰부 함유된다.
상기 제1 산화물은 적어도 Y와 Dy를 모두 포함하고, Dy 몰부 함량의 Y 몰부 함량에 대한 비율(Dy/Y)은 약 0.5 내지 약 2.5일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, Dy 몰부 함량의 Y 몰부 함량에 대한 비율(Dy/Y)은 약 0.5 내지 약 2.5, 약 0.6 내지 약 2.4, 약 0.7 내지 약 2.3, 약 0.8 내지 약 2.2, 약 0.9 내지 약 2.1, 약 1.0 내지 약 2.0, 약 1.1 내지 약 1.9, 약 1.2 내지 약 1.8, 약 1.3 내지 약 1.7, 또는 이 수치들 중 임의의 두 수치 사이의 범위를 가질 수 있다.
상기 유전체층(111) 내의 Dy의 함량은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 약 0.5 몰부 내지 약 3 몰부일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층(111) 내의 Dy의 함량은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 약 0.5 몰부 내지 약 3 몰부, 약 0.6 몰부 내지 약 2.9 몰부, 약 0.7 몰부 내지 약 2.8 몰부, 약 0.8 몰부 내지 약 2.7 몰부, 약 0.9 몰부 내지 약 2.6 몰부, 약 1.0 몰부 내지 약 2.5 몰부, 약 1.1 몰부 내지 약 2.4 몰부, 약 1.2 몰부 내지 약 2.3 몰부, 약 1.3 몰부 내지 약 2.2 몰부, 약 1.4 몰부 내지 약 2.1 몰부, 약 1.5 몰부 내지 약 2.0 몰부, 또는 이 수치들 중 임의의 두 수치 사이의 범위를 가질 수 있다.
상기 유전체층(111) 내의 Y의 함량은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 약 0.5 몰부 내지 약 3 몰부일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층(111) 내의 Y의 함량은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 약 0.5 몰부 내지 약 3 몰부, 약 0.6 몰부 내지 약 2.9 몰부, 약 0.7 몰부 내지 약 2.8 몰부, 약 0.8 몰부 내지 약 2.7 몰부, 약 0.9 몰부 내지 약 2.6 몰부, 약 1.0 몰부 내지 약 2.5 몰부, 약 1.1 몰부 내지 약 2.4 몰부, 약 1.2 몰부 내지 약 2.3 몰부, 약 1.3 몰부 내지 약 2.2 몰부, 약 1.4 몰부 내지 약 2.1 몰부, 약 1.5 몰부 내지 약 2.0 몰부, 또는 이 수치들 중 임의의 두 수치 사이의 범위를 가질 수 있다.
상기 코어부(11) 내에서 Y와 Dy의 농도의 합이 0.8 wt% 미만일 수 있다.
상기 비율(Dy/Y)이 너무 크면 TCC 특성이 불량해질 수 있다. 반대로 상기 비율(Dy/Y)이 과도하게 작으면 IR 수명이 단축될 수 있다.
도 3은 상기 유전체층(111) 내의 결정립(10) 단면을 나타낸 모식도이다.
도 3을 참조하면, 결정립(10)은 코어부(11)와 상기 코어부(11)를 둘러싸는 쉘부(12)를 포함할 수 있다. 상기 쉘부(12)는 제1 두께(d)를 갖고 상기 코어부(11)는 코어 반경(rc)를 가질 수 있다. 상기 결정립(10)은 반경(R)을 가질 수 있다.
여기서 상기 제1 두께(d)는 상기 제1 산화물의 금속의 농도의 합이 0.8 wt% 이상인 부분의 깊이로 정의한다. 예컨대 상기 제1 두께(d)는 이트륨(Y), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 터븀(Tb), 가돌리늄(Gd), 및 유로퓸(Eu)으로 구성된 군으로부터 적어도 Y과 Dy을 포함하여 선택된 2종 이상의 금속의 농도합이 0.8 wt% 이상인 부분의 두께로 정의할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 두께(d)는 Y와 Dy의 농도합이 0.8 wt% 이상인 부분의 두께로 정의할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층(111)은 상기 제1 두께(d)가 상기 결정립(10)의 평균 입경(2xR)의 약 15% 내지 약 30%, 약 16% 내지 약 29%, 약 17% 내지 약 28%, 약 18% 내지 약 27%, 약 19% 내지 약 26%, 약 20% 내지 약 25%, 약 21% 내지 약 24%, 약 22% 내지 약 23%, 또는 이 수치들 중 임의의 두 수치 사이의 범위를 가질 수 있다.
상기 쉘부(12) 내에서의 Y와 Dy의 농도의 합은 상기 결정립의 반경 방향으로 변화할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘부(12) 내에서의 Y와 Dy의 농도의 합은 상기 결정립(10)의 표면(10s)에 가까울수록 증가할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘부(12) 내에서의 Y와 Dy의 농도의 합은 도 3의 ⓐ에 나타낸 것과 같이 상기 결정립(10)의 반경 방향으로 실질적으로 일정한 기울기로 변화할 수 있다.
일부 다른 실시예들에 있어서, Y와 Dy의 농도의 합은 도 3의 ⓑ에 나타낸 것과 같이 상기 쉘부(12) 내에서 상기 결정립(10)의 반경 방향으로 상기 코어부(11)에 가까울수록 완만한 기울기를 갖고 상기 결정립(10)의 표면(10s)에 가까울수록 급한 기울기를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘부(12) 내에서의 Y와 Dy의 농도의 합은 도 3의 ⓑ에 나타낸 것과 같이 상기 결정립(10)의 반경 방향으로 0.06 at%/nm 내지 0.5 at%/nm의 기울기로 변화할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 코어부(11) 내에서의 Y와 Dy의 농도의 합은 0.8 wt% 미만일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘부(12) 내에서의 Y의 농도는 상기 결정립의 반경 방향으로 0.03 at%/nm 내지 0.3 at%/nm의 기울기로 변화할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 쉘부(12) 내에서의 Dy의 농도는 상기 결정립의 반경 방향으로 0.03 at%/nm 내지 0.3 at%/nm의 기울기로 변화할 수 있다.
상기 유전체층(111)을 구성하는 결정립(10)은 구형이 아닐 수 있다. 이때 구형이 아닌 결정립(10)의 직경(또는 반경)은, 결정립(10)의 단면에 있어서 결정립(10)의 단면과 동일한 단면적의 원이 갖는 직경(또는 반경)으로 정의될 수 있다. 통상의 기술자는 유전체층(111)의 단면 이미지로부터 소프트웨어적으로 이미지 처리를 함으로써 결정립(10)의 평균 직경을 얻을 수 있음을 이해할 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 결정립(10)의 평균 입경(2xR)은 약 100 nm 내지 약 800 nm일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 결정립(10)의 평균 입경은 약 100 nm 내지 약 800 nm, 약 120 nm 내지 약 750 nm, 약 150 nm 내지 약 700 nm, 약 170 nm 내지 약 650 nm, 약 200 nm 내지 약 600 nm, 약 220 nm 내지 약 550 nm, 약 250 nm 내지 약 500 nm, 약 270 nm 내지 약 450 nm, 약 300 nm 내지 약 400 nm, 또는 이 수치들 중 임의의 두 수치 사이의 범위를 가질 수 있다.
상기 결정립(10)의 평균 직경이 너무 크면 유전체층(111)의 온도 및 DC 전압에 따른 커패시턴스 변화율이 증가할 우려가 있고 유전체층(111) 하나에 대한 결정립의 수가 감소하기 때문에 신뢰성이 저하될 수 있다. 반대로 상기 결정립(10)의 평균 직경이 너무 작으면 유전율이 저하되고 첨가 원소의 고용부족 현상에 의하여 기대효과의 발현이 미흡해질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층(111)은 스칸듐(Sc), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 및 루테튬(Lu)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물인 제2 산화물을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 산화물은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 상기 제2 산화물에 포함된 금속의 몰수를 기준으로 0.1 몰부 내지 10몰부 함유될 수 있다. 상기 제2 산화물은 퀴리 온도를 고온 쪽으로 이동시키고 온도 변화에 따른 커패시턴스의 안정성을 향상시키는 효과를 가질 수 있다. 따라서 상기 제2 산화물의 함량이 너무 적으면 이러한 효과가 미흡할 수 있다. 반대로 상기 제2 산화물의 함량이 너무 많으면 소성과 관련된 특성이 저하될 수 있다.
상기 제2 산화물이 Yb2O3일 때, BaTiO3 100 몰부에 대하여 Yb2O3가 1 몰부 존재한다고 가정하면 제2 산화물에 포함된 금속인 Yb는 2몰부 존재한다. 따라서 이 경우 BaTiO3 100 몰부에 대하여 Yb는 2몰부 함유된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 유전체층(111)은 크롬(Cr) 및/또는 망간(Mn)의 산화물인 제3 산화물을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 산화물은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 제3 산화물에 포함된 금속의 몰수를 기준으로 약 1 몰부 내지 약 6몰부 함유될 수 있다.
상기 제3 산화물은 소결을 촉진하고 IR 수명을 개선하는 데 기여할 수 있다. 다만 상기 제3 산화물의 함량이 과도하게 많으면 온도-커패시턴스 특성을 저해할 수 있다.
도 2의 각 유전체층(111)은 약 20 ㎛ 이하의 두께를 갖는다. 바람직하게는, 각 유전체층(111)의 두께는 약 4 ㎛ 내지 약 15 ㎛이다. 보다 바람직하게는, 각 유전체층(111)의 두께는 약 6 ㎛ 내지 약 12 ㎛이다. 본 발명의 조성물은 얇은 유전체층을 갖는 적층 세라믹 콘덴서를 만드는 데 사용될 수 있다. 적층 세라믹 콘덴서(1)에 적층된 유전체층(111)의 수는 일반적으로 약 800 이하, 바람직하게는 약 3 내지 400 이다.
내부 전극
상기 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)에 함유되는 도전재는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 유전체층(111)의 구성 재료가 내환원성을 갖기 때문에 비(卑)금속을 사용할 수 있다. 도전재로서 사용하는 비금속은 Ni 또는 Ni 합금이 바람직하다. Ni 합금으로는 Mn, Cr, Co, Al, W 등의 그룹으로부터 선택되는 1종 이상과 Ni의 합금이 바람직하다. Ni 합금 중의 Ni 함유량은 95 중량% 이상인 것이 바람직하다.
또한, Ni 또는 Ni 합금 중에는 P, C, Nb, Fe, Cl, B, Li, Na, K, F, S 등의 각종 미량 성분이 0.1 중량% 이하 함유되어도 좋다. 소성 전의 페이스트 중에 함유되는 상태에서의 평균 입경은 보다 고도한 박층화를 위하여 0.4 ㎛ 이하, 특히 0.01∼0.2 ㎛로 하는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 두께는 적층 세라믹 콘덴서의 용도에 따라 적당하게 설정할 수 있고, 예를 들면 0.5∼5 ㎛, 특히 0.5∼2.5 ㎛ 정도로 할 수 있다.
외부 전극
상기 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)에 함유되는 도전재는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에서는 저렴한 Ni, Cu나, 이들의 합금을 사용할 수 있다. 상기 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)의 두께는 용도에 따라 적절하게 결정할 수 있다. 통상, 그 두께는 10∼50 ㎛일 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)에는 도전재의 소결 특성을 향상시키는 것, 적층체와의 접착성을 확보하는 것을 목적으로 유리를 더 함유시켜도 좋다.
적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법
A. 적층체 제작
유전체층을 형성하기 위한 페이스트 및 내부 전극을 형성하기 위한 페이스트가 지지체 상에 순차 적층 인쇄된다. 상기 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 각각 유전체층을 형성하기 위한 페이스트의 층과 교대로 반복 적층되고 이를 소정 형상으로 절단한다. 그 후 상기 지지체로부터 분리하여 칩 형상의 적층체가 얻어진다.
[유전체층 형성용 페이스트]
유전체층 형성용 페이스트로는 유전체 원료와 유기 비히클을 혼합 분산한 것이 사용된다.
유전체 원료에는 상기한 산화물이나 그 혼합물, 복합 산화물을 사용할 수 있다. 그 밖에, 소성에 의해 상기한 산화물이나 복합 산화물로 전환될 수 있는 각종 화합물, 예를 들면 탄산염, 옥살산염, 질산염, 수산화물, 유기 금속 화합물 등으로부터 적절히 선택하여 혼합해서 사용할 수 있다. 유전체 원료 중의 각 화합물의 함유량은 소성 후에 상기한 유전체 조성물의 조성이 되도록 결정하면 된다.
유전체 원료의 평균 입경은, 통상 약 0.1㎛ 내지 약 5 ㎛ 정도의 평균 입경을 갖는 분말이 사용된다. 유전체층 형성용 페이스트 중 상기 유전체 원료의 함유량은, 통상 약 30 중량%(wt%) 내지 약 80 wt% 정도로 할 수 있다.
상기 유전체층 형성용 페이스트에 사용되는 유기 비히클은 바인더를 유기 용제 중에 용해한 것일 수 있다. 상기 바인더로는, 예를 들면 에틸셀룰로스, 폴리비닐부티랄과 메타크릴산 에스테르의 공중합체, 아크릴산 에스테르계 공중합체 등의 공지의 수지 바인더가 사용될 수 있다. 또한, 바인더를 용해하기 위한 유기 용제로서, 터피네올, 부틸카비톨, 아세톤, 톨루엔 등의 유기 용제가 사용된다. 이러한 바인더나 유기 용제의 유전체층 형성용 페이스트 중에서의 함유량은 특별히 제한은 없지만, 통상 바인더는 약 1 wt% 내지 약 5 wt%, 유기 용제는 약 10 wt% 내지 약 50 wt% 정도가 될 수 있다.
[내부 전극 형성용 페이스트]
내부 전극 형성용 페이스트는 도전성 금속과 유기 비히클을 혼련 및 분산하여 제작될 수 있다.
B. 탈바인더 처리
상기 적층체는 추후에 수행될 소성에 앞서 바인더를 제거하는 탈바인더 처리할 수 있다. 상기 탈바인더 처리의 조건은 사용된 재료 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있으나 예컨대 시간당 약 5 ℃ 내지 약 300 ℃의 승온 속도, 약 180 ℃ 내지 약 400 ℃의 온도에서 약 30분 내지 약 24시간 동안 유지할 수 있다. 특히 상기 탈바인더 처리는 공기 분위기에서 수행되어도 무방하다.
C. 소성
본 발명에서의 적층체의 소성은 내부 전극의 재료를 고려하여 적절한 분위기에서 수행될 수 있다. 예컨대 내부 전극으로서 Ni 또는 그의 합금과 같이 비금속이 사용되는 경우, 산소 분압이 약 10-9 Pa 내지 약 10-4 Pa로 하여 소성이 수행될 수 있다. 만일 산소 분압이 너무 낮으면 내부 전극 재료가 이상 소결을 일으켜 전기적 연결이 저해될 수 있다. 반대로 산소 분압이 너무 높으면 내부 전극이 산화될 수 있다.
소성 온도는 약 1100℃ 내지 약 1400℃, 바람직하게는 약 1200℃ 내지 약 1360℃, 보다 바람직하게는 약 1200℃ 내지 약 1320℃로 될 수 있다. 유지 온도가 1100℃ 미만이 되면, 치밀화가 불충분하게 되는 경향이 생기고, 또한 1400℃를 넘으면, 내부 전극의 이상 소결에 의한 전극의 도중 끊김이나, 내부 전극층 구성 원소의 확산에 의한 온도-커패시턴스 특성의 악화, 유전체 조성물의 환원이 발생할 수 있다.
또한, 승온 속도는 대략 50℃/시간 내지 500℃/시간, 특히 약 200℃/시간 내지 300℃/시간으로 하는 것이 좋다. 온도 유지 시간은 약 0.5시간 내지 약 8시간, 특히 약 1시간 내지 약 3 시간으로 하는 것이 좋다. 냉각 속도는 약 50℃/시간 내지 약 500℃/시간, 특히 약 200℃/시간 내지 약 300℃/시간으로 하는 것이 좋다. 또한, 소성 분위기는 환원성 분위기로 하는 것이 바람직하다. 분위기 가스로는, 예를 들면 N2 와 H2의 혼합 가스를 가습하여 사용하는 것이 바람직하다.
일부 실시예들에 있어서 상기 제1 산화물과 상기 제2 산화물의 확산 깊이를 조절하기 위하여 제1 산화물이 결여된 혼합물을 소정 시간 소성한 후, 상기 제1 산화물을 첨가하여 추가적으로 소정할 수 있다. 통상의 기술자는 반복 실험을 통하여 제1 산화물이 결여된 혼합물의 소성 시간과 제1 산화물을 첨가하여 추가적으로 소성하는 시간을 결정할 수 있을 것이다.
D. 어닐링
환원 분위기에서 소성한 경우, 소성 후의 적층체에는 어닐링을 시행하는 것이 바람직하다. 상기 어닐링은 유전체층을 재산화하기 위한 처리로서, 이것에 의해 절연 저항의 가속 수명을 현저하게 길게 할 수 있다.
어닐링 분위기의 산소 분압은, 10-3 Pa 이상, 특히 10-2 Pa 내지 10 Pa로 하는 것이 바람직하다. 산소 분압이 상기 범위 미만이면, 유전체층의 재산화가 곤란하고, 또한 산소 분압이 상기 범위를 초과하면, 내부 전극층의 산화가 진행될 우려가 있다.
어닐링의 유지 온도는 1100℃ 이하, 특히 약 500℃ 내지 약 1100℃로 하는 것이 바람직하다. 유지 온도가 500℃ 미만이면, 유전체층의 재산화가 불충분하게 되어 절연 저항의 가속 수명이 짧아지고, 1100℃를 넘으면 내부 전극층의 산화가 진행되어, 정전 용량이 저하될 뿐만 아니라, 유전체 소지와 반응하여, 가속 수명도 짧아진다.
또한, 어닐링 공정은 승온 및 강온만으로 구성해도 좋다. 이 경우, 온도 유지 시간을 취할 필요는 없어 유지 온도는 최고 온도와 동일하다. 또한, 온도 유지 시간은 0 내지 20 시간, 특히 2 시간 내지 10 시간이 바람직하다. 분위기 가스에는 N2와 가습한 H2 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 탈바인더 처리, 소성 및 어닐링의 각 공정에서, N2, H2나 혼합 가스 등을 가습하기 위해서는, 예를 들면 웨터(wetter) 등을 사용할 수 있다. 이 경우의 수온은 약 5℃ 내지 약 75℃ 정도가 바람직하다.
탈바인더 처리, 소성 및 어닐링의 각 공정은 연속해서 행해도 독립하여 행해도 좋다. 이들 공정을 연속해서 행하는 경우, 탈바인더 처리 후, 냉각하지 않고 분위기를 변경하고, 계속해서 2단계의 소성의 유지 온도까지 순차 승온하여 소성을 행하고, 이어서, 냉각하고, 어닐링 공정에서의 유지 온도에 도달하였을 때에 분위기를 변경하여 어닐링을 행하는 것이 바람직하다.
또한, 이들 공정을 독립하여 행하는 경우, 탈바인더 처리 공정은 소정의 유지 온도까지 승온하고 소정 시간 유지한 후, 실온까지 강온한다. 그 때, 탈바인더 분위기는 연속해서 행하는 경우와 동일하게 한다. 또한, 어닐링 공정은 소정의 유지 온도까지 승온하고, 소정 시간 유지한 후, 실온까지 강온한다. 그 때의 어닐링 분위기는 연속해서 행하는 경우와 동일하게 한다. 또한, 탈바인더 공정과 소성 공정을 연속해서 행하고, 어닐링 공정만을 독립하여 행하도록 해도 좋고, 또는 탈바인더 공정만을 독립하여 행하고, 소성 공정과 어닐링 공정을 연속해서 행해도 좋다.
E. 외부 전극 형성
상기한 바와 같이 제작한 칩 형상의 적층체(소자 본체의 원형)의 대향하는 양 단면측에 외부 전극 형성용 페이스트를 인쇄 또는 전사한다. 그 후, 소성하여 외부 전극을 형성한다. 또한, 디핑에 의해 도포 후 소성하여 형성할 수도 있다.
외부 전극용 페이스트의 소성 조건은, 예를 들면 N2와 H2의 혼합 가스 등의 환원 분위기 중에서 약 600℃ 내지 약 800℃로 약 10 분 내지 약 1 시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.
[외부 전극 형성용 페이스트]
외부 전극 형성용 페이스트로는 도전재로서 Pd, Ag, Au, Cu, Pt, Rh, Ru, Ir 등의 금속 중 적어도 1종, 또는 이것들의 합금이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 외부 전극 형성용 페이스트를 상기의 내부 전극층용 페이스트와 동일하게 하여 조제할 수도 있다.
또한, 상기의 각종 페이스트 중에는 필요에 따라서 각종 분산제, 가소제, 유전체, 절연체 등으로부터 선택된 첨가물이 함유되어 있어도 좋다. 이것들의 총함유량은 10 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이 제조되는 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는 필요에 따라서 리드선이 설치되고, 납땜 등에 의해 인쇄 회로 기판 등에 실장되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 적층 세라믹 커패시터는 -55℃ 내지 150℃의 온도 범위에 걸쳐 변화된 커패시턴스(capacitance)의 값이 25℃에서의 커패시턴스 값에 대하여 +15% 내지 -15%의 범위 이내에서 변화해야 하는 X8R의 기준을 충족시킨다. 나아가, 본 발명에 따른 커패시터는 -55℃ 내지 150℃의 온도 범위에 걸쳐 변화된 커패시턴스 값이 25℃에서의 커패시턴스 값에 대하여 +5% 내지 -13%의 범위 이내에서 변화하는 더욱 개선된 성능을 보인다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
유전체층을 형성하기 위한 출발 물질로서 주성분 BaTiO3 분말을 준비하고, 부성분으로서 MgCO3, (Ba0.6Ca0.4)SiO3, V2O5, Yb2O3, Y2O3, Dy2O3를 각각 준비하였다.
이들을 하기 표 1과 같은 성분비율로 혼합한 후 에탄올 및 톨루엔을 용매로 하여 분산제와 함께 혼합하였다. 이후 바인더를 첨가하여 세라믹 시트를 제조하였다.
성형된 상기 세라믹 시트에 Ni 전극을 인쇄하여 적층한 후 압착 및 절단하였다. 바인더를 제거하기 위하여 25℃/시간의 비율로 260℃까지 승온시킨 후 8시간 동안 가소성하였다. 이후 질소와 수소가 혼합된 환원 분위기(산소 분압: 10-7 Pa)로 하여 600℃/시간의 비율로 승온시킨 후 소성하였다. 소성 온도와 소성 시간은 쉘부 내의 Dy와 Y의 농도 기울기를 조절하기 위하여 변화시켰다(표 2 참조).
계속하여 질소 분위기에서 200℃/시간의 비율로 각 소성온도로부터 150℃ 강온시킨 후 2시간 동안 어닐링하였다.
얻어진 콘덴서 샘플의 사이즈는 3.2 mm x 1.6 mm x 0.8 mm였으며 유전체층의 두께는 약 3 ㎛, 내부 전극의 두께는 약 0.8 ㎛, 적층된 유전체층의 수는 100이었다.
제조된 각 콘덴서 샘플에 대하여 하기와 같이 물성을 측정하고 그 결과를 표 2에 정리하였다.
결정립 평균 직경
샘플을 중심까지 연마하고 그 연마면을 대략 1100℃에서 서멀(thermal) 식각 처리하였다. 연마면을 전계 방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰하고 2차 전자에 의한 SEM 이미지를 획득하였다. 이후 상기 SEM 이미지를 이미지 처리하여 결정립의 경계 식별, 결정립 면적 계산 및 평균 직경을 순차 실행하였다.
쉘부 두께 및 농도 기울기 측정
상기 연마면에 대하여 투과전자현미경에 EDS 장치를 이용하여 표면 분석을 수행하여 목적 원소의 맵핑 데이터를 획득하였다. 얻어진 맵핑 데이터에 기반하여 각 위치에 따른 목적 원소의 농도 프로파일을 얻었다.
TCC 특성 (온도-커패시턴스 특성)
LCR 미터를 사용하여 -55℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 주파수 1 kHz, 1V 조건 하에서 측정하고 그 결과를 표 2에 정리하였다.
IR 수명
콘덴서 샘플에 대하여 200℃, 20 V/㎛의 조건 하에서 절연 저항이 1 자리 변화할 때까지의 시간(hr)을 측정하였다. 10개의 샘플에 대하여 측정한 후 평균값을 구하여 이를 평균 수명으로 채택하였다.
표 2에서 보는 바와 같이 쉘부 내에서 Dy와 Y의 기울기가 0.06 at%/nm 내지 0.5 at%/nm의 범위 내에 존재하면 TCC 특성과 평균 수명이 모두 개선되는 효과가 있음을 발견하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
Claims (15)
- 유전체층과 내부 전극층이 교대로 적층된 구조를 갖는 적층 세라믹 콘덴서로서, 상기 유전체층이:
BaTiO3 100 몰부에 대하여,
2족 원소의 산화물 0.2 몰부 내지 3.5 몰부;
산화규소 1 몰부 내지 10 몰부;
바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 및 텅스텐(W)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물 0.1 몰부 내지 0.5 몰부; 및
이트륨(Y), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 터븀(Tb), 가돌리늄(Gd), 및 유로퓸(Eu)으로 구성된 군으로부터 적어도 Y과 Dy을 포함하여 선택된 2종 이상의 산화물인 제1 산화물;
을 포함하고,
상기 유전체층을 구성하는 결정립은 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸는 쉘부를 포함하고,
상기 쉘부 내에서의 Y와 Dy의 농도의 합이 상기 결정립의 반경 방향으로 0.06 at%/nm 내지 0.5 at%/nm의 기울기로 변화하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 1 항에 있어서,
상기 코어부 내에서 상기 Y와 Dy의 농도가 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 2 항에 있어서,
상기 코어부 내에서 상기 Y와 Dy의 농도의 합이 0.8 wt% 미만인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 1 항에 있어서,
Y와 Dy의 농도의 합은 상기 쉘부 내에서 상기 결정립의 반경 방향으로 실질적으로 일정한 기울기로 변화하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 1 항에 있어서,
Y와 Dy의 농도의 합은 상기 쉘부 내에서 상기 결정립의 반경 방향으로 상기 코어부에 가까울수록 완만한 기울기를 갖고 상기 결정립의 외표면에 가까울수록 급한 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 1 항에 있어서,
상기 유전체층은 상기 쉘부의 두께가 상기 결정립의 평균 입경의 약 15% 내지 약 30%인 결정립을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 1 항에 있어서,
상기 유전체층은 스칸듐(Sc), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 및 루테튬(Lu)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 제2 산화물을 더 포함하고,
상기 제2 산화물은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 상기 제2 산화물에 포함된 금속의 몰수를 기준으로 0.1 몰부 내지 10몰부 함유된 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 1 항에 있어서,
상기 유전체층은 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 제3 산화물을 더 포함하고, 상기 제3 산화물은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 상기 제3 산화물에 포함된 금속의 몰수를 기준으로 1 몰부 내지 6 몰부 함유된 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 1 항에 있어서,
상기 결정립의 평균 입경이 약 100 nm 내지 약 800 nm인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 1 항에 있어서,
상기 유전체층 내의 Dy의 함량이 BaTiO3 100 몰부에 대하여 약 0.5 몰부 내지 약 3 몰부인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 1 항에 있어서,
상기 유전체층 내의 Y의 함량이 BaTiO3 100 몰부에 대하여 약 0.5 몰부 내지 약 3 몰부인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 유전체층과 내부 전극층이 교대로 적층된 구조를 갖는 적층 세라믹 콘덴서로서, 상기 유전체층이:
BaTiO3 100 몰부에 대하여,
2족 원소의 산화물 0.2 몰부 내지 3.5 몰부;
산화규소 1 몰부 내지 10 몰부;
바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 및 텅스텐(W)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물 0.1 몰부 내지 0.5 몰부;
이트륨(Y), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 터븀(Tb), 가돌리늄(Gd), 및 유로퓸(Eu)으로 구성된 군으로부터 적어도 Y과 Dy을 포함하여 선택된 2종 이상의 산화물인 제1 산화물; 및
스칸듐(Sc), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 및 루테튬(Lu)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물인 제2 산화물;
을 포함하고,
상기 유전체층을 구성하는 결정립은 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸는 쉘부를 포함하고,
상기 제1 산화물은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 상기 제1 산화물에 포함된 금속의 몰수를 기준으로 1 몰부 내지 10몰부 함유되고,
상기 제2 산화물은 BaTiO3 100 몰부에 대하여 상기 제2 산화물에 포함된 금속의 몰수를 기준으로 0.1 몰부 내지 10몰부 함유되고,
상기 Y과 Dy의 농도의 합은 상기 쉘부 내에서 상기 결정립의 표면에 가까울수록 증가하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 12 항에 있어서,
상기 쉘부 내에서의 Y의 농도가 상기 결정립의 반경 방향으로 0.03 at%/nm 내지 0.3 at%/nm의 기울기로 변화하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 12 항에 있어서,
상기 쉘부 내에서의 Dy의 농도가 상기 결정립의 반경 방향으로 0.03 at%/nm 내지 0.3 at%/nm의 기울기로 변화하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서. - 제 12 항에 있어서,
상기 유전체층 내의 Dy 몰부 함량의 Y 몰부 함량에 대한 비율(Dy/Y)이 0.5 내지 2.5인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
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