KR101383568B1 - 유전체 세라믹 조성물 및 적층 세라믹 콘덴서 - Google Patents

Abstract

예를 들면 차재용과 같은 고온 환경하에서 사용되는 적층 세라믹 콘덴서에 있어서 사용하는데 적합한 유전체 세라믹 조성물을 제공한다.
조성식: 100(Ba_{1 - x}Ca_x)_mTi0₃+aMgO+bV₂0₅+cSi0₂+dR₂0₃(단, R은 Y, La, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb 중에서 선택되는 적어도 1종의 금속 원소이며, a, b, c 및 d는 몰비를 나타낸다.)로 표시되면서,
0.03≤x≤0.20,
0.99≤m≤1.03,
0.10≤a≤5.0,
0.025≤b≤2.5,
0.20≤c≤8.0, 및
2.5≤d＜3.5
의 각 조건을 만족하는 유전체 세라믹 조성물. 이 유전체 세라믹 조성물의 소결체에 의해, 적층 세라믹 콘덴서(1)의 유전체 세라믹층(3)을 구성한다.

Description

유전체 세라믹 조성물 및 적층 세라믹 콘덴서{DIELECTRIC CERAMIC COMPOSITION, AND LAMINATED CERAMIC CAPACITOR}

이 발명은, 유전체 세라믹 조성물 및 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것으로서, 특히, 예를 들면 차재용(車載用)과 같은 고온 환경하에서 사용되는 적층 세라믹 콘덴서에 있어서 사용하는데 적합한 유전체 세라믹 조성물, 및 그것을 사용하여 구성된 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.

적층 세라믹 콘덴서에 있어서, 내부전극을 구성하는 도전성 재료로서, Ni 또는 Ni 합금과 같은 비금속을 사용 가능하게 하기 위해, 유전체 세라믹층을 구성하는 유전체 세라믹 조성물로서, 저산소 분압하에서 소성해도 반도체화하지 않는 것이 요망된다. 또한 유전체 세라믹 조성물로서, 비유전율의 온도 특성이 평탄한 것이 요망된다. 그리고, 이들 요망을 만족할 수 있는 유전체 세라믹 조성물이 여러가지 제안되고 있다.

이 발명에 있어서 흥미있는 유전체 세라믹 조성물로서, 예를 들면 일본국 공개특허공보 2005-194138호(특허문헌 1)에 기재된 것이 있다. 특허문헌 1에서는, 조성식: 100(Ba_{1 - x}Ca_x)_mTi0₃+aMnO+bV₂0₅+cSi0₂+dRe₂0₃(단, Re는 Y, La, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb 중에서 선택되는 적어도 1종의 금속 원소이며, a, b, c 및 d는 몰비를 나타낸다.)로 표시되면서,

0.030≤x≤0.20,

0.990≤m≤1.030,

0.010≤a≤5.0,

0.050≤b≤2.5,

0.20≤c≤8.0, 및

0.050≤d≤2.5

의 각 조건을 만족하는 유전체 세라믹 조성물이 기재되어 있다.

한편, 적층 세라믹 콘덴서에는, 일반적인 민생 기기용 외에, 예를 들면 차재용과 같은 용도가 있다. 적층 세라믹 콘덴서에 대하여 요구되는 특성은 일반 민생 기기용의 경우와 차재용의 경우는 반드시 같지는 않다.

예를 들면, 정전 용량 온도 특성에 대해서는, 일반 민생 기기용의 경우에는, EIA 규격의 X7R 특성(25℃를 기준으로 하여, -55℃~125℃의 범위 내에서의 정전 용량의 온도 변화율이 ±15%이내)을 만족하는 것이 요구되는 것에 대하여, 차재용의 경우에는, 동 규격의 X8R 특성(25℃를 기준으로 하여, -55℃~150℃의 범위 내에서의 정전 용량의 온도 변화율이 ±15%이내)을 만족하는 것이 요구된다.

또한 고온 부하 신뢰성에 대해서는, 일반 민생 기기용의 경우에는 150℃의 온도 조건하에서 평가되지만, 차재용의 경우에는 175℃의 온도 조건하에서 평가된다. 또한 부하 전압은 제품으로서의 적층 세라믹 콘덴서가 적용되는 용도에 따라 결정된다.

이러한 배경하에서, 상술한 특허문헌 1에 기재된 유전체 세라믹 조성물은, 차재용의 적층 세라믹 콘덴서에서의 유전체 세라믹층을 구성하기 위해 사용하는데 반드시 적합하지는 않는다.

즉, 특허문헌 1에 기재된 유전체 세라믹 조성물은, 150℃에서 전계 강도 10V/㎛의 직류 전압이 인가되었을 때의 고온 부하 신뢰성에 대해서는, 평균 고장 시간으로 100시간 이상으로 뛰어난 것이 확인되고 있지만, 175℃에서 전계 강도 10V/㎛의 직류 전압이 인가되었을 때의 고온 부하 신뢰성에 대해서는, 특허문헌 1에 기재되어 있지 않다.

특허문헌 1에 기재된 유전체 세라믹 조성물에 있어서, 신뢰성을 향상시키기 위해 Re 첨가량을 많게 한 경우, 비유전율의 온도 변화율이 열화하게 되고, 따라서 높은 신뢰성과 비유전율의 평탄한 온도 변화율의 양립이 불가능하다.

또한 특허문헌 1에 기재된 유전체 세라믹 조성물은, 비유전율의 온도 변화율에 대하여, -55℃~125℃의 범위에서 절대치 15%이내를 만족할 수 있었지만, -55℃~150℃의 범위에서는 15%이내를 만족할 수 없는 것을 알 수 있었다.

일본국 공개특허공보 2005-194138호

그리하여, 이 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 문제를 해결할 수 있는 유전체 세라믹 조성물, 즉, 예를 들면 차재용과 같은 고온 환경하에서 사용되는 적층 세라믹 콘덴서에 있어서 사용하는데 적합한 유전체 세라믹 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

이 발명의 다른 목적은, 상술한 유전체 세라믹 조성물을 사용하여 구성되는 적층 세라믹 콘덴서를 제공하고자 하는 것이다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 이 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물은, 조성식: 100(Ba_{1 - x}Ca_x)_mTi0₃+aMgO+bV₂0₅+cSi0₂+dR₂0₃(단, R은 Y, La, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb 중에서 선택되는 적어도 1종의 금속 원소이고, a, b, c 및 d는 몰비를 나타낸다.)로 표시되면서,

0.03≤x≤0.20,

0.99≤m≤1.03,

0.10≤a≤5.0,

0.025≤b≤2.5,

0.20≤c≤8.0, 및

2.5≤d＜3.5

의 각 조건을 만족하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물에 있어서, 상기 (Ba_{1 - x}Ca_x)_mTi0₃으로 표시되는 화합물 100몰부에 대하여, MnO를 0.005~5.0몰부 더 포함하는 것이 바람직하다.

이 발명은, 또한 적층된 복수의 유전체 세라믹층, 및 유전체 세라믹층간의 특정 계면을 따라 형성된 복수의 내부전극으로 구성되는 콘덴서 본체와, 콘덴서 본체의 외표면상의 서로 다른 위치에 형성되면서, 내부전극의 특정한 것에 전기적으로 접속되는 복수의 외부전극을 포함하는 적층 세라믹 콘덴서에도 적용된다. 이 발명에 따른 적층 세라믹 콘덴서는, 유전체 세라믹층이 상술한 이 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물의 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

이 발명에 따른 적층 세라믹 콘덴서에 있어서, 내부전극을 구성하는 도전성 재료는 Ni, Ni 합금, Cu 및 Cu 합금 중에서 선택되는 적어도 1종을 주성분으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물에 의하면, Mg가 첨가되어 있으므로, R 첨가량의 증가에 수반하여, 고온에서의 신뢰성을 높게 할 수 있으면서, 150℃까지의 비유전율의 온도 변화율을 작게 할 수 있다.

보다 구체적으로는, 이 발명에 의하면, 비유전율이 1500 이상이면서, 비유전율의 온도 특성이 EIA 규격의 X8R 특성을 만족하도록 평탄하고, 절연 저항이 25℃에서의 저항율로 10¹¹Ω·m이상으로 높고, 또한 고온 부하 신뢰성이, 175℃에서 전계 강도 10V/㎛의 직류 전압이 인가되었을 때의 평균 고장 수명으로 200시간 이상으로 높은 유전체 세라믹 조성물을 얻을 수 있다.

따라서, 이 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물을 적층 세라믹 콘덴서에 적용함으로써, 전자 기기의 고기능화 및 고집적화에 의해, 열악해져 있는 사용 조건에 대해서도 뛰어난 고온 부하 신뢰성을 확보할 수 있다. 따라서, 적층 세라믹 콘덴서를 차재용에 적합한 것으로 할 수 있다.

또한 이 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물은, 저산소 분압하에서 소성해도 반도체화하지 않으므로, 적층 세라믹 콘덴서에 있어서, 내부전극을 구성하는 도전성 재료로서, Ni, Ni 합금, Cu 및 Cu 합금 중에서 선택되는 적어도 1종의 비금속을 주성분으로 하는 것을 유리하게 사용할 수 있다.

이 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물에 있어서, Mn이 첨가되면 더 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.

도 1은 이 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물을 사용하여 구성되는 적층 세라믹 콘덴서(1)를 도해적으로 나타내는 단면도이다.

도 1은 이 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물을 사용하여 구성되는 적층 세라믹 콘덴서(1)를 도해적으로 나타내는 단면도이다.

적층 세라믹 콘덴서(1)는 콘덴서 본체(2)를 포함하고 있다. 콘덴서 본체(2)는 적층되는 복수의 유전체 세라믹층(3)과, 복수의 유전체 세라믹층(3) 사이의 특정 복수의 계면을 따라 각각 형성되는 복수의 내부전극(4 및 5)으로 구성된다. 내부전극(4 및 5)은 콘덴서 본체(2)의 외표면에까지 도달하도록 형성되지만, 콘덴서 본체(2)의 한쪽의 단면(6)에까지 인출되는 내부전극(4)과, 다른 쪽의 단면(7)에까지 인출되는 내부전극(5)이 콘덴서 본체(2)의 내부에 있어서 교대로 배치되어 있다.

콘덴서 본체(2)의 외표면상으로서, 단면(6 및 7)상에는 외부전극(8 및 9)이 각각 형성되어 있다. 또한 필요에 따라, 외부전극(8 및 9)상에는 Ni, Cu 등으로 이루어지는 제1의 도금층(10 및 11)이 각각 형성되고, 또한 그 위에는 솔더, Sn 등으로 이루어지는 제2의 도금층(12 및 13)이 각각 형성되어 있다.

다음으로, 상술과 같은 적층 세라믹 콘덴서(1)의 제조방법에 대하여, 제조 공정순으로 설명한다.

우선, 유전체 세라믹 조성물을 위한 원료 분말을 준비하고, 이것을 슬러리화하여, 이 슬러리를 시트상으로 성형하고, 유전체 세라믹층(3)을 위한 그린시트를 얻는다. 여기서, 유전체 세라믹 원료 분말로서, 뒤에 상세히 설명하는 바와 같이, 이 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물을 위한 원료 분말이 사용된다.

다음으로, 그린시트의 특정의 것의 각 한쪽 주면에 내부전극(4 및 5)을 형성한다. 내부전극(4 및 5)을 구성하는 도전성 재료는 Ni, Ni 합금, Cu, 및 Cu 합금 중에서 선택되는 적어도 1종을 주성분으로 하는데, 특히 Ni 또는 Ni 합금을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 이들 내부전극(4 및 5)은 통상 상술과 같은 도전성 재료를 포함하는 도전성 페이스트를 사용하여, 스크린 인쇄법이나 전사법에 의해 형성되는데, 이들에 한정되지 않고 어떠한 방법에 의해 형성되어도 된다.

다음으로, 내부전극(4 또는 5)을 형성한 유전체 세라믹층(3)을 위한 그린시트를 필요수 적층하는 동시에, 이들 그린시트를 내부전극이 형성되지 않는 적당수의 그린시트에 의해 끼운 상태로 하고, 이것을 열압착함으로써 소성 전의 콘덴서 본체를 얻는다.

다음으로, 이 소성 전의 콘덴서 본체를 소정의 환원성 분위기 중에서 소정의 온도로 소성하고, 그것에 의해, 도 1에 나타내는 바와 같은 소결 후의 콘덴서 본체(2)를 얻는다.

그 후, 콘덴서 본체(2)의 양 단면(6 및 7)상에, 내부전극(4 및 5)과 각각 전기적으로 접속되도록 외부전극(8 및 9)을 형성한다. 이들 외부전극(8 및 9)의 재료로서는 Ni, Ni 합금, Cu, Cu 합금, Ag 또는 Ag 합금 등을 사용할 수 있다. 외부전극(8 및 9)은, 통상 금속 분말에 유리 프릿(glass frit)을 첨가하여 얻어진 도전성 페이스트를, 콘덴서 본체(2)의 양 단면(6 및 7)상에 도포하고, 이것을 베이킹함으로써 형성된다.

또한 외부전극(8 및 9)이 될 도전성 페이스트는, 통상 상술과 같이 소결 후의 콘덴서 본체(2)에 도포되고, 베이킹되는데, 소성 전의 콘덴서 본체에 도포해 두고, 콘덴서 본체(2)를 얻기 위한 소성과 동시에 베이킹되어도 된다

다음으로, 외부전극(8 및 9)상에 Ni, Cu 등의 도금을 실시하여 제1의 도금층(10 및 11)을 형성한다. 마지막으로, 이들 제1의 도금층(10 및 11)상에 솔더, Sn 등의 도금을 실시해, 제2의 도금층(12 및 13)을 형성하여 적층 세라믹 콘덴서(1)를 완성시킨다.

이러한 적층 세라믹 콘덴서(1)에 있어서, 유전체 세라믹층(3)은 조성식: 100(Ba_1-xCa_x)_mTi0₃+aMgO+bV₂0₅+cSi0₂+dR₂0₃(단, R은 Y, La, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb 중에서 선택되는 적어도 1종의 금속 원소이고, a, b, c 및 d는 몰비를 나타낸다.)로 표시되는 유전체 세라믹 조성물의 소결체로 구성된다.

단, 상기의 조성식에 있어서, x, m, a, b, c 및 d는 각각,

0.03≤x≤0.20,

0.99≤m≤1.03,

0.10≤a≤5.0,

0.025≤b≤2.5,

0.20≤c≤8.0, 및

2.5≤d＜3.5

의 각 조건을 만족한다.

이 유전체 세라믹 조성물은, 환원성 분위기와 같은 저산소 분압하에서 소성해도 반도체화하지 않고 소결시킬 수 있다.

또한 이 유전체 세라믹 조성물을 사용하여, 적층 세라믹 콘덴서(1)에서의 유전체 세라믹층(3)을 구성하도록 하면, 비유전율이 1500 이상이면서, 비유전율의 온도 특성을 EIA 규격의 X8R 특성을 만족하도록 평탄하게 하고, 절연 저항을 25℃에서의 저항율로 10¹¹Ω·m이상으로 높으며, 또한 고온 부하 신뢰성을 175℃에서 전계 강도 10V/㎛의 직류 전압이 인가되었을 때의 평균 고장 수명으로 200시간 이상으로 높게 할 수 있다.

이러한 유전체 세라믹 조성물의 출발 원료는 (Ba_{1 - x}Ca_x)_mTi0₃으로 표시되는 화합물, Mg 화합물, V 화합물, Si 화합물 및 R 화합물(단, R은 Y, La, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb 중에서 선택되는 적어도 1종의 금속 원소)을 포함하는 것인데, 유전체 세라믹 조성물의 원료 분말의 제조방법으로서는, (Ba_{1 - x}Ca_x)_mTi0₃으로 표시되는 화합물을 실현할 수 있는 것이면 어떠한 방법을 사용해도 된다.

예를 들면, (Ba_{1 - x}Ca_x)_mTi0₃으로 표시되는 화합물을 주성분, 그 이외의 성분을 부성분이라 부를 경우, BaC0₃, CaC0₃ 및 Ti0₂를 혼합하는 공정과, 주성분을 합성하기 위해 이 혼합물을 열처리하는 공정과, 얻어진 주성분에 부성분을 첨가하여 혼합하는 공정을 포함하는 제조방법에 의해, 유전체 세라믹 조성물의 원료 분말을 얻을 수 있다.

또한 수열 합성법, 가수분해법, 혹은 졸-겔법 등의 습식 합성법에 의해 주성분을 합성하는 공정과, 얻어진 주성분에 부성분을 첨가하여 혼합하는 공정을 포함하는 제조방법에 의해서도, 유전체 세라믹 조성물의 원료 분말을 얻을 수 있다.

또한 부성분인 Mg 화합물, V 화합물, Si 화합물 및 R 화합물로서는, 유전체 세라믹 조성물을 구성할 수 있는 것이면, 산화물 분말에 한정되지 않고, 알콕시드나 유기 금속 등의 용액을 사용해도 되고, 이들 사용되는 부성분의 형태에 의해, 얻어진 유전체 세라믹 조성물의 특성이 손상되는 일은 없다.

또한 상술한 바와 같은 유전체 세라믹 조성물은, 소성되어, 도 1에 나타낸 적층 세라믹 콘덴서(1)의 유전체 세라믹층(3)이 되는데, 이와 같은 소성 공정에 있어서, 내부전극(4 및 5)에 포함되는 Ni, Ni 합금, Cu 또는 Cu 합금과 같은 금속은 유전체 세라믹층(3) 중에 확산할 경우도 있지만, 상기의 유전체 세라믹 조성물에 의하면, 이러한 금속 성분이 확산해도 그 전기적 특성에 실질적인 영향이 없는 것을 확인하고 있다.

다음으로, 이 발명을 실험예에 근거하여 보다 구체적으로 설명한다. 이 실험예는 이 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물의 조성 범위의 한정의 근거를 부여하기 위한 것이기도 하다.

이 실험예에 있어서, 시료로서 도 1에 나타내는 바와 같은 적층 세라믹 콘덴서를 제작하였다.

우선, 주성분인 (Ba_{1 - x}Ca_x)_mTi0₃의 출발 원료로서, 고순도의 BaC0₃, CaC0₃ 및 Ti0₂의 각 분말을 준비하고, 표 1에 나타내는 Ca의 함유량, 즉 "Ca 변성량: x", 및 "(Ba,Ca)/Ti 비: m"이 얻어지도록 이들 출발 원료 분말을 조합(調合)하였다.

다음으로, 이 조합 원료 분말을 볼 밀을 사용하여 습식 혼합하고, 균일하게 분산시킨 후, 건조 처리를 실시하여 조정 분말을 얻었다.

다음으로, 얻어진 조정 분말을 1000℃에서 1200℃의 온도로 하소하고, 평균 입경 0.20㎛로, 표 1에 나타내는 x 및 m인 주성분 분말을 얻었다. 또한 평균 입경은 주사형(走査型) 전자 현미경에 의해 분말을 관찰해, 300개의 입자의 입자경을 길이 측정하여 구하였다.

또한 부성분의 출발 원료로서, MgC0₃, V₂0₅, Si0₂ 및 R₂0₃(단, R은 Y, La, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb 중의 어느 하나)의 각 분말을 준비하고, 표 1에 나타내는 x, m, a, b, c 및 d에 각각 선택된 조성식: 100(Ba_{1 -x}Ca_x)_mTi0₃+aMgO+bV₂0₅+cSi0₂+dR₂0₃으로 표시되는 조성이 얻어지도록, 상기 주성분 분말과 각 부성분의 출발 원료 분말을 조합하였다.

다음으로, 이 조합 분말을 볼 밀을 사용하여 습식 혼합하고, 균일하게 분산시킨 후, 건조 처리를 실시하여 유전체 세라믹 조성물의 원료 분말을 얻었다.

다음으로, 이 유전체 세라믹 원료 분말에 폴리비닐부티랄계의 바인더, 가소제 및 에탄올 등의 유기 용제를 첨가하여, 볼 밀에 의해 습식 혼합하여 유전체 세라믹 조성물을 포함하는 슬러리를 얻었다.

다음으로, 이 슬러리를 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 캐리어 필름상에 시트상으로 성형하고, 유전체 세라믹 조성물을 포함하는 그린시트를 얻었다. 얻어진 그린시트의 두께는 1.4㎛였다.

다음으로, 얻어진 그린시트상에, Ni를 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 사용하여 내부전극 패턴을 인쇄한 후, 서로 대향하여 복수의 정전 용량을 구성하도록 6층 쌓고, 또한 그 상하면에 내부전극 패턴이 형성되지 않는 세라믹 그린시트를 적당수 쌓아서 열압착하여 소성 전의 콘덴서 본체를 얻었다.

다음으로, 이 소성 전의 콘덴서 본체를 N₂ 분위기 중에 있어서, 350℃의 온도로 3시간 유지하여 탈바인더하고, 그 후 N₂-H₂-H₂0의 혼합 가스를 사용하여, 내부전극에 포함되는 Ni가 산화하지 않는 산소 분압 10^-12~10^-9MPa로 설정된 환원성 분위기 중에서, 표 2에 나타내는 온도로 각각 2시간 유지해 소성하여, 소결한 콘덴서 본체를 얻었다.

다음으로, 얻어진 콘덴서 본체의 양 단면에, Ag를 주성분으로 하고, B₂0₃-Si0₂-BaO계의 유리 프릿을 함유하는 도전성 페이스트를 도포하여, N₂ 분위기 중에 있어서 600℃의 온도로 베이킹함으로써 내부전극과 전기적으로 접속된 외부전극을 형성하였다.

다음으로, 외부전극상에, 공지의 방법으로 Ni 도금 처리를 실시하여 제1의 도금층을 형성하고, 그 위에 Sn 도금 처리를 실시하여 제2의 도금층을 형성하였다.

이와 같이 하여 얻어진 각 시료에 따른 적층 세라믹 콘덴서의 외형 치수는, 폭이 5.0mm, 길이가 5.7mm, 및 두께가 2.4mm였다. 또한 유효한 유전체 세라믹층의 수는 5이고, 1층당의 대향전극 면적은 16.3mm²이며, 유전체 세라믹층의 두께는 1.0㎛였다.

이들 얻어진 각 시료에 따른 적층 세라믹 콘덴서에 대하여, 정전 용량(C) 및 유전 손실(tanδ)을, 자동 브리지식 측정기를 사용하여, 25℃에 있어서 1V_rms, 1kHz의 교류 전압을 인가하여 측정해, 얻어진 C와 내부전극 면적 및 유전체 세라믹층의 두께로부터 비유전율(ε_r)을 산출하였다.

또한 -55℃에서 150℃의 범위 내에서, 온도를 변화시키면서 정전 용량을 측정하고, 25℃에서의 정전 용량(C₂₅)을 기준으로 하여, 변화의 절대치가 최대가 된 정전 용량(C_TC)에 대한 온도 변화율(ΔC_TC)을 ΔC_TC={(C_TC-C₂₅)/C₂₅}의 식에 근거하여 산출하였다.

또한 절연 저항(IR)을 절연 저항계를 사용하여, 25℃에 있어서 25V의 직류 전압을 120초간 인가하여 측정하고, 얻어진 IR과 적층 세라믹 콘덴서의 구조에 근거하여 저항율(ρ)을 산출하였다.

또한 고온 부하 신뢰성 시험으로서, 온도 175℃에 있어서 10V의 직류 전압을 인가하여, 그 절연 저항의 경시 변화를 측정하고, 각 시료의 절연 저항치가 10⁵Ω이하가 된 시점을 고장으로 하여, 그들의 평균 고장 시간(MTTF)을 구하였다.

이상의 전기적 특성의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에 나타낸 각 전기적 특성에 대한 바람직한 범위는, ε_r에 대해서는 1500 이상이고, tanδ에 대해서는 7.5%이하이며, ΔC_TC에 대해서는 그 절대치가 15%이하이고, ρ에 대해서는 이것을 logρ(ρ의 단위: Ω·m)로 나타낸 경우에, 11 이상이며, MTTF에 대해서는 200시간 이상이다.

표 1 및 표 2에 있어서, 시료번호에 *를 붙인 것은 이 발명에 따른 조성 범위로부터 벗어난 시료이다.

이하에, 이 발명에 있어서, 상술한 바와 같은 조성 범위에 한정한 이유에 대하여 설명한다.

우선, x＜0.03인 경우, 시료 1과 같이 ΔC_TC의 절대치가 15%를 넘고, MTTF가 200시간 미만이 된다. 한편, x＞0.20인 경우, 시료 2와 같이 ε_r이 1500 미만이 되고, tanδ이 7.5%를 넘으며, MTTF가 200시간 미만이 된다.

다음으로, m＜0.99인 경우는, 시료 3과 같이 logρ가 11 미만이 되고, 또한 MTTF가 현저하게 짧아진다. 한편, m＞1.03인 경우는, 시료 4와 같이 ε_r이 1500 미만이 되고, logρ가 11 미만이 된다.

다음으로, a＜0.10인 경우는, 시료 5와 같이 logρ가 11 미만이 되고, ΔC_TC에 대해서는 그 절대치가 15%이하가 된다. 한편, a＞5.0인 경우는, 시료 6과 같이 logρ가 11 미만이 되고, MTTF가 200시간 미만이 된다.

또한 b＜0.025인 경우는, 시료 7과 같이 ΔC_TC의 절대치가 15%를 넘고, MTTF가 200시간 미만이 된다. 한편, b＞2.5인 경우는, 시료 8과 같이 ε_r이 1500 미만이 되고, logρ가 11 미만이 된다.

또한 c＜0.20인 경우는, 시료 9와 같이 ε_r이 1500 미만이 되고, logρ가 11 미만이 되며, MTTF가 200시간 미만이 된다. 한편, c＞8.0인 경우는, 시료 10과 같이 ΔC_TC의 절대치가 15%를 넘고, logρ가 11 미만이 된다.

또한 d＜2.5의 경우는, 시료 11과 같이 ΔC_TC의 절대치가 15%를 넘고, MTTF가 200시간 미만이 된다. 한편, d≥3.5인 경우는, 시료 12와 같이 ε_r이 1500 미만이 되고, logρ가 11 미만이 되며, MTTF가 200시간 미만이 된다.

이들에 대하여, 이 발명의 범위 내에 있는 시료 13~50에 의하면, ε_r을 1500 이상으로 크게, tanδ을 5%이하로 작게, ΔC_TC에 대해서는 그 절대치를 15%이하로 작게, logρ에 대해서는 이것을 11 이상으로 높게, 또한 MTTF에 대해서는 이것을 200시간 이상으로 길게 할 수 있다.

또한 이 발명의 범위 내에 있는 시료 13~50 중 (Ba_{1 - x}Ca_x)_mTiO₃으로 표시되는 화합물 100몰부에 대하여, MnO가 0.005~5.0몰부의 함유량의 범위에 있는 시료 34~50에 관해서는, MTTF를 300시간 이상으로 더 길게 할 수 있다.

1: 적층 세라믹 콘덴서
2: 콘덴서 본체
3: 유전체 세라믹층
4, 5: 내부전극
8, 9: 외부전극

Claims (4)

1. 조성식: 100(Ba_{1 - x}Ca_x)_mTi0₃+aMgO+bV₂0₅+cSi0₂+dR₂0₃(단, R은 Y, La, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb 중에서 선택되는 적어도 1종의 금속 원소이며, a, b, c 및 d는 몰비를 나타낸다.)로 표시되면서,
   0.03≤x≤0.20,
   0.99≤m≤1.03,
   0.10≤a≤5.0,
   0.025≤b≤2.5,
   0.20≤c≤8.0, 및
   2.5≤d＜3.5
   의 각 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 (Ba_{1 - x}Ca_x)_mTi0₃으로 표시되는 화합물 100몰부에 대하여, MnO를 0.005~5.0몰부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
3. 적층된 복수의 유전체 세라믹층, 및 상기 유전체 세라믹층간의 특정 계면을 따라 형성된 복수의 내부전극을 가지고 구성되는 콘덴서 본체와,
   상기 콘덴서 본체의 외표면상의 서로 다른 위치에 형성되면서, 상기 내부전극의 특정한 것에 전기적으로 접속되는 복수의 외부전극을 포함하고,
   상기 유전체 세라믹층이 제1항 또는 제2항에 기재된 유전체 세라믹 조성물의 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.
4. 제3항에 있어서,
   상기 내부전극을 구성하는 도전성 재료는 Ni, Ni 합금, Cu 및 Cu 합금 중에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.

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