KR20220128973A - Dielectric composition and multilayered electronic component comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층형 전자 부품에 관한 것이다.The present invention relates to a dielectric composition and a laminated electronic component comprising the same.
적층형 전자 부품의 하나인 적층 세라믹 커패시터(MLCC: Multi-Layered Ceramic Capacitor)는 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display) 및 플라즈마 표시 장치 패널(PDP: Plasma Display Panel) 등의 영상 기기, 컴퓨터, 스마트폰 및 휴대폰 등 여러 전자 제품의 인쇄회로기판에 장착되어 전기를 충전시키거나 또는 방전시키는 역할을 하는 칩 형태의 콘덴서이다.Multi-Layered Ceramic Capacitors (MLCCs), one of the multilayer electronic components, are used in imaging devices such as liquid crystal displays (LCDs) and plasma display panels (PDPs), computers, and smartphones. and a chip-type capacitor mounted on a printed circuit board of various electronic products, such as mobile phones, to charge or discharge electricity.
이러한 적층 세라믹 커패시터는 소형이면서 고용량이 보장되고 실장이 용이하다는 장점을 인하여 다양한 전자 장치의 부품으로 사용될 수 있다. 컴퓨터, 모바일 기기 등 각종 전자 기기가 소형화, 고출력화되면서 적층 세라믹 커패시터에 대한 소형화 및 고용량화의 요구가 증대되고 있다. Such a multilayer ceramic capacitor may be used as a component of various electronic devices due to its small size, high capacity, and easy mounting. As various electronic devices such as computers and mobile devices are miniaturized and have high output, the demand for miniaturization and high capacity multilayer ceramic capacitors is increasing.
적층 세라믹 커패시터의 소형화 및 고용량화를 달성하기 위해서는 유전체층 및 내부 전극의 두께를 얇게 하여 적층수를 증가시켜야 한다. 현재 유전체층 두께가 약 0.6μm 수준까지 도달한 상태이며, 계속해서 박층화가 진행되고 있다. In order to achieve miniaturization and high capacity of the multilayer ceramic capacitor, it is necessary to increase the number of stacks by reducing the thickness of the dielectric layer and the internal electrode. At present, the thickness of the dielectric layer has reached the level of about 0.6 μm, and thinning is continuing.
그러나, 유전체층의 두께가 얇아질수록 신뢰성이 저하되고, 절연 저항, 파괴 전압 등의 특성이 저하되는 문제점이 있다. However, as the thickness of the dielectric layer decreases, reliability is lowered, and characteristics such as insulation resistance and breakdown voltage are deteriorated.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 적층 세라믹 커패시터의 구조적인 측면뿐만 아니라 특히 유전체의 조성적인 측면에서 높은 신뢰성을 확보할 수 있는 새로운 방법이 필요한 실정이다.In order to solve this problem, a new method for securing high reliability not only in terms of the structure of the multilayer ceramic capacitor but also in terms of the composition of the dielectric is needed.
현재 수준에서 신뢰성 수준을 한 단계 높일 수 있는 유전체 조성을 확보한다면 더욱 박층화된 적층 세라믹 커패시터를 제작할 수 있을 것이다.If a dielectric composition that can increase the reliability level by one step from the current level is secured, a thinner multilayer ceramic capacitor can be manufactured.
본 발명의 일 목적은 신뢰성이 우수한 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층형 전자 부품을 제공하기 위함이다. SUMMARY OF THE INVENTION One object of the present invention is to provide a dielectric composition having excellent reliability and a multilayer electronic component including the same.
본 발명의 다른 목적은 절연 저항이 우수한 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층형 전자 부품을 제공하기 위함이다. Another object of the present invention is to provide a dielectric composition having excellent insulation resistance and a multilayer electronic component including the same.
본 발명의 또 다른 목적은 파괴 전압이 높은 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층형 전자 부품을 제공하기 위함이다. Another object of the present invention is to provide a dielectric composition having a high breakdown voltage and a multilayer electronic component including the same.
본 발명의 또 다른 목적은 적층형 전자 부품의 소형화 및 고용량화를 달성하기 위함이다. Another object of the present invention is to achieve miniaturization and high capacity of a multilayer electronic component.
본 발명의 일 측면은 ABO3(A는 Ba, Sr 및 Ca 중 적어도 하나이고, B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표현되는 페로브스카이트 구조를 가지는 주성분 및 제1 부성분을 포함하며, 상기 제1 부성분은 상기 주성분 100몰 대비, 희토류 원소: 0.1몰 이상, Nb: 0.02몰 이상 및 Mg: 0.25몰 이상 0.9몰 이하를 포함하고, 상기 희토류 원소와 Nb 함량의 합은 1.5몰 이하인 유전체 조성물을 제공한다.One aspect of the present invention includes a main component and a first subcomponent having a perovskite structure represented by ABO 3 (A is at least one of Ba, Sr, and Ca, and B is at least one of Ti, Zr, and Hf) , wherein the first subcomponent includes a rare earth element: 0.1 mol or more, Nb: 0.02 mol or more, and Mg: 0.25 mol or more and 0.9 mol or less, relative to 100 mol of the main component, and the sum of the rare earth element and Nb content is 1.5 mol or less. A composition is provided.
본 발명의 다른 일 측면은 유전체층 및 내부 전극을 포함하는 바디; 및 상기 바디에 배치되어 상기 내부 전극과 연결되는 외부 전극;을 포함하고, 상기 유전체층은 유전체 조성물을 포함하며, 상기 유전체 조성물은 ABO3(A는 Ba, Sr 및 Ca 중 적어도 하나이고, B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표현되는 페로브스카이트 구조를 가지는 주성분 및 제1 부성분을 포함하며, 상기 제1 부성분은 상기 주성분 100몰 대비, 희토류 원소: 0.1몰 이상, Nb: 0.02몰 이상 및 Mg: 0.25몰 이상 0.9몰 이하를 포함하고, 상기 희토류 원소와 Nb 함량의 합은 1.5몰 이하인 적층형 전자 부품을 제공한다. Another aspect of the present invention is a body including a dielectric layer and an internal electrode; and an external electrode disposed on the body and connected to the internal electrode, wherein the dielectric layer includes a dielectric composition, wherein the dielectric composition is ABO 3 (A is at least one of Ba, Sr, and Ca, and B is Ti , Zr and Hf), and a main component having a perovskite structure and a first subcomponent, wherein the first subcomponent comprises 100 moles of the main component, a rare earth element: 0.1 mole or more, Nb: 0.02 mole or more and Mg: 0.25 mol or more and 0.9 mol or less, wherein the sum of the rare earth element and Nb content is 1.5 mol or less.
본 발명의 여러 효과 중 일 효과로서, 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층형 전자 부품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. As one effect among various effects of the present invention, the reliability of the dielectric composition and the multilayer electronic component including the same may be improved.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다. However, the various and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above, and will be more easily understood in the course of describing specific embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 전자 부품의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 I-I' 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 II-II' 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 시험번호 1 내지 3에 대한 가혹 신뢰성 평가(Halt) 결과 그래프이다.
도 5는 시험번호 4 내지 6에 대한 I-V curve이다. 1 schematically illustrates a perspective view of a multilayer electronic component according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 schematically illustrates a cross-sectional view II′ of FIG. 1 .
FIG. 3 schematically illustrates a cross-sectional view taken along II-II′ of FIG. 1 .
4 is a graph of the harsh reliability evaluation (Halt) results for Test Nos. 1 to 3;
5 is an IV curve for Test Nos. 4 to 6;
이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to specific embodiments and the accompanying drawings. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for a clearer description, and elements indicated by the same reference numerals in the drawings are the same elements.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다. 나아가, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the thickness is enlarged to clearly express various layers and regions, and components having the same function within the scope of the same idea are referred to as the same. It is explained using symbols. Furthermore, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
도면에서, X 방향은 제2 방향, L 방향 또는 길이 방향, Y 방향은 제3 방향, W 방향 또는 폭 방향, Z 방향은 제1 방향, 적층 방향, T 방향 또는 두께 방향으로 정의될 수 있다.In the drawings, an X direction may be defined as a second direction, an L direction or a length direction, a Y direction may be defined as a third direction, a W direction or a width direction, and a Z direction may be defined as a first direction, a stacking direction, a T direction, or a thickness direction.
유전체 조성물dielectric composition
본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물은 ABO3(A는 Ba, Sr 및 Ca 중 적어도 하나이고, B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표현되는 페로브스카이트 구조를 가지는 주성분 및 제1 부성분을 포함하며, 상기 제1 부성분은 상기 주성분 100몰 대비, 희토류 원소: 0.1몰 이상, Nb: 0.02몰 이상 및 Mg: 0.25몰 이상 0.9몰 이하를 포함하고, 상기 희토류 원소와 Nb 함량의 합은 1.5몰 이하이다. A dielectric composition according to an embodiment of the present invention comprises a main component and a material having a perovskite structure represented by ABO 3 (A is at least one of Ba, Sr, and Ca, and B is at least one of Ti, Zr, and Hf) 1 subcomponent, wherein the first subcomponent contains rare earth element: 0.1 mol or more, Nb: 0.02 mol or more, and Mg: 0.25 mol or more and 0.9 mol or less, relative to 100 moles of the main component, and the sum of the rare earth element and Nb content is 1.5 moles or less.
ABO3로 표현되는 페로브스카이트 구조를 가지는 주성분의 경우, 산소가 있어야 할 자리가 비게 되는 산소 공공(oxygen vacancy)이 발생할 수 있다. 예를 들어, 환원분위기에서 소성을 진행하는 경우 산소 공공(oxygen vacancy)이 발생할 수 있으며, 탈바인더 등에 의해 카본이 ABO3의 산소와 결합하여 CO2 형태로 증발되는 경우에 산소 공공(oxygen vacancy)이 발생할 수 있다. In the case of a main component having a perovskite structure represented by ABO 3 , an oxygen vacancy in which a site for oxygen is vacated may occur. For example, when calcining is carried out in a reducing atmosphere, oxygen vacancy may occur, and when carbon is combined with oxygen of ABO 3 and evaporated in the form of CO 2 by a debinder or the like, oxygen vacancy occurs. This can happen.
즉, O는 -2가의 charge를 띄게 되는데, 산소가 있어야 할 자리가 비어 있으면 +2가의 charge를 가지는 산소 공공이 발생하며, 인가된 전계에 의해 산소 공공이 이동하게 되면 신뢰성이 떨어지게 되고, 산소 공공이 많을수록 그리고 온도와 전압이 높게 걸릴수록 이동 속도와 이동량이 증가되게 되어 신뢰성을 더욱 악화시키게 된다. That is, O has a -2 valence charge. If the oxygen vacancy site is empty, oxygen vacancies with a +2-valent charge are generated. The larger the number and the higher the temperature and voltage, the higher the movement speed and amount of movement, which further deteriorates the reliability.
이러한 산소 공공의 문제점을 해결하기 위하여, 일반적으로 희토류 원소를 첨가함으로써 산소 공공의 농도를 줄여 신뢰성을 향상시키는 방안이 알려져 있다. In order to solve this problem of oxygen vacancies, there is generally known a method of improving reliability by reducing the concentration of oxygen vacancies by adding a rare earth element.
그러나, ABO3 구조에서 A-site에 고용될 수 있는 첨가제 함량은 제한적이며, 희토류 원소 첨가만으로는 산소 공공의 농도를 효과적으로 줄이기 어렵거나, 지나친 반도체화에 의해 절연 저항이 저하될 우려가 있다. However, the content of additives that can be dissolved in the A-site in the ABO 3 structure is limited, and it is difficult to effectively reduce the concentration of oxygen vacancies only by adding a rare earth element, or there is a fear that the insulation resistance may be lowered due to excessive semiconductorization.
이에, 본 발명에서는 ABO3(A는 Ba, Sr 및 Ca 중 적어도 하나이고, B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표현되는 페로브스카이트 구조를 가지는 주성분을 포함하는 유전체 조성물에 제1 부성분으로서, 희토류 원소, Nb 및 Mg를 적정량 첨가하여 신뢰성을 향상시키고자 한다. Accordingly, in the present invention, in a dielectric composition including a main component having a perovskite structure represented by ABO 3 (A is at least one of Ba, Sr, and Ca, and B is at least one of Ti, Zr, and Hf), the first dielectric composition As subcomponents, it is intended to improve reliability by adding appropriate amounts of rare earth elements, Nb and Mg.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물의 각 성분에 대하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, each component of the dielectric composition according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
a) 주성분a) main component
본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물은 ABO3(A는 Ba, Sr 및 Ca 중 적어도 하나이고, B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표현되는 페로브스카이트 구조를 가지는 주성분을 포함한다. A dielectric composition according to an embodiment of the present invention includes a main component having a perovskite structure represented by ABO 3 (A is at least one of Ba, Sr, and Ca, and B is at least one of Ti, Zr, and Hf) do.
ABO3로 표현되는 페로브스카이트 구조를 가지는 주성분에 대한 보다 구체적인 예를 들면, BaTiO3, SrTiO3, (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), 및 Ba(Ti1-yZry)O3 (여기서, 0<y≤0.5)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. For more specific examples of the main component having a perovskite structure represented by ABO 3 , BaTiO 3 , SrTiO 3 , (Ba 1-x Ca x )(Ti 1-y Ca y )O 3 (where x is 0≤x≤0.3, y is 0≤y≤0.1), (Ba 1-x Ca x )(Ti 1-y Zr y )O 3 (where x is 0≤x≤0.3, y is 0≤y≤ 0.5), and Ba(Ti 1-y Zr y )O 3 (here, 0<y≤0.5).
본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물은 상온 유전율이 2000 이상일 수 있다.The dielectric composition according to an embodiment of the present invention may have a dielectric constant at room temperature of 2000 or more.
상기 주성분은 특별히 제한되는 것은 아니나, 주성분 분말의 평균 입경은 40nm 이상 200nm 이하일 수 있다.The main component is not particularly limited, but the average particle diameter of the main component powder may be 40 nm or more and 200 nm or less.
b) 제1 부성분b) the first subcomponent
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체 조성물은 상기 주성분 100몰 대비, 희토류 원소: 0.1몰 이상, Nb: 0.02몰 이상 및 Mg: 0.25몰 이상 0.9몰 이하를 포함하고, 상기 희토류 원소와 Nb 함량의 합은 1.5몰 이하인 제1 부성분을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the dielectric composition contains rare earth element: 0.1 mol or more, Nb: 0.02 mol or more, and Mg: 0.25 mol or more and 0.9 mol or less, relative to 100 mol of the main component, and the rare earth element and Nb content The sum of the first subcomponents is 1.5 moles or less.
희토류 원소는 ABO3 구조의 A-site를 치환하여 주개(donor) 역할을 수행함으로써 산소 공공의 농도를 줄여 신뢰성을 향상시킨다. 또한, 희토류 원소는 결정립계에서 전자의 흐름을 막는 장벽으로 작용하여 누설 전류 증가를 억제하는 역할을 한다. 희토류 원소의 함량이 상기 주성분 100몰 대비 0.1몰 미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분할 수 있다. The rare earth element acts as a donor by replacing the A-site of the ABO 3 structure, thereby reducing the concentration of oxygen vacancies and improving reliability. In addition, the rare earth element acts as a barrier that blocks the flow of electrons at the grain boundary, thereby suppressing an increase in leakage current. When the content of the rare earth element is less than 0.1 mol relative to 100 mol of the main component, the above-described effect may be insufficient.
일반적으로 ABO3 구조에서 A-site에 고용될 수 있는 첨가제 함량은 제한적이기 때문에 희토류 원소 첨가만으로는 산소 공공의 농도를 효과적으로 줄이기 어렵거나, 지나친 반도체화에 의해 절연저항이 저하될 수 있다. In general, since the content of additives that can be dissolved in A-site in the ABO 3 structure is limited, it is difficult to effectively reduce the concentration of oxygen vacancies only by adding rare earth elements, or insulation resistance may be reduced due to excessive semiconductorization.
ABO3 구조에서 A-site에 고용될 수 있는 첨가제 함량 보다는 B-site에 고용될 수 있는 첨가제 함량이 높기 때문에, 본 발명에서는 희토류 원소와 함께 ABO3 구조의 B-site를 치환하여 주개(donor) 역할을 수행하는 Nb를 첨가하여 신뢰성을 향상시킨다. Nb 함량이 상기 주성분 100몰 대비 0.02몰 미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분할 수 있다. Since the additive content that can be dissolved in the B-site is higher than the additive content that can be dissolved in the A-site in the ABO 3 structure, in the present invention, the B-site of the ABO 3 structure is substituted with a rare earth element to form a donor. The reliability is improved by adding Nb, which plays a role. When the Nb content is less than 0.02 mol relative to 100 mol of the main component, the above-described effect may be insufficient.
또한, Nb는 유전체 결정립뿐만 아니라, 결정립계에 배치됨으로써, 적층 세라믹 커패시터의 절연 저항 저하를 막아 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In addition, since Nb is disposed not only in dielectric grains but also at grain boundaries, it is possible to prevent a decrease in insulation resistance of the multilayer ceramic capacitor and improve reliability.
희토류 원소 및 Nb 함량의 합이 증가할수록 신뢰성 향상 측면에서는 유리하나, 일정량 이상에서 반도체화되어 절연체의 특성을 저하시키고 소결성이 떨어지기 때문에, 희토류 원소 및 Nb 함량의 합은 주성분 100몰 대비 1.5몰 이하인 것이 바람직하다. As the sum of the rare earth element and Nb content increases, it is advantageous in terms of improving reliability, but since it becomes semiconductor at a certain amount or more and deteriorates the properties of the insulator and sinterability, the sum of the rare earth element and Nb content is 1.5 moles or less compared to 100 moles of the main component. it is preferable
Mg는 ABO3 구조의 B-site를 치환하여 받개(acceptor) 역할을 수행하며, 전자 농도를 줄이는 역할을 수행할 수 있다. Mg acts as an acceptor by substituting the B-site of the ABO 3 structure, and may serve to reduce the electron concentration.
Mg는 Nb와 ABO3 구조의 B-site를 경쟁적으로 지환하기 때문에 그 함량을 적절히 조절할 필요성이 있다. Since Mg competitively alicyclics the B-site of the Nb and ABO 3 structure, it is necessary to appropriately control its content.
Mg 함량이 상기 주성분 100몰 대비 0.25몰 이상 0.9몰 이하인 경우에 n-type화로 인한 신뢰성 개선 효과를 극대화할 수 있으며, Mg 함량이 0.9몰 초과인 경우에는 파괴 전압(BDV)이 낮아질 우려가 있어 바람직하지 못하다. 보다 더 바람직한 Mg 함량의 범위는 주성분 100몰 대비 0.25몰 이상 0.7몰 이하일 수 있다. When the Mg content is 0.25 mol or more and 0.9 mol or less compared to 100 mol of the main component, the reliability improvement effect due to n-type formation can be maximized. can't A more preferable range of the Mg content may be 0.25 mol or more and 0.7 mol or less with respect to 100 mol of the main component.
한편, 희토류 원소는 특별히 한정하지는 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) 중 하나 이상일 수 있다. On the other hand, the rare earth element is not particularly limited, and for example, scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), actinium (Ac), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodium (Nd) , Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) ), and ruthenium (Lu).
다만, Dy 보다 이온 반경이 큰 희토류 원소, 예를 들어 란티넘 (La), 사마륨 (Sm) 등을 사용할 경우 Ba 자리를 더 효과적으로 치환할 수 있기 때문에 산소 공공 결함 농도 감소에는 더욱 효과적이지만, 지나친 반도체화로 인하여 절연 저항이 급격히 하락할 우려가 있다. 따라서, 상기 희토류 원소는 Dy 또는 Dy 보다 이온 반경이 작은 원소인 것이 보다 바람직할 수 있다. Dy 보다 이온 반경이 작은 희토류 원소로는 예를 들어, Ho, Y, Er, Yb 등이 있다. However, when using a rare earth element with a larger ionic radius than Dy, for example, lantinum (La), samarium (Sm), etc., the Ba site can be replaced more effectively, so it is more effective in reducing the concentration of oxygen vacancy defects, but excessive semiconductor There is a risk that the insulation resistance will drop sharply due to heating. Accordingly, it may be more preferable that the rare earth element be an element having an ionic radius smaller than that of Dy or Dy. Examples of the rare earth element having an ionic radius smaller than that of Dy include Ho, Y, Er, and Yb.
또한, 산소 공공 결함 농도 감소 및 절연 저항 확보를 모두 고려하였을 때, 상기 ABO3로 표현되는 페로브스카이트 구조를 가지는 주성분을 BaTiO3로 하고, 상기 희토류 원소를 Dy로 하는 것이 보다 더 바람직할 수 있다. In addition, in consideration of both reduction in oxygen vacancy defect concentration and securing insulation resistance, it may be more preferable to use BaTiO 3 as the main component having the perovskite structure represented by ABO 3 and Dy as the rare earth element. have.
b) 제2 부성분 b) second subcomponent
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체 조성물은 제2 부성분으로서, Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu 및 Zn 중 적어도 하나 이상을 포함하는 산화물 혹은 탄산염을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the dielectric composition may include an oxide or carbonate including at least one of Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, and Zn as the second subcomponent.
상기 제2 부성분으로서, Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu 및 Zn 중 적어도 하나 이상을 포함하는 산화물 혹은 탄산염은 상기 주성분 100 몰에 대하여, 0.1 내지 2.0 몰의 함량으로 포함될 수 있다.As the second subcomponent, an oxide or carbonate containing at least one of Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, and Zn may be included in an amount of 0.1 to 2.0 moles based on 100 moles of the main component.
상기 제2 부성분은 유전체 조성물이 적용된 적층 세라믹 커패시터의 소성 온도 저하 및 고온 내전압 특성을 향상시키는 역할을 한다.The second subcomponent serves to lower the firing temperature and improve high-temperature withstand voltage characteristics of the multilayer ceramic capacitor to which the dielectric composition is applied.
상기 제2 부성분의 함량 및 후술하는 제3 부성분의 함량은 상기 주성분 100 몰에 대하여 포함되는 양으로서, 특히 각 부성분이 포함하는 금속 이온의 몰로 정의될 수 있다.The content of the second subcomponent and the content of the third subcomponent, which will be described later, are amounts included with respect to 100 moles of the main component, and in particular, may be defined as moles of metal ions included in each subcomponent.
상기 제2 부성분의 함량이 0.1 몰 미만이면 소성 온도가 높아지고 고온 내전압 특성이 다소 저하될 수 있다.When the content of the second subcomponent is less than 0.1 mol, the sintering temperature may be increased and the high-temperature withstand voltage characteristics may be slightly deteriorated.
상기 제2 부성분의 함량이 2.0 몰 이상의 경우에는 고온 내전압 특성 및 상온 비저항이 저하될 수 있다.When the content of the second subcomponent is 2.0 mol or more, high-temperature withstand voltage characteristics and room-temperature resistivity may be deteriorated.
특히, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유전체 조성물은 상기 주성분 100 몰에 대하여 0.1 내지 2.0 몰의 함량을 갖는 제2 부성분을 포함할 수 있으며, 이로 인하여 저온 소성이 가능하며 높은 고온 내전압 특성을 얻을 수 있다.In particular, the dielectric composition according to an embodiment of the present invention may include the second subcomponent having a content of 0.1 to 2.0 moles based on 100 moles of the main component, whereby low temperature firing is possible and high high temperature withstand voltage characteristics can be obtained. have.
c) 제3 부성분c) third subcomponent
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 유전체 조성물은 제3 부성분으로서, Si 및 Al 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 또는 Si를 포함하는 글라스(Glass) 화합물을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the dielectric composition may include an oxide including at least one of Si and Al or a glass compound including Si as the third subcomponent.
상기 유전체 조성물은 상기 주성분 100 몰에 대하여, Si 및 Al 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 또는 Si를 포함하는 글라스(Glass) 화합물인 0.001 내지 0.5 몰의 제3 부성분을 더 포함할 수 있다.The dielectric composition may further include 0.001 to 0.5 moles of a third subcomponent, which is an oxide including at least one of Si and Al, or a glass compound including Si, based on 100 moles of the main component.
상기 제3 부성분의 함량은 글라스, 산화물 또는 탄산염과 같은 첨가 형태를 구분하지 않고 제3 부성분에 포함된 Si 및 Al 중 적어도 하나 이상의 원소의 함량을 기준으로 할 수 있다.The content of the third subcomponent may be based on the content of at least one of Si and Al included in the third subcomponent without distinguishing an additive form such as glass, oxide, or carbonate.
상기 제3 부성분은 유전체 조성물이 적용된 적층 세라믹 커패시터의 소성 온도 저하 및 고온 내전압 특성을 향상시키는 역할을 한다.The third subcomponent serves to lower the firing temperature and improve high-temperature withstand voltage characteristics of the multilayer ceramic capacitor to which the dielectric composition is applied.
상기 제3 부성분의 함량이 상기 주성분 100 몰에 대하여, 0.5 몰을 초과하면 소결성 및 치밀도 저하, 2차상 생성 등의 문제가 있을 수 있어 바람직하지 못하다.When the content of the third subcomponent exceeds 0.5 mol with respect to 100 mol of the main component, there may be problems such as a decrease in sinterability and density, and generation of a secondary phase, which is not preferable.
특히, 본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 유전체 조성물이 0.5 몰 이하의 함량으로 Al을 포함함으로써, Al이 억셉터로 작용하여 오히려 전자 농도를 줄일 수 있어 신뢰성 개선에 효과가 있다. In particular, according to an embodiment of the present invention, since the dielectric composition contains Al in an amount of 0.5 mol or less, Al acts as an acceptor to reduce electron concentration, thereby improving reliability.
적층형 전자 부품Stacked Electronic Components
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 전자 부품의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다. 1 schematically illustrates a perspective view of a multilayer electronic component according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 I-I' 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. FIG. 2 schematically illustrates a cross-sectional view taken along line II′ of FIG. 1 .
도 3은 도 1의 II-II' 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. FIG. 3 schematically illustrates a cross-sectional view taken along II-II′ of FIG. 1 .
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 전자 부품(100)은 유전체층(111) 및 내부 전극(121, 122)을 포함하는 바디(110); 및 바디(110)에 배치되어 내부 전극(121, 122)과 연결되는 외부 전극(131, 132);을 포함하고, 유전체층(111)은 유전체 조성물을 포함하며, 상기 유전체 조성물은 ABO3(A는 Ba, Sr 및 Ca 중 적어도 하나이고, B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표현되는 페로브스카이트 구조를 가지는 주성분 및 제1 부성분을 포함하며, 상기 제1 부성분은 상기 주성분 100몰 대비, 희토류 원소: 0.1몰 이상, Nb: 0.02몰 이상 및 Mg: 0.25몰 이상 0.9몰 이하를 포함하고, 상기 희토류 원소와 Nb 함량의 합은 1.5몰 이하이다. 1 to 3 , a multilayer
이하, 상술한 유전체 조성물에서 설명한 내용과 중복되는 부분은 중복된 설명을 피하기 위하여 생략하도록 한다. 또한, 적층형 전자 부품의 일례로서 적층 세라미 커패시터에 대하여 설명하나, 본 발명은 상술한 유전체 조성물을 이용하는 다양한 전자 제품, 예를 들어, 인덕터, 압전체 소자, 바리스터, 또는 서미스터 등에도 적용될 수 있을 것이다. Hereinafter, portions overlapping with those described in the above-described dielectric composition will be omitted to avoid overlapping descriptions. In addition, although a multilayer ceramic capacitor will be described as an example of a multilayer electronic component, the present invention may be applied to various electronic products using the above-described dielectric composition, for example, an inductor, a piezoelectric element, a varistor, or a thermistor.
바디(110)는 유전체층(111) 및 내부 전극(121, 122)이 교대로 적층되어 있다.In the
바디(110)의 구체적인 형상에 특별히 제한은 없지만, 도시된 바와 같이 바디(110)는 육면체 형상이나 이와 유사한 형상으로 이루어질 수 있다. 소성 과정에서 바디(110)에 포함된 세라믹 분말의 수축으로 인하여, 바디(110)는 완전한 직선을 가진 육면체 형상은 아니지만 실질적으로 육면체 형상을 가질 수 있다.The specific shape of the
바디(110)는 제1 방향(Z 방향)으로 서로 대향하는 제1 및 제2 면(1, 2), 상기 제1 및 제2 면(1, 2)과 연결되고 제2 방향(X 방향)으로 서로 대향하는 제3 및 제4 면(3, 4), 제1 및 제2 면(1, 2)과 연결되고 제3 및 제4 면(3, 4)과 연결되며 제3 방향(Y 방향)으로 서로 대향하는 제5 및 제6 면(5, 6)을 가질 수 있다. The
바디(110)를 형성하는 복수의 유전체층(111)은 소성된 상태로서, 인접하는 유전체층(111) 사이의 경계는 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)를 이용하지 않고 확인하기 곤란할 정도로 일체화될 수 있다. The plurality of
유전체층(111)은 상술한 유전체 조성물을 이용하여 형성될 수 있다. The
유전체층(111)은 복수의 결정립 및 인접한 결정립 사이에 배치된 결정립계를 포함할 수 있다. The
이때, 유전체 조성물에 포함된 Nb는 상기 복수의 결정립및 결정립계에 포함될 수 있다. Nb가 결정립 뿐만 아니라, 결정립계에 배치됨으로써, 적층 세라믹 커패시터의 절연 저항 저하를 막아 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In this case, Nb included in the dielectric composition may be included in the plurality of grains and grain boundaries. Since Nb is disposed not only in the grains but also at the grain boundaries, it is possible to prevent a decrease in insulation resistance of the multilayer ceramic capacitor and improve reliability.
또한, 상기 결정립의 평균 입경은 200nm 이하일 수 있으며, 이 경우 본 발명에 따른 신뢰성 및 절연 저항 향상 효과가 보다 현저해질 수 있다. In addition, the average particle diameter of the crystal grains may be 200 nm or less, and in this case, the effect of improving reliability and insulation resistance according to the present invention may be more remarkable.
한편, 바디(110)는 바디(110)의 내부에 배치되며, 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 제1 내부 전극(121) 및 제2 내부 전극(122)을 포함하여 용량이 형성되는 용량 형성부(A)와 상기 용량 형성부(A)의 상부 및 하부에 형성된 커버부(112, 113)를 포함할 수 있다. On the other hand, the
또한, 상기 용량 형성부(A)는 커패시터의 용량 형성에 기여하는 부분으로서, 유전체층(111)을 사이에 두고 복수의 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 반복적으로 적층하여 형성될 수 있다. In addition, the capacitor forming part (A) is a part contributing to capacitance formation of the capacitor, and may be formed by repeatedly stacking a plurality of first and second
상기 상부 커버부(112) 및 하부 커버부(113)는 단일 유전체층 또는 2 개 이상의 유전체층을 용량 형성부(A)의 상하면에 각각 두께 방향으로 적층하여 형성할 수 있으며, 기본적으로 물리적 또는 화학적 스트레스에 의한 내부 전극의 손상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. The
상기 상부 커버부(112) 및 하부 커버부(113)는 내부 전극을 포함하지 않으며, 유전체층(111)과 동일한 재료를 포함할 수 있다. The
즉, 상기 상부 커버부(112) 및 하부 커버부(113)는 세라믹 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 티탄산바륨(BaTiO3)계 세라믹 재료를 포함할 수 있다.That is, the
또한, 상기 용량 형성부(A)의 측면에는 마진부(114, 115)가 배치될 수 있다. In addition,
마진부(114, 115)는 바디(110)의 제6 면(6)에 배치된 마진부(114)와 제5 면(5)에 배치된 마진부(115)를 포함한다. 즉, 마진부(114, 115)는 상기 세라믹 바디(110)의 폭 방향 양 측면에 배치될 수 있다. The
마진부(114, 115)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 바디(110)를 폭-두께(W-T) 방향으로 자른 단면에서 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 양 끝단과 바디(110)의 경계면 사이의 영역을 의미할 수 있다. As shown in FIG. 3 , the
마진부(114, 115)는 기본적으로 물리적 또는 화학적 스트레스에 의한 내부 전극의 손상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. The
마진부(114, 115)는 세라믹 그린시트 상에 마진부가 형성될 곳을 제외하고 도전성 페이스트를 도포하여 내부 전극을 형성함으로써 형성된 것일 수 있다. The
또한, 내부 전극(121, 122)에 의한 단차를 억제하기 위하여, 적층 후 내부 전극이 바디의 제5 및 제6 면(5, 6)으로 노출되도록 절단한 후, 단일 유전체층 또는 2 개 이상의 유전체층을 용량 형성부(A)의 양측면에 폭 방향으로 적층하여 마진부(114, 115)를 형성할 수도 있다. In addition, in order to suppress the step difference caused by the
내부 전극(121, 122)은 유전체층(111)과 교대로 적층된다. The
내부 전극(121, 122)는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 바디(110)를 구성하는 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 대향하도록 번갈아 배치되며, 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)으로 각각 노출될 수 있다. The
도 2를 참조하면, 제1 내부 전극(121)은 제4 면(4)과 이격되며 제3 면(3)을 통해 노출되고, 제2 내부 전극(122)은 제3 면(3)과 이격되며 제4 면(4)을 통해 노출될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the first
이때, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 중간에 배치된 유전체층(111)에 의해 서로 전기적으로 분리될 수 있다. In this case, the first and second
바디(110)는 제1 내부 전극(121)이 인쇄된 세라믹 그린 시트와 제2 내부 전극(122)이 인쇄된 세라믹 그린 시트를 번갈아 적층한 후, 소성하여 형성할 수 있다. 내부 전극(121, 122)을 형성하는 재료는 특별히 제한되지 않으며, 전기 전도성이 우수한 재료를 사용할 수 있다. The
예를 들어, 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 그들의 합금 중 하나 이상을 포함하는 내부 전극용 도전성 페이스트를 세라믹 그린 시트에 인쇄하여 형성할 수 있다. For example, a conductive paste for internal electrodes including at least one of palladium (Pd), nickel (Ni), copper (Cu), and an alloy thereof may be formed by printing on a ceramic green sheet.
상기 내부 전극용 도전성 페이스트의 인쇄 방법은 스크린 인쇄법 또는 그라비아 인쇄법 등을 사용할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. As the printing method of the conductive paste for internal electrodes, a screen printing method or a gravure printing method may be used, but the present invention is not limited thereto.
한편, 적층 세라믹 커패시터의 소형화 및 고용량화를 달성하기 위해서는 유전체층 및 내부 전극의 두께를 얇게 하여 적층수를 증가시켜야 하며, 유전체층 및 내부 전극의 두께가 얇아질수록 신뢰성이 저하되고, 절연 저항, 파괴 전압 등의 특성이 저하될 수 있다. On the other hand, in order to achieve miniaturization and high capacity of the multilayer ceramic capacitor, it is necessary to increase the number of stacks by reducing the thickness of the dielectric layer and the internal electrode. properties may be deteriorated.
따라서, 유전체층 및 내부 전극의 두께가 얇아질수록 본 발명에 따른 신뢰성 향상 효과가 증가될 수 있다. Accordingly, as the thickness of the dielectric layer and the internal electrode decreases, the reliability improvement effect according to the present invention may be increased.
특히, 내부 전극(121, 122)의 두께(te) 및 유전체층(111)의 두께(td)가 0.41μm 이하인 경우에 본 발명에 따른 신뢰성 및 절연 저항 향상 효과가 현저해질 수 있다. In particular, when the thickness te of the
내부 전극(121, 122)의 두께(te)는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 평균 두께를 의미할 수 있다. The thickness te of the
내부 전극(121, 122)의 두께(te)는 바디(110)의 제3 및 제1 방향 단면(L-T 단면)을 주사전자현미경(SEM, Scanning Eletron Microscope)으로 이미지를 스캔하여 측정할 수 있다. The thickness te of the
예를 들어, 바디(110)의 제2 방향(L 방향) 중앙부에서 절단한 제3 및 제1 방향 단면(W-T 단면)을 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)으로 스캔한 이미지에서 추출된 임의의 내부 전극(121, 122)에 대해서, 제3 방향으로 등간격인 30개의 지점에서 그 두께를 측정하여 평균값을 측정할 수 있다. For example, the third and first direction cross-sections (W-T cross-sections) cut in the central part of the
상기 등간격인 30개의 지점은 내부 전극(121, 122)이 서로 중첩되는 영역을 의미하는 용량 형성부(A)에서 측정될 수 있다.The 30 equally spaced points may be measured in the capacitor forming part A, which means a region where the
유전체층(111)의 두께(td)는 상기 제1 및 제2 내부 전극(121, 122) 사이에 배치되는 유전체층(111)의 평균 두께를 의미할 수 있다. The thickness td of the
내부 전극의 두께(te)와 마찬가지로, 유전체층(111)의 두께(td)도 바디(110)의 제3 및 제1 방향 단면(L-T 단면)을 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)으로 이미지를 스캔하여 측정할 수 있다. Like the thickness te of the internal electrode, the thickness td of the
예를 들어, 바디(110)의 제2 방향(L 방향) 중앙부에서 절단한 제3 및 제1 방향 단면(W-T 단면)을 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)으로 스캔한 이미지에서 추출된 임의의 유전체층(111)에 대해서, 제3 방향으로 등간격인 30개의 지점에서 그 두께를 측정하여 평균값을 측정할 수 있다. For example, the third and first direction cross-sections (W-T cross-sections) cut in the central part of the
상기 등간격인 30개의 지점은 내부 전극(121, 122)이 서로 중첩되는 영역을 의미하는 용량 형성부(A)에서 측정될 수 있다.The 30 equally spaced points may be measured in the capacitor forming part A, which means a region where the
또한, 커버부(112, 113)의 두께는 특별히 한정할 필요는 없다. 다만, 적층형 전자 부품의 소형화 및 고용량화를 보다 용이하게 달성하기 위하여 커버부(112, 113)의 두께(tp)는 20μm 이하일 수 있다. In addition, the thickness of the
외부 전극(131, 132)은 바디(110)에 배치되고 내부 전극(121, 122)과 연결된다. The
도 2에 도시된 형태와 같이, 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)에 각각 배치되어, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 각각 연결된 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)을 포함할 수 있다. 2 , first and second respectively disposed on the third and
본 실시 형태에서는 적층형 전자 부품(100)이 2개의 외부 전극(131, 132)을 갖는 구조를 설명하고 있지만, 외부 전극(131, 132)의 개수나 형상 등은 내부 전극(121, 122)의 형태나 기타 다른 목적에 따라 바뀔 수 있을 것이다. In the present embodiment, a structure in which the multilayer
한편, 외부 전극(131, 132)은 금속 등과 같이 전기 전도성을 갖는 것이라면 어떠한 물질을 사용하여 형성될 수 있고, 전기적 특성, 구조적 안정성 등을 고려하여 구체적인 물질이 결정될 수 있으며, 나아가 다층 구조를 가질 수 있다. On the other hand, the
예를 들어, 외부 전극(131, 132)은 바디(110)에 배치되는 전극층(131a, 132a) 및 전극층(131a, 132a) 상에 형성된 도금층(131b, 132b)을 포함할 수 있다. For example, the
전극층(131a, 132a)에 대한 보다 구체적인 예를 들면, 전극층(131a, 132a)은 도전성 금속 및 글라스를 포함한 소성 전극이거나, 도전성 금속 및 수지를 포함한 수지계 전극일 수 있다. As a more specific example of the
또한, 전극층(131a, 132a)은 바디 상에 소성 전극 및 수지계 전극이 순차적으로 형성된 형태일 수 있다. 또한, 전극층(131a, 132a)은 바디 상에 도전성 금속을 포함한 시트를 전사하는 방식으로 형성되거나, 소성 전극 상에 도전성 금속을 포함한 시트를 전사하는 방식으로 형성된 것일 수 있다. In addition, the
전극층(131a, 132a)에 포함되는 도전성 금속으로 전기 전도성이 우수한 재료를 사용할 수 있으며 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 도전성 금속은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 그들의 합금 중 하나 이상일 수 있다. As the conductive metal included in the
도금층(131b, 132b)에 대한 보다 구체적인 예를 들면, 도금층(131b, 132b)은 Ni 도금층 또는 Sn 도금층일 수 있으며, 전극층(131a, 132a) 상에 Ni 도금층 및 Sn 도금층이 순차적으로 형성된 형태일 수 있고, Sn 도금층, Ni 도금층 및 Sn 도금층이 순차적으로 형성된 형태일 수 있다. 또한, 도금층(131b, 132b)은 복수의 Ni 도금층 및/또는 복수의 Sn 도금층을 포함할 수도 있다. As a more specific example of the plating layers 131b and 132b, the plating layers 131b and 132b may be a Ni plating layer or a Sn plating layer, and a Ni plating layer and a Sn plating layer may be sequentially formed on the
적층형 전자 부품(100)의 사이즈는 특별히 한정할 필요는 없다. The size of the multilayer
다만, 소형화 및 고용량화를 동시에 달성하기 위해서는 유전체층 및 내부 전극의 두께를 얇게 하여 적층수를 증가시켜야 하기 때문에, 1005 (길이×폭, 1.0mm×0.5mm) 이하의 사이즈를 가지는 적층형 전자 부품에서 본 발명에 따른 신뢰성 및 절연 저항 향상 효과가 보다 현저해질 수 있다. However, in order to achieve miniaturization and high capacity at the same time, the thickness of the dielectric layer and the internal electrode must be thinned to increase the number of stacks, so the present invention in a stacked electronic component having a size of 1005 (length × width, 1.0 mm × 0.5 mm) or less As a result, reliability and insulation resistance improvement effects may be more significant.
따라서, 바디의 제3 및 제4 면 간의 거리를 L, 상기 제5 및 제6 면 간의 거리를 W라고 정의할 때, 상기 L은 1.0mm 이하이고, 상기 W는 0.5mm 이하일 수 있다. 즉, 1005 (길이×폭, 1.0mm×0.5mm) 사이즈 이하의 적층형 전자 부품일 수 있다. Therefore, when defining the distance between the third and fourth surfaces of the body as L and the distance between the fifth and sixth surfaces as W, the L may be 1.0 mm or less, and the W may be 0.5 mm or less. That is, it may be a stacked electronic component having a size of 1005 (length × width, 1.0 mm × 0.5 mm) or less.
(실시예)(Example)
본 발명의 실시예는 주성분인 티탄산바륨(BaTiO3) 분말에, Dy, Nb, Mg 등의 첨가제, 바인더 및 에탄올 등의 유기 용매를 첨가하고, 습식 혼합하여 유전체 슬러리를 마련한 다음 상기 유전체 슬러리를 캐리어 필름상에 도포 및 건조하여 세라믹 그린시트를 마련하며, 이로써 유전체층을 형성할 수 있다. In an embodiment of the present invention, additives such as Dy, Nb, and Mg, binders, and organic solvents such as ethanol are added to barium titanate (BaTiO 3 ) powder, which is a main component, and wet mixed to prepare a dielectric slurry, and then the dielectric slurry is transferred to a carrier. A ceramic green sheet is prepared by coating and drying on a film, thereby forming a dielectric layer.
상기 세라믹 그린시트는 세라믹 분말, 바인더, 용제를 혼합하여 슬러리를 제조하고, 상기 슬러리를 닥터 블레이드 법으로 수 μm의 두께를 갖는 시트(sheet)형으로 제작할 수 있다.The ceramic green sheet may be prepared as a slurry by mixing ceramic powder, a binder, and a solvent, and the slurry may be prepared in a sheet type having a thickness of several μm by a doctor blade method.
다음으로, 니켈 입자 평균 크기가 0.1 내지 0.2 μm이며, 40 내지 50 중량부의 니켈 분말을 포함하는 내부 전극용 도전성 페이스트를 마련할 수 있다.Next, a conductive paste for internal electrodes having an average nickel particle size of 0.1 to 0.2 μm and containing 40 to 50 parts by weight of nickel powder may be prepared.
상기 그린시트 상에 상기 내부 전극용 도전성 페이스트를 스크린 인쇄공법으로 도포하여 내부 전극을 형성한 후 내부 전극 패턴이 배치된 그린시트를 적층하여 적층체를 형성한 이후, 상기 적층체를 압착 및 커팅하였다. After forming an internal electrode by applying the conductive paste for internal electrode on the green sheet by a screen printing method, the green sheet on which the internal electrode pattern is disposed was laminated to form a laminate, and then the laminate was compressed and cut. .
이후, 커팅된 적층체를 가열하여 바인더를 제거한 후 고온의 환원 분위기에서 소성하여 세라믹 바디를 형성하였다.Thereafter, the cut laminate was heated to remove the binder, and then fired in a high temperature reducing atmosphere to form a ceramic body.
상기 소성 과정에서는 환원 분위기(0.1% H2/99.9% N2, H2O/H2/N2 분위기)에서 1100 ~ 1200℃의 온도에서 2시간 소성한 후, 1000℃에서 질소(N2) 분위기에서 재산화를 3시간 동안 실시하여 열처리 하였다.In the calcination process, after calcining for 2 hours at a temperature of 1100 to 1200 ° C in a reducing atmosphere (0.1% H 2 /99.9% N 2 , H 2 O/H 2 /N 2 atmosphere), nitrogen (N 2 ) at 1000 ° C. Heat treatment was performed by re-oxidation in an atmosphere for 3 hours.
다음으로, 소성된 세라믹 바디에 대하여 구리(Cu) 페이스트로 터미네이션 공정 및 전극 소성을 거쳐 외부 전극을 완성하였다.Next, the external electrode was completed through a termination process and electrode firing with copper (Cu) paste for the fired ceramic body.
또한, 세라믹 바디(110) 내부의 유전체층(111)과 내부 전극(121, 122)은 소성 후 평균 두께가 0.4 μm 이하가 되도록 제작하였다.In addition, the
(실시예 1)(Example 1)
우선, Dy 및 Nb 함량의 합이 신뢰성에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 상술한 제작 과정으로 상기 주성분 100몰 대비 Dy 및 Nb 함량의 합이 1.5몰(시험번호 1), 1.8몰(시험번호 2), 2.1몰(시험번호 3)이 되도록 시험번호 1 내지 3을 제작하였다. First, in order to confirm the effect of the sum of Dy and Nb contents on reliability, the sum of Dy and Nb contents compared to 100 moles of the main component was 1.5 moles (Test No. 1) and 1.8 moles (Test No. 2) in the above-mentioned manufacturing process. , Test Nos. 1 to 3 were prepared so as to be 2.1 moles (Test No. 3).
상기와 같이 완성된 프로토 타입 적층 세라믹 커패시터(Proto-type MLCC) 시편인 시험번호 1 내지 3에 대해 가혹 신뢰성 평가(Halt)를 수행하였다.Severe reliability evaluation (Halt) was performed on Test Nos. 1 to 3, which are prototype multilayer ceramic capacitor (Proto-type MLCC) specimens completed as described above.
도 4는 시험번호 1 내지 3에 대한 가혹 신뢰성 평가(Halt) 결과 그래프이다. 가혹 신뢰성 평가는 125℃에서 기준 전압의 1.5배를 12 시간 동안 인가하여 절연 저항의 변화를 측정한 것이다. 4 is a graph of harsh reliability evaluation (Halt) results for Test Nos. 1 to 3; Severe reliability evaluation is to measure the change in insulation resistance by applying 1.5 times the reference voltage at 125°C for 12 hours.
도 4(a)는 시험번호 1의 경우로서, Dy 및 Nb 함량의 합이 주성분 100몰 대비 1.5몰이 되도록 첨가하였으며, 가혹 신뢰성 평가에서 불량이 없어 신뢰성이 우수함을 알 수 있다.4(a) is the case of Test No. 1, and it can be seen that the sum of Dy and Nb contents is 1.5 mol compared to 100 mol of the main component, and there is no defect in the severe reliability evaluation, so it can be seen that the reliability is excellent.
시험번호 1의 경우 공칭 용량(Nominal Capacity)이 101%이고, 파괴 전압(BDV)이 63V로서, 용량 및 BDV 측면에서의 신뢰성 평가에서도 우수함을 알 수 있다. In the case of Test No. 1, it can be seen that the nominal capacity is 101% and the breakdown voltage (BDV) is 63V, which is excellent in reliability evaluation in terms of capacity and BDV.
도 4(b)는 Dy 및 Nb 함량의 합이 주성분 100몰 대비 1.8 몰을 첨가한 시험번호 2의 경우이고, 도 4(c)는 Dy 및 Nb 함량의 합이 주성분 중 Ti 100몰 대비 2.1 몰을 첨가한 시험번호 3의 경우이다.Figure 4(b) is the case of Test No. 2, in which the sum of Dy and Nb contents is 1.8 moles relative to 100 moles of the main component, and Fig. 4(c) shows that the sum of Dy and Nb contents is 2.1 moles compared to 100 moles of Ti among the main components. This is the case of Test No. 3 with the addition of
시험번호 2 및 3의 경우 모두 가혹 신뢰성 평가에서 불량이 다수 발생하는 것으로서 신뢰성 저하가 확인되었다.In the case of Test Nos. 2 and 3, a decrease in reliability was confirmed as a large number of defects occurred in the severe reliability evaluation.
또한, 시험번호 2 의 경우에는 공칭 용량 (Nominal Capacity)이 90%이고, 파괴 전압(BDV)이 58V이며, 시험번호 3의 경우에는 공칭 용량 (Nominal Capacity)이 82%이고, 파괴 전압(BDV)가 47V로서, 모두 기준에 미달함을 알 수 있다. In addition, in the case of Test No. 2, the nominal capacity is 90%, the breakdown voltage (BDV) is 58V, and in the case of Test No. 3, the nominal capacity is 82%, and the breakdown voltage (BDV) is is 47V, indicating that all of them fall short of the standard.
따라서, Dy 및 Nb 함량의 합이 주성분 중 Ti 100몰 대비 1.5몰 초과하는 경우 신뢰성이 저하되며, 소결성 부족으로 용량을 확보하기 어렵다는 것을 확인할 수 있다. Therefore, when the sum of Dy and Nb contents exceeds 1.5 mol relative to 100 mol of Ti among the main components, reliability is deteriorated, and it can be confirmed that it is difficult to secure capacity due to lack of sinterability.
(실시예 2)(Example 2)
Mg 함량의 변화에 따른 전기적 특성을 확인하기 위하여, 상술한 제작 과정으로 주성분 중 Ti 100몰 대비 Dy, Nb 및 Mg가 하기 표 1에 기재된 함량을 가지도록 시험번호 4 내지 6을 제작하였다. In order to confirm the electrical characteristics according to the change in the Mg content, Test Nos. 4 to 6 were prepared so that Dy, Nb, and Mg had the contents shown in Table 1 below relative to 100 moles of Ti among the main components through the above-described manufacturing process.
상기와 같이 완성된 프로토 타입 적층 세라믹 커패시터(Proto-type MLCC) 시편인 시험번호 4 내지 6에 대해 용량, DF(손실계수, Dissipation Factor), BDV(파괴 전압, Breaking Down Voltage)를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다. The capacity, DF (dissipation factor), and BDV (breaking down voltage) were measured for Test Nos. 4 to 6, which are prototype multilayer ceramic capacitor (Proto-type MLCC) specimens completed as described above, and the following table 1 is described.
도 5는 시험번호 4 내지 6에 대한 I-V curve로서, 도 5(a)는 시험번호 4에 대한 I-V curve이며, 도 5(b)는 시험번호 5에 대한 I-V curve이고, 도 5(c)는 시험번호 6에 대한 I-V curve이다. 5 is an I-V curve for Test Nos. 4 to 6, FIG. 5(a) is an I-V curve for Test No. 4, FIG. 5(b) is an I-V curve for Test No. 5, and FIG. 5(c) is This is the I-V curve for Test No. 6.
상기 표 1, 도 5(a) 및 도 5(b)에서 확인할 수 있듯이, 시험번호 4 및 5는 Mg 함량이 주성분 100몰 대비 0.25몰 이상 0.9몰 이하를 만족하는 경우로서, 용량 및 손실 계수 및 BDV 특성이 모두 우수한 것으로 확인되었다. 또한, 시험번호 4 및 5가 Mg가 첨가되지 않은 시험번호 1 내지 3에 비하여 높은 BDV값을 가지는 것을 알 수 있다. As can be seen in Table 1, FIGS. 5 (a) and 5 (b), Test Nos. 4 and 5 are cases in which the Mg content satisfies 0.25 mol or more and 0.9 mol or less relative to 100 mol of the main component, and the capacity and loss factor and It was confirmed that all of the BDV characteristics were excellent. In addition, it can be seen that Test Nos. 4 and 5 have higher BDV values than Test Nos. 1 to 3 in which Mg is not added.
그러나, Mg를 과량 첨가한 시험번호 6의 경우, 상기 표 1 및 도 5(c)에서 확인할 수 있듯이, Mg 함량이 주성분 100몰 대비 0.9몰을 초과하여 BDV가 급격히 낮아지는 것을 알 수 있다. 또한, 용량도 Mg 함량이 주성분 100몰 대비 0.7몰인 시험번호 5 보다 낮은 것을 알 수 있다. However, in the case of Test No. 6 in which Mg was added in excess, as can be seen in Table 1 and FIG. 5(c), it can be seen that the Mg content exceeds 0.9 mol relative to 100 mol of the main component, resulting in a sharp decrease in BDV. In addition, it can be seen that the capacity is also lower than Test No. 5 in which the Mg content is 0.7 mol relative to 100 mol of the main component.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 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.Although embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Therefore, various types of substitution, modification and change will be possible by those skilled in the art within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims, and it is also said that it falls within the scope of the present invention. something to do.
100: 적층형 전자 부품
110: 바디
121, 122: 내부 전극
111: 유전체층
112, 113: 커버부
114, 115: 마진부
131, 132: 외부 전극100: stacked electronic component
110: body
121, 122: internal electrode
111: dielectric layer
112, 113: cover part
114, 115: margin part
131, 132: external electrode
Claims (7)
상기 바디에 배치되어 상기 내부 전극과 연결되는 외부 전극;을 포함하고,
상기 유전체층은 유전체 조성물을 포함하며,
상기 유전체 조성물은 ABO3(A는 Ba, Sr 및 Ca 중 적어도 하나이고, B는 Ti, Zr 및 Hf 중 적어도 하나임)로 표현되는 페로브스카이트 구조를 가지는 주성분 및 제1 부성분을 포함하며,
상기 제1 부성분은 상기 주성분 100몰 대비, 희토류 원소: 0.1몰 이상, Nb: 0.02몰 이상 및 Mg: 0.25몰 이상 0.9몰 이하를 포함하고, 상기 희토류 원소와 Nb 함량의 합은 1.5몰 이하이고,
상기 희토류 원소는 Ho, Y, Er, Yb 및 Dy중에서 선택된 하나 이상이고, 상기 유전체층의 평균 두께는 0.41μm 이하이며, 상기 내부 전극의 평균 두께는 0.41μm 이하인
적층형 전자 부품.
a body including a dielectric layer and an internal electrode; and
and an external electrode disposed on the body and connected to the internal electrode;
The dielectric layer comprises a dielectric composition,
The dielectric composition comprises a main component and a first subcomponent having a perovskite structure represented by ABO 3 (A is at least one of Ba, Sr and Ca, and B is at least one of Ti, Zr and Hf),
The first subcomponent includes a rare earth element: 0.1 mol or more, Nb: 0.02 mol or more, and Mg: 0.25 mol or more and 0.9 mol or less, relative to 100 mol of the main component, and the sum of the rare earth element and Nb content is 1.5 mol or less,
The rare earth element is at least one selected from Ho, Y, Er, Yb and Dy, and the average thickness of the dielectric layer is 0.41 μm or less, and the average thickness of the internal electrode is 0.41 μm or less.
Stacked electronic components.
상기 Mg는 상기 주성분 100몰 대비, 0.25몰 이상 0.7몰 이하인
적층형 전자 부품.
According to claim 1,
The Mg is 0.25 mol or more and 0.7 mol or less compared to 100 mol of the main component
Stacked electronic components.
상기 유전체 조성물은 상기 주성분 100 몰에 대하여, Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu 및 Zn 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 또는 탄산염인 0.1 내지 2.0 몰의 제2 부성분을 포함하는
적층형 전자 부품.
According to claim 1,
The dielectric composition comprises 0.1 to 2.0 moles of a second subcomponent, which is an oxide or carbonate containing at least one of Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, and Zn, based on 100 moles of the main component.
Stacked electronic components.
상기 유전체 조성물은 상기 주성분 100 몰에 대하여, Si 및 Al 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 또는 Si를 포함하는 글라스(Glass) 화합물인 0.001 내지 0.5 몰의 제3 부성분을 포함하는
적층형 전자 부품.
According to claim 1,
The dielectric composition contains 0.001 to 0.5 moles of a third subcomponent, which is an oxide containing at least one of Si and Al, or a glass compound containing Si, based on 100 moles of the main component.
Stacked electronic components.
상기 적층형 전자 부품의 사이즈는 1005 (길이×폭, 1.0mm×0.5mm) 이하인
적층형 전자 부품.
According to claim 1,
The size of the stacked electronic component is 1005 (length × width, 1.0 mm × 0.5 mm) or less.
Stacked electronic components.
상기 유전체 조성물은 상기 주성분 100 몰에 대하여, Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu 및 Zn 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 또는 탄산염인 0.1 내지 2.0 몰의 제2 부성분을 포함하는
적층형 전자 부품.
3. The method of claim 2,
The dielectric composition comprises 0.1 to 2.0 moles of a second subcomponent, which is an oxide or carbonate containing at least one of Mn, V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, and Zn, based on 100 moles of the main component.
Stacked electronic components.
상기 유전체 조성물은 상기 주성분 100 몰에 대하여, Si 및 Al 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 또는 Si를 포함하는 글라스(Glass) 화합물인 0.001 내지 0.5 몰의 제3 부성분을 포함하는
적층형 전자 부품.
7. The method of claim 6,
The dielectric composition contains 0.001 to 0.5 moles of a third subcomponent, which is an oxide containing at least one of Si and Al, or a glass compound containing Si, based on 100 moles of the main component.
Stacked electronic components.
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